MKRN1通过泛素依赖性调控SLC31A1来抑制结直肠癌中的铜死亡

《Biological Procedures Online》：MKRN1 suppresses cuproptosis in colorectal cancer through ubiquitin-dependent regulation of SLC31A1

　　

摘要

背景

尽管铜死亡在癌症生物学中的作用日益重要，但泛素化通过MKRN1和SLC31A1在结直肠癌进展中调控这一过程的机制仍不清楚。本研究旨在阐明MKRN1、SLC31A1与结直肠癌中的铜死亡之间的功能关系。

方法

建立了稳定的MKRN1敲低和过表达的结直肠癌细胞系。使用elesclomol和硫酸铜诱导铜死亡，通过细胞存活率检测、细胞内铜含量测定以及标志性蛋白（HSP70和DLAT）的西方印迹分析来评估铜死亡情况。通过共免疫荧光、泛素化检测（使用MG132、CHX和具有特定连接结构的泛素突变体）以及定量实时PCR来研究MKRN1与SLC31A1之间的相互作用。通过JC-1染色和透射电子显微镜评估线粒体功能。通过同时操纵MKRN1和SLC31A1的基因来进行挽救实验。最后，在NOD-SCID小鼠的异种移植模型中进行体内验证。

结果

MKRN1过表达显著降低了铜死亡诱导的细胞毒性，并减少了细胞内铜的积累。从机制上来看，MKRN1直接与SLC31A1相互作用，促进其多泛素化，进而使其被蛋白酶体降解。这种降解可防止铜过度积累，有助于维持线粒体结构完整（表现为线粒体膜电位和Tomm20表达保持稳定），同时抑制铜死亡的关键特征，如HSP70的诱导和DLAT的寡聚化。基因挽救实验表明，SLC31A1敲低可逆转因MKRN1缺失而产生的铜死亡敏感性。一致地，MKRN1过表达在体内促进肿瘤生长，同时抑制铜死亡。

结论

总之，MKRN1通过促进铜转运蛋白SLC31A1的泛素化和蛋白酶体降解，从而限制铜的积累和线粒体毒性，进而抑制结直肠癌中由铜引起的细胞死亡。这一机制使细胞具有对铜诱导的细胞死亡的抵抗力，同时促进肿瘤进展，因此MKRN1/SLC31A1轴是一个有潜力的治疗靶点。