GFAT1通过增强VEZF1的O-GlcNAc糖基化促进肝癌进展：机制解析与靶向治疗新策略

本研究揭示了肝癌中GFAT1（谷氨酰胺-果糖-6-磷酸氨基转移酶1）通过O-GlcNAc糖基化修饰转录因子VEZF1（血管内皮锌指蛋白1）的关键机制。研究人员发现GFAT1上调可稳定VEZF1蛋白，激活TNS1（张力蛋白1）转录，从而驱动肝癌增殖与转移。通过设计竞争性多肽抑制剂靶向VEZF1糖基化位点，成功抑制肝癌进展，为肝癌治疗提供了新靶点。

　　

研究背景与科学问题

肝癌是全球第六大高发恶性肿瘤，死亡率高居第三位，其发生发展与代谢异常密切相关。近年来，己糖胺生物合成通路（HBP）及其终产物尿苷二磷酸N-乙酰葡糖胺（UDP-GlcNAc）介导的蛋白质O-连接β-N-乙酰葡糖胺修饰（O-GlcNAcylation）被发现在多种肿瘤中异常活跃。作为HBP通路限速酶，GFAT1在胰腺癌、乳腺癌等肿瘤中已被证实具有促癌作用，但其在肝癌中的具体分子机制尚未阐明。同时，转录因子VEZF1虽已知参与肿瘤进展，但其翻译后修饰调控网络仍属空白。

研究方法与技术路线

研究团队整合TCGA和GEO数据库分析临床样本，结合DEN/CCl₄诱导和SB100/AKT/NRAS质粒注射的小鼠肝癌模型。通过LC-MS代谢组学、4D标记定量O-GlcNAc修饰组学、CRISPR-Cas9基因编辑、染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）等技术，系统解析了GFAT1-VEZF1-TNS1轴的作用机制。临床队列包含42对肝癌/癌旁组织及85例组织芯片样本。

主要研究结果

1. 1.

   GFAT1在肝癌中的表达特征

   临床数据分析显示GFAT1 mRNA和蛋白在肝癌组织显著高表达，且与患者不良预后相关。动物模型证实GFAT1在化学诱导和基因工程小鼠肝癌中均上调。

2. 2.

   GFAT1的促癌功能依赖酶活性

   体外实验表明，过表达野生型GFAT1（WT）而非酶活突变体H577A可促进肝癌细胞增殖、迁移和侵袭，shRNA敲低则抑制这些表型。代谢组学证实GFAT1-WT显著提升GlcN-6-P和UDP-GlcNAc水平，且OGT抑制剂OSMI-1能逆转其促O-GlcNAc修饰效应。

1. 1.

   VEZF1是GFAT1的关键效应分子

   O-GlcNAc修饰组学筛选出转录因子VEZF1为重要底物。Co-IP和免疫荧光证实OGT与VEZF1在细胞核内相互作用，其结合区域含锌指结构域（1-167aa和168-361aa）。质谱鉴定出Ser123/Ser124为关键修饰位点，该位点突变（VEZF1^2A）显著降低糖基化水平。

2. 2.

   O-GlcNAc修饰稳定VEZF1蛋白

   OGA抑制剂Thiamet G延长VEZF1半衰期，而OGT抑制剂OSMI-1加速其泛素化降解。GFAT1过表达通过增强VEZF1 Ser123/124糖基化抑制泛素-蛋白酶体途径，从而提升VEZF1稳定性。

1. 1.

   VEZF1-TNS1转录调控轴的发现

   ChIP-seq和RNA-seq联合分析锁定TNS1为VEZF1下游靶基因。VEZF1-WT通过结合TNS1启动子激活转录，而VEZF1^2A突变体丧失此功能。临床数据验证TNS1与VEZF1/GFAT1表达呈正相关。

2. 2.

   靶向干预的治疗潜力

   设计细胞穿透肽CPPtat-V1（含VEZF1 119-134序列）竞争性抑制糖基化，可降低TNS1表达并抑制肝癌生长。小鼠模型证实CPPtat-V1治疗组肿瘤体积和肺转移灶显著减少。

研究意义与展望

该研究发表于《Cell Death and Disease》，首次揭示GFAT1通过O-GlcNAc糖基化修饰VEZF1 Ser123/124促进肝癌进展的分子机制，创新性提出"代谢酶-转录因子-效应基因"（GFAT1-VEZF1-TNS1）调控轴。设计的竞争性多肽为肝癌靶向治疗提供新策略，同时为蛋白质翻译后修饰与肿瘤代谢研究提供范式。未来需进一步探究O-GlcNAc修饰对VEZF1三维结构的影响及其与其他修饰（如泛素化）的交互作用。