嗅觉受体OR51B5通过激活钙离子/N-Ras信号通路抑制食管癌进展的机制研究

本研究揭示了嗅觉受体OR51B5在食管鳞癌(ESCC)中的抑癌作用及其表观遗传调控机制。研究人员通过整合染色质构象分析(Hi-C)、转座酶可及性测序(ATAC-seq)和组蛋白修饰检测(H3K27me3 ChIP-seq)，发现CTCF-EZH2复合物通过介导OR51B5启动子区染色质闭合和H3K27me3修饰抑制其转录，进而激活致癌蛋白N-Ras促进肿瘤进展。该研究为ESCC靶向治疗提供了新策略，发表于《Cell Death and Disease》。

　　

论文解读
在恶性肿瘤治疗领域，G蛋白偶联受体(GPCR)家族成员——嗅觉受体(ORs)的异常表达与肿瘤发生发展的关联日益受到关注。尽管已有研究表明ORs在肝癌、肺癌等肿瘤中发挥调控作用，但这类受体在食管鳞状细胞癌(ESCC)中的功能机制仍是未解之谜。ESCC作为全球第六大癌症死因，其五年生存率不足20%，亟需探索新的治疗靶点。更关键的是，染色质空间动态变化如何通过三维基因组结构调控ORs表达，进而影响肿瘤进程，这一科学问题尚未阐明。

针对这些挑战，同济大学的研究团队在《Cell Death and Disease》发表了突破性研究。他们开发了名为CiFR（染色质重塑-定位识别-功能验证-机制解析）的创新工作流程，首次证实OR51B5通过钙离子/Ca²⁺
-N-Ras信号轴抑制ESCC进展。研究揭示CTCF-EZH2介导的H3K27三甲基化(H3K27me3)修饰导致OR51B5启动子区染色质闭合，阻碍RNA聚合酶II(Rpb1)结合，从而激活致癌蛋白N-Ras驱动肿瘤恶性表型。

关键技术包括：整合ATAC-seq、H3K27me3 ChIP-seq和RNA-seq多组学分析；采用染色质免疫共沉淀(ChIP-qPCR)验证蛋白-DNA相互作用；通过荧光素酶报告基因确定核心启动子；建立裸鼠皮下移植瘤和尾静脉转移模型；应用钙离子荧光探针(Fluo 4-AM)检测细胞内Ca²⁺
浓度变化。

研究结果
1. 染色质闭合的OR51B5位点定位于ESCC的chr11p15.4区域
通过CiFR流程发现，正常食管上皮细胞中开放的OR51B5启动子区(chr11:5,505,652-5,507,152)在ESCC细胞中呈现闭合状态，伴随H3K27me3修饰富集和转录抑制。

2. CTCF-EZH2复合物阻碍RNA聚合酶II接近OR51B5核心启动子
双荧光素酶报告系统锁定P1区域(-300 bp至TSS)为OR51B5核心启动子。ChIP-qPCR显示ESCC细胞中CTCF和EZH2在P1区结合增加，导致Rpb1募集减少和转录沉默。

3. 染色质闭合状态导致OR51B5在ESCC中失活
Western blot和免疫荧光证实OR51B5在ESCC细胞(KYSE450/KYSE510)中表达显著低于正常食管上皮细胞(Ne-3)，蛋白水平下降约80%。

4. OR51B5作为新型ESCC抑癌因子
过表达OR51B5使ESCC细胞增殖率降低55%、迁移能力下降2倍。动物实验显示OR51B5过表达组肿瘤体积缩小60%，肺转移结节减少50%，患者生存分析提示OR51B5高表达者预后更佳。

5. OR51B5激活Ca²⁺
信号并抑制N-Ras表达
机制上，OR51B5通过GPCR信号增加细胞内Ca²⁺
浓度，同时下调致癌蛋白N-Ras表达。敲除N-Ras可重现OR51B5过表达的抑癌效应，证实该通路的关键作用。

结论与意义
该研究首次阐明：① 染色质结构调控元件CTCF-EZH2通过建立抑制性染色质状态(H3K27me3)沉默OR51B5表达；② OR51B5-Ca²⁺
-N-Ras轴是ESCC进展的关键调控通路；③ 开发的CiFR工作流程为肿瘤表观遗传研究提供新范式。这不仅拓展了对ORs非嗅觉功能的认识，更为ESCC的靶向治疗提供了潜在新靶点——通过药物干预恢复OR51B5表达或阻断CTCF-EZH2介导的表观沉默，可能成为未来治疗策略。研究团队特别指出，OR51B5在胰腺癌、肾癌等多种肿瘤中同样低表达，提示其抑癌作用的普适性值得深入探索。