PFN2调控PKM2核转位促进肺腺癌血管生成的新机制及其临床意义

本研究揭示了PFN2（Profilin 2）通过调控PKM2（Pyruvate kinase M2）核转位促进肺腺癌（LUAD）血管生成的新机制。研究人员通过多组学技术发现PFN2与PKM2的相互作用激活NF-κB/HIF-1α信号通路，上调VEGF表达，为肺腺癌抗血管治疗提供新靶点。该成果发表于《Respiratory Research》，为靶向肿瘤代谢-微环境交互作用提供理论依据。

　　

肺腺癌（LUAD）作为肺癌主要亚型，其高死亡率与肿瘤血管生成密切相关。尽管抗血管生成药物已应用于临床，但疗效受限且易产生耐药性。肿瘤微环境中的缺氧状态通过HIF-1α等因子驱动血管生成，而糖酵解关键酶PKM2的核转位在此过程中发挥双重作用——既参与代谢重编程又调控基因转录。然而，PKM2核转位的精确调控机制及其与细胞骨架蛋白的交互作用尚未阐明。

大连医科大学附属第二医院呼吸内科团队在《Respiratory Research》发表研究，首次揭示肌动蛋白结合蛋白PFN2通过物理结合PKM2促进其核转位，激活NF-κB/HIF-1α/VEGF信号轴驱动LUAD血管生成。研究采用3D微滴血管生成模型模拟缺氧微环境，结合LC-MS/MS蛋白质互作筛选、SPR分子互作验证、计算分子对接等技术，发现PFN2的C端结构域（特别是Y134/S138位点）是结合PKM2的关键区域。

主要技术方法
研究使用94例LUAD临床样本进行免疫组化分析，建立裸鼠移植瘤模型评估体内血管生成。通过shRNA敲低、Co-IP和荧光共定位验证PFN2-PKM2互作，SPR测定结合亲和力（K_D=5.06×10^-8 M）。3D微滴共培养系统模拟缺氧条件，RNA-seq和GSEA分析揭示NF-κB/HIF-1α通路激活。分子动力学模拟预测结合界面自由能（-91.53 kcal/mol）。

研究结果

PFN2高表达预示LUAD不良预后
临床数据分析显示PFN2在肿瘤组织表达显著高于癌旁（P<0.00001），且与VEGF水平正相关（R=0.6877）。高PFN2患者5年生存率降低（P<0.0005），提示其促癌作用。

PFN2缺失抑制血管生成
shPFN2使HPMVEC细胞管腔形成能力下降（P<0.0001），裸鼠移植瘤CD34⁺微血管密度减少。ELISA检测显示3D培养模型中VEGF分泌量降低50%（P<0.0001），GSEA证实血管生成相关通路抑制。

PFN2-PKM2互作机制解析
LC-MS/MS鉴定出1449种PFN2互作蛋白，其中PKM2肽段覆盖率最高。突变实验显示PFN2 Y134A/S138A突变体丧失结合能力（P<0.01）。分子对接发现PKM2通过R108/D137与PFN2形成盐桥，MM/GBSA分析表明S138贡献最大结合自由能（-3.2 kcal/mol）。

PFN2调控PKM2核转位
PFN2敲低使PKM2胞核定位减少60%，且EGF刺激无法挽救该缺陷。Western blot显示p-PKM2^S37水平下降，但回补野生型PFN2可恢复PKM2核转位（P<0.01），而突变体无此功能。

结论与意义
该研究首次阐明PFN2作为PKM2的"分子伴侣"，通过以下机制促进LUAD进展：（1）结构上，PFN2 C端形成结合口袋捕获PKM2；（2）功能上，增强ERK1/2介导的PKM2^S37磷酸化，驱动其核转位；（3）调控上，激活HIF-1α/VEGF轴重塑血管微环境。提出的"PFN2-PKM2-血管生成"调控轴为开发双靶点抑制剂提供新思路，3D微滴模型也为缺氧研究提供新技术平台。

研究局限性在于未解析PFN2是否影响PKM2四聚体/二聚体平衡，且突变体对肿瘤转移的影响需进一步验证。这些发现为克服抗血管治疗耐药性开辟了代谢-细胞骨架协同干预的新策略。