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综述:肠道微生物及其代谢物与经典抑癌基因P53的新叙事
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月18日 来源:npj Biofilms and Microbiomes 7.8
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这篇综述系统阐述了肠道菌群(gut microbiota)及其代谢产物通过调控p53(最常突变的抑癌基因)影响肿瘤进程的双向机制,揭示了特定菌株(如大肠杆菌E. coli、幽门螺杆菌H. pylori)和代谢物(如丁酸盐butyrate、尿石素UroA)通过表观遗传修饰(如crotonization)、信号通路(Wnt/β-catenin)等途径将p53从抑癌因子转化为促癌因子的分子机制,为肿瘤诊断生物标志物开发和联合疗法(如粪菌移植FMT)提供了新视角。
作为地球最早的生命形式,肠道微生物与人类健康的关系日益受到关注。最新研究表明,肠道菌群通过代谢产物和信号分子与宿主抑癌基因p53形成复杂网络,在肿瘤发生发展中扮演双重角色。p53作为人类肿瘤中最常突变的基因(43%结直肠癌患者存在突变),其功能状态直接决定细胞的命运选择。
p53的分子机制涉及多维度调控:在DNA损伤时,p53通过磷酸化逃逸MDM2介导的泛素化降解,激活下游靶基因引发细胞周期阻滞(通过p21诱导G1期停滞)、凋亡(激活Bax/Puma)、衰老或自噬。值得注意的是,p53还通过抑制SLC7A11介导的胱氨酸摄取促进铁死亡(ferroptosis),并通过AMPK-LKB1轴调控能量代谢。但某些情况下,p53可能通过激活磷酸戊糖途径促进肿瘤细胞存活,这种功能可塑性为微生物干预提供了可能。

特定肠道微生物通过精巧的分子策略劫持p53功能。产colibactin毒素的pks+大肠杆菌通过烷基化DNA诱发双链断裂,虽能激活ATM/ATR-Chk2-p53通路诱导衰老,但在p53突变背景下转而激活Wnt通路促瘤。其外膜蛋白OmpA可显著降低p53和促凋亡因子Bax表达,而分泌的细胞毒性坏死因子1(CNF1)则通过激活Rho GTPase引发多倍体化和p53依赖性衰老。
幽门螺杆菌CagA毒力因子通过CagA-Hdm2轴加速p53泛素化降解,这种调控呈现时间依赖性:感染早期促进p53降解,慢性期则因氧化应激导致p53累积。没食子酸(gallic acid)能完全模拟微生物对突变p53的改造,使其丧失通过阻断TCF4染色质结合抑制Wnt通路的能力。更令人惊讶的是,肠道菌群代谢产物巴豆酸(CA)可通过p53丝氨酸46位点的巴豆酰化修饰(crotonylation)抑制其活性。
益生菌通过多途径恢复p53功能。鼠李糖乳杆菌LGG能提升p53和Bax/casp3表达水平,其衍生蛋白p8通过抑制p53-p21-Cyclin B1/CDK1信号通路诱导G2期阻滞。植物乳杆菌LAB12通过下调COX-2增强p53介导的凋亡。阿克曼菌(A. muciniphila)的黏蛋白降解酶Amuc_1434能上调EndoG并下调Bcl-2,重建p53凋亡通路。
短链脂肪酸(SCFA)展现显著抗癌潜力:丁酸盐通过下调染色体分离蛋白CSE1L逆转p53突变导致的遗传畸变;丙酸盐则通过抑制组蛋白去乙酰化酶(HDAC)激活p21。尿石素A(UroA)作为鞣花酸代谢物,不仅能阻断p53-MDM2相互作用抑制泛素化降解,还可通过上调p21Cip1/Waf1诱导衰老。

p53通过维持肠道稳态间接调控菌群组成。野生型p53通过上调紧密连接蛋白(如claudin-1)增强肠屏障功能,而p53缺失会导致阿克曼菌减少和致病性大肠杆菌富集。p53-LKB1轴功能缺陷会损害胆汁酸解毒,导致脱氧胆酸(DCA)积累——这种基因毒性代谢物不仅损伤DNA,还能促进梭菌(Clostridium)增殖形成恶性循环。辐射损伤模型中,p53通过减少上皮细胞凋亡保护肠屏障完整性。
在诊断方面,基于12种微生物(包括具核梭杆菌F. nucleatum)的粪便宏基因组检测对早期结直肠癌的灵敏度达92%(AUC=0.95)。治疗上,幽门螺杆菌核糖体蛋白HPRP-A1联合iRGD肽能通过上调p53/Bax显著缩小肿瘤体积。临床实验显示,益生菌联合免疫检查点抑制剂可改善疗效,而丁酸盐能减轻伊立替康的肠道毒性。目前多项临床试验(如NCT03072641)正在探索益生菌对p53表观遗传重编程的作用。
尽管微生物-p53互作研究前景广阔,仍面临个体差异大、因果关系不明确等挑战。未来需结合多组学分析和类器官模型,开发基于p53状态的精准菌群干预策略。微生物-p53轴的深入解析将为肿瘤防治提供全新的"菌群-基因"联合靶点。
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