靶向NAT10通过ac4C介导的SMAD3 mRNA稳定性抑制肝癌发生

这篇研究揭示了N-乙酰转移酶10（NAT10）通过ac4C修饰稳定SMAD3 mRNA促进肝癌（HCC）进展的分子机制，并开发了新型小分子抑制剂NAT10-2023。研究发现NAT10在HCC组织中高表达且与不良预后相关，其通过增强TGF-β信号通路驱动肿瘤增殖、转移及失巢凋亡（anoikis）抵抗。创新性运用Reda C:T-seq和RIP-seq技术证实了NAT10-SMAD3调控轴，为靶向RNA表观遗传修饰的肝癌治疗提供了新策略。

　　

1 引言

RNA N4-乙酰胞苷（ac4C）修饰是一种进化保守的化学修饰，由唯一已知的乙酰转移酶NAT10催化。近年研究发现ac4C通过增强mRNA稳定性和翻译效率参与肿瘤进展，但其在肝癌（HCC）中的具体机制尚不明确。本研究聚焦NAT10在HCC发生发展中的双重作用：既作为生物标志物，又通过非经典途径调控致癌信号。

2 结果

2.1 NAT10表达与HCC恶性进展正相关

临床数据分析显示，NAT10在HCC组织中显著高表达（TCGA数据库p<0.0001），且与晚期病理分期（T3-T4期）和低生存率显著相关。免疫组化（IHC）和蛋白质印迹（WB）验证了95例HCC患者肿瘤组织中NAT10蛋白水平升高2.3倍（p<0.001）。

2.2 NAT10驱动肝癌细胞恶性表型

敲低NAT10显著抑制SK-HEP-1和HCCLM3细胞的增殖（CCK8检测48小时抑制率68%）、迁移（Transwell实验减少82%）和EMT进程（E-钙黏蛋白上调3.1倍）。值得注意的是，在低附着条件下，NAT10缺失使失巢凋亡率提升4.7倍（p<0.0001），提示其通过抵抗失巢凋亡促进转移。

2.3 NAT10通过ac4C修饰稳定SMAD3 mRNA

Reda C:T-seq单碱基分辨率分析发现，NAT10缺失导致SMAD3 mRNA 3′UTR区5个ac4C位点修饰完全消失（图5F）。双荧光素酶报告实验证实，突变这些位点可使SMAD3表达降低73%（p<0.001）。机制上，NAT10通过G641活性位点介导ac4C修饰，延长SMAD3 mRNA半衰期从8小时至24小时。

2.4 NAT10-2023抑制剂的开发与验证

基于AlphaFold2预测的NAT10结构，虚拟筛选获得新型抑制剂NAT10-2023（K_d=0.12 μM）。该化合物特异性结合NAT10的Ser536/Ser422残基，在62.5 nM浓度即可阻断NAT10-RNA相互作用（EMSA实验）。动物实验显示，10 mg/kg剂量使DEN/CCL₄模型肿瘤数量减少81%（p<0.001），并显著改善肝功能（ALT降低64%）。

3 讨论

本研究首次阐明NAT10-ac4C-SMAD3轴通过三重机制促进HCC：

1）表观转录调控：ac4C修饰使SMAD3 mRNA稳定性提升3倍

2）信号通路激活：TGF-β1分泌量增加2.8倍（ELISA检测）

3）微环境重塑：下调IL-6等促炎因子（降低52%）缓解纤维化

4 结论

NAT10-2023作为首个经实验验证的ac4C修饰抑制剂，为靶向RNA修饰的精准治疗提供了新思路。未来需进一步优化其药代动力学特性，并探索在乳腺癌、胃癌等NAT10高表达肿瘤中的应用潜力。