ZMIZ1乳酸化通过增强Nanog转录活性促进乳腺癌他莫昔芬耐药的新机制研究

本研究针对雌激素受体(ER)阳性乳腺癌患者普遍面临的获得性他莫昔芬(Tamoxifen)耐药问题，揭示了糖酵解代谢重编程通过ZMIZ1蛋白乳酸化修饰调控肿瘤干细胞特性和胆固醇代谢的新机制。哈尔滨医科大学肿瘤医院团队发现，耐药细胞中升高的乳酸诱导ZMIZ1蛋白K843位点乳酸化，通过抑制SUMO化和泛素化降解途径增强其稳定性，进而促进Nanog转录因子对OCT4和NPC2基因的调控，最终导致肿瘤干细胞特性增强和胆固醇摄取增加。该研究为克服乳腺癌内分泌治疗耐药提供了新的潜在靶点。

　　

在乳腺癌治疗领域，雌激素受体(ER)阳性患者约占80%，他莫昔芬作为关键的内分泌治疗药物，虽然显著降低了患者死亡率，但获得性耐药问题始终困扰着临床。既往研究发现耐药肿瘤存在代谢重编程现象，特别是糖酵解活性增强，但这一变化如何具体影响药物耐药的分子机制尚不明确。更令人困惑的是，尽管部分耐药肿瘤表现出ER表达缺失，但多数仍对其他内分泌治疗药物敏感，暗示ER信号通路仍在耐药过程中扮演重要角色。这些未解之谜促使科研人员深入探索代谢异常与耐药性之间的内在联系。

哈尔滨医科大学肿瘤医院乳腺癌诊疗中心的Yue Liu等研究人员在《Cell Biology and Toxicology》发表的重要研究，首次揭示了糖酵解代谢产物乳酸通过蛋白质乳酸化修饰调控转录共激活因子ZMIZ1，进而影响肿瘤干细胞特性和胆固醇代谢的全新机制。这项研究不仅阐明了代谢异常导致耐药的分子途径，更为克服乳腺癌内分泌治疗耐药提供了系列潜在干预靶点。

研究人员采用了多组学联用技术路线：通过生物信息学分析筛选Tamoxifen耐药相关基因；利用代谢组学检测耐药细胞代谢特征；建立体外耐药细胞模型(T47D-TR和MCF-7-TR)和裸鼠移植瘤模型验证表型；运用乳酸化定量蛋白质组学鉴定关键修饰位点；采用免疫共沉淀(Co-IP)和邻近连接技术(PLA)分析蛋白互作；通过双荧光素酶报告系统检测转录活性；并构建位点特异性突变体阐明修饰功能。临床样本来自哈尔滨医科大学附属第四医院20例初治和10例耐药患者的肿瘤组织。

糖酵解增强与ZMIZ1乳酸化

生物信息学分析GSE147271和GSE241654数据集发现，Tamoxifen耐药乳腺癌中糖酵解过程显著增强。实验证实耐药细胞(T47D-TR/MCF-7-TR)呈现典型Warburg效应：氧耗降低而葡萄糖摄取和乳酸分泌增加。乳酸化蛋白质组学鉴定出ZMIZ1蛋白K537和K843两个乳酸化位点，其中K843与SUMO化位点重叠。乳酸钠(LLA)处理可增强ZMIZ1乳酸化并提高其稳定性，而乳酸脱氢酶抑制剂草氨酸钠(OXA)则产生相反效果。机制研究表明，K843乳酸化通过竞争性抑制SUMO化和后续泛素化，减少蛋白酶体降解，使ZMIZ1蛋白在耐药细胞中累积。

ZMIZ1-Nanog调控轴的功能验证

Co-IP和PLA实验证实ZMIZ1与转录因子Nanog存在直接相互作用。在耐药细胞中，升高的ZMIZ1蛋白与Nanog结合增强，虽然不改变Nanog表达量，但显著提高其转录活性。双荧光素酶报告系统显示，ZMIZ1过表达使Nanog对OCT4启动子的激活作用增强2.3倍，而ZMIZ1敲降则抑制此效应。动物实验进一步验证，ZMIZ1过表达使移植瘤对他莫昔芬治疗产生抵抗(肿瘤体积增大68%)，而ZMIZ1敲降则恢复药物敏感性。

胆固醇代谢重编程机制

通过生物信息学预测和实验验证，发现Nanog可直接结合NPC2(尼曼匹克C2型蛋白)基因启动子的"GCTATCA"序列。在耐药细胞中，ZMIZ1/Nanog轴激活NPC2表达，促进胆固醇摄取(总胆固醇水平增加1.8倍)。临床样本分析显示，NPC2在耐药肿瘤组织中表达显著上调，与患者不良预后相关。

这项研究首次阐明了"糖酵解-乳酸-ZMIZ1乳酸化-Nanog激活-NPC2上调"的级联反应通路，揭示了代谢异常与表观遗传调控协同导致乳腺癌他莫昔芬耐药的新机制。特别值得注意的是，K843位点的乳酸化修饰通过独特的"SUMO化-泛素化"调控模式维持ZMIZ1蛋白稳定，这一发现为理解蛋白质翻译后修饰的交叉调控提供了新视角。从转化医学角度看，靶向ZMIZ1乳酸化或阻断ZMIZ1-Nanog相互作用的策略，可能成为克服内分泌治疗耐药的新途径。此外，该研究建立的代谢-表观遗传-干细胞特性多维调控网络，也为其他类型肿瘤耐药研究提供了范式参考。