NSUN2通过tRNAVal-CAC的m5C修饰驱动三阴性乳腺癌糖酵解及进展的密码子偏好性翻译机制

本研究针对三阴性乳腺癌(TNBC)缺乏有效治疗靶点的难题，揭示了NSUN2介导的tRNAVal-CAC m5C修饰通过GUG密码子偏好性翻译促进糖酵解关键酶(ALDH3A2/HK1等)表达的分子机制。研究人员通过多组学分析结合功能实验，证实该轴心调控TNBC进展和化疗耐药，为开发靶向表观转录-代谢交叉调控的新疗法提供理论依据。

　　

乳腺癌作为女性健康的首要威胁，其中三阴性亚型(TNBC)因缺乏雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)和人表皮生长因子受体2(HER2)表达，成为临床治疗的"顽固堡垒"。这类肿瘤不仅侵袭性强、易转移，更因化疗耐药导致患者五年生存率不足30%。尽管免疫治疗和PARP抑制剂带来曙光，但耐药问题始终如影随形。科学家们逐渐意识到，肿瘤细胞异常活跃的糖酵解代谢（即"瓦氏效应"）可能是关键突破口——这种代谢重编程既能快速供能，又通过乳酸营造免疫抑制微环境。然而，代谢酶的表达如何被精确调控？近年兴起的表观转录组学发现，tRNA化学修饰可像"密码翻译官"般选择性调控特定密码子的翻译效率，但其中m⁵C（5-甲基胞苷）修饰在TNBC中的作用仍是未解之谜。

这项发表于《Cellular》的研究通过整合临床样本分析、多组学技术和体内外功能实验，首次阐明NSUN2介导的tRNA^Val-CAC m⁵C修饰通过GUG密码子偏好性翻译驱动TNBC糖酵解和进展的分子轴心。关键技术包括：TCGA数据库生物信息学分析、30对TNBC临床样本的免疫组化(IHC)和Western blot验证、m⁵C-tRNA-BS-seq和tRNA-seq联合分析、核糖体图谱(Ribo-seq)解码翻译效率、以及裸鼠移植瘤和肺转移模型等。

NSUN2在TNBC中高表达且预示不良预后

通过TCGA数据分析发现，在14种m⁵C调控因子中，仅NSUN2的表达与TNBC患者总生存期(OS)和疾病特异性生存期(DSS)显著负相关。临床样本验证显示，NSUN2在TNBC组织的mRNA和蛋白水平均显著高于癌旁组织，且与肿瘤分期正相关。

NSUN2促进TNBC细胞生长转移

体外实验表明，敲低NSUN2可抑制MDA-MB-231和HCC1937细胞的增殖、迁移和侵袭能力，而过表达则产生相反效应。裸鼠实验中，NSUN2敲除使肿瘤体积缩小60%，而过表达组肺转移灶数量增加3倍，证实其促癌功能依赖甲基转移酶活性。

NSUN2调控tRNA^Val-CAC的m⁵C修饰

m⁵C-tRNA-BS-seq揭示NSUN2主要催化tRNA可变环和T茎区（特别是C48/C49位点）的m⁵C修饰。联合tRNA-seq发现，tRNA^Val-CAC的m⁵C修饰水平和表达量在NSUN2敲除后同步下降。AlphaFold 3预测显示NSUN2与tRNA^Val-CAC存在直接互作。

密码子偏好性翻译驱动糖酵解重编程

Ribo-seq分析发现，NSUN2缺失主要影响GUG密码子富集的mRNA翻译。这些基因显著富集于糖酵解通路，其中ALDH3A2、ALDH7A1、HK1和PFKM的GUG密码子使用频率(RSCU>1)和翻译效率降幅最大。多核糖体分析证实，NSUN2通过维持tRNA^Val-CAC稳定性，特异性增强这些糖酵解酶的翻译而非转录水平。

代谢-治疗敏感性调控轴

功能实验显示NSUN2敲除使葡萄糖摄取和乳酸产量降低50%，而过表达tRNA^Val-CAC可逆转该效应。GDSC数据库分析和体内外药敏实验共同证实，NSUN2高表达与多西他赛耐药显著相关，靶向该轴可使TNBC细胞对化疗药物敏感性提高4倍。

这项研究不仅首次揭示NSUN2-tRNA^Val-CAC-糖酵解轴在TNBC中的核心作用，更开创性地提出"表观转录组密码-代谢重编程-治疗抵抗"的级联调控模型。从转化医学角度看，NSUN2既可作预后标志物，其催化活性口袋又为药物设计提供精确靶点。尤其值得注意的是，该研究突破传统"单基因单通路"的研究范式，通过多组学交叉验证，展示tRNA修饰如何像"代谢总开关"般协调全基因组范围的翻译重编程，为理解肿瘤异质性提供新视角。未来研究可进一步探索其他tRNA修饰的协同效应，以及靶向NSUN2与现有疗法的联合策略。