《Cellular Signalling》：NSD2 drives triple-negative breast cancer progression via ATAD3A-dependent senescence
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摘要三阴性乳腺癌（TNBC）是乳腺癌中最具侵袭性的亚型，治疗选择有限且预后极差。组蛋白甲基转移酶NSD2及其催化产物H3K36me2已被确认为TNBC转移的驱动因素，但将表观遗传调控与细胞衰老联系起来的下游效应分子仍尚不明确。本研究利用转录组学谱分析、ChIP-qPCR和体内
摘要
三阴性乳腺癌（TNBC）是乳腺癌中最具侵袭性的亚型，治疗选择有限且预后极差。组蛋白甲基转移酶NSD2及其催化产物H3K36me2已被确认为TNBC转移的驱动因素，但将表观遗传调控与细胞衰老联系起来的下游效应分子仍尚不明确。本研究利用转录组学谱分析、ChIP-qPCR和体内异种移植模型来界定NSD2-ATAD3A轴的功能和分子机制。我们发现NSD2在转移性TNBC中上调，且与更差的生存率相关。NSD2通过H3K36me2在ATAD3A启动子区域的富集直接激活ATAD3A转录。NSD2-ATAD3A轴与Drp1相互作用，触发线粒体碎片化、呼吸链功能障碍和乳酸积累。升高的乳酸进一步诱导HMGB1乳酸化并增强其蛋白稳定性，从而依次激活衰老相关基因和衰老相关分泌表型（SASP），进而促进上皮-间质转化（EMT）和肿瘤进展。NSD2抑制剂KTX-1001联合ATAD3A敲低可增强对肿瘤负荷和侵袭潜力的抑制作用，且具有有利的生物安全性。本研究鉴定出一条新的NSD2-H3K36me2-ATAD3A-Drp1-HMGB1乳酸化轴，该轴驱动TNBC中与衰老相关的进展，为该疾病提供了一种有前景的表观遗传-代谢联合治疗策略。
引言
三阴性乳腺癌（TNBC）以缺乏可药治的分子靶点而定义[1]、[2]，伴随着高转移率和极差的五年生存率[3]、[4]、[5]，构成了一个重大的未满足临床挑战[6]、[7]、[8]。近期研究进一步强调了TNBC进展中的表观遗传和免疫学复杂性，包括RNA修饰驱动的脑转移和免疫逃逸、精准靶向治疗和免疫治疗策略，以及铜稳态协调的进展[9]、[10]、[11]。细胞衰老和衰老相关分泌表型（SASP）通过促炎细胞因子改变肿瘤微环境[12]、[13]、[14]，从而促进TNBC侵袭和远处定植[15]、[16]。靶向SASP已成为一种减轻TNBC转移的有前景的策略[17]、[18]、[19]；然而，TNBC中调控衰老和SASP激活的上游表观遗传机制尚不清楚。
组蛋白甲基转移酶NSD2，又称WHSC1，催化H3K36me2修饰，是转录程序的基本表观遗传调控因子[20]、[21]、[22]。越来越多的临床和实验证据表明，NSD2的高表达与不良预后[23]、[24]以及TNBC中转移易感性增强[20]、[21]、[25]、[26]密切相关。尽管NSD2在转录激活中的表观遗传作用已经确立，但其对TNBC进展背景下衰老进展和SASP重塑的潜在影响在很大程度上仍未被研究。考虑到线粒体稳态破坏在细胞衰老起始中的关键作用，NSD2可能通过调控关键的线粒体效应分子来促进与衰老相关的转移特征。
线粒体内膜蛋白ATAD3A对于维持线粒体结构完整性和呼吸功能至关重要[27]，并且在乳腺癌中异常上调[28]、[29]、[30]。然而，驱动TNBC中ATAD3A过表达的表观遗传机制尚未阐明。[31]、[32]线粒体功能障碍会诱导糖酵解转变和乳酸积累[33]、[34]，而蛋白乳酸化已成为代谢紊乱[35]、[36]、[37]与SASP诱导之间的重要分子联系。[35]、[38]、[39]ATAD3A是否作为NSD2的直接下游靶点，传递表观遗传信号引发线粒体功能障碍和乳酸过量产生，并随后激活HMGB1乳酸化以启动TNBC中的衰老和转移级联反应，仍然不确定。
为了解决上述未解决的问题，本研究系统地探讨了NSD2-H3K36me2-ATAD3A轴在与衰老相关的TNBC转移中的机制作用。我们证明NSD2在ATAD3A启动子区域富集H3K36me2，从而转录上调ATAD3A。这种上调导致线粒体稳态崩溃、糖酵解增强和乳酸积累增加。升高的乳酸随后诱导HMGB1乳酸化，稳定HMGB1蛋白，并增强其转录活性，从而激活衰老相关基因，重塑SASP，并加速TNBC的侵袭和转移进展。本研究建立了TNBC衰老和转移背后的一个精细的表观遗传-线粒体-代谢调控网络。此外，它验证了NSD2抑制剂与ATAD3A干预联合的增强抗肿瘤效果，从而为TNBC临床干预提供了一种可行的联合治疗策略。
章节片段
细胞培养和处理
人类乳腺癌细胞系MDA-MB-231、MDA-MB-468、BT549、MDA-MB-453、MCF-7和MCF-10?A购自美国典型培养物保藏中心（ATCC）。所有细胞系在标准化培养条件下维持：基础培养基中加入10%热灭活血清（Gibco，货号10099141）和1%青霉素-链霉素（Gibco，货号15140122），并在37?°C、5% CO?的湿化大气中孵育。
为进行功能研究，慢病毒载体编码
NSD2通过H3K36me2修饰促进ATAD3A启动子的转录，推动三阴性乳腺癌的进展
为了阐明NSD2在乳腺癌中的临床意义以及NSD2促进乳腺癌进展的潜在分子机制，我们分析了公共数据集GSE209998。我们的结果表明，与原发性肿瘤相比，NSD2在转移性病灶中显著上调（P = 0.014，图1A）。Kaplan-Meier生存分析进一步表明，NSD2高表达与转移率的增加和预后不良显著相关
讨论
本研究首次系统地阐明了NSD2-ATAD3A轴通过调控细胞衰老、代谢重编程和核心肿瘤进展通路，介导三阴性乳腺癌（TNBC）中衰老驱动进展的完整分子机制。所识别的核心机制级联涉及NSD2通过H3K36me2表观遗传修饰转录上调ATAD3A。由此产生的NSD2-ATAD3A轴随后启动
结论
本研究证明NSD2通过H3K36me2表观遗传修饰激活ATAD3A，后者通过ATAD3A–Drp1相互作用破坏线粒体稳态，并诱导依赖乳酸的HMGB1乳酸化以促进TNBC转移。靶向NSD2联合ATAD3A沉默可有效逆转线粒体功能障碍和SASP重塑，对TNBC发挥强大的联合抗肿瘤作用。这些发现鉴定出一条新的表观遗传-代谢调控轴
CRediT作者贡献声明
Wei Lin：写作–初稿，调查，形式分析。Jinshu Chen：调查，形式分析。Kunlin Wu：形式分析。Huihao Zhang：写作–审阅与编辑，验证。Zhaomei Yu：写作–审阅与编辑，验证。Xiangjin Chen：写作–审阅与编辑，验证，方法论，概念化。
伦理批准
本研究经福建医科大学第一附属医院伦理委员会批准。
资金
本工作由福建医科大学科研启动基金（2019QH1082）资助。
利益冲突声明
作者声明不存在已知的竞争财务利益或个人关系，这些可能影响本文所报告的工作。
Wei Lin|Jinshu Chen|Kunlin Wu|Huihao Zhang|Zhaomei Yu|Xiangjin Chen
福建医科大学第一附属医院甲状腺和乳腺外科，中国福建福州350005
