tRNA衍生片段AS-tDR-008272通过调控HJURP促进糖酵解代谢从而推动非小细胞肺癌肿瘤发生

《Translational Oncology》：tRNA-derived fragment AS-tDR-008272 promotes NSCLC tumorigenesis by propelling glycolytic metabolism via regulating HJURP

　　

背景：越来越多的报道强调了tRNA衍生片段（tRFs）在癌症病理过程中的作用。然而，tRFs在非小细胞肺癌（NSCLC）中的生物发生、精确功能和潜在机制仍 largely unexplored。方法：研究人员通过tRF & tiRNA测序、qRT-PCR和荧光原位杂交（FISH）分析鉴定NSCLC中失调的tRFs。通过体外和体内功能实验确定tRF在细胞恶性表型和有氧糖酵解中的生物学作用。利用FISH和¹⁸F-FDG PET/CT扫描评估tRF在人类NSCLC样本中的临床意义。通过RNA测序、双荧光素酶报告实验、多聚核糖体谱分析、Western blotting、qRT-PCR和拯救实验探索tRF的潜在机制。结果：研究人员鉴定了一个新的tRF，AS-tDR-008272，它在NSCLC肿瘤组织、血浆和NSCLC细胞中上调。研究人员揭示AS-tDR-008272的生物发生是由血管生成素（ANG）在低氧条件下诱导的。功能实验表明，AS-tDR-008272促进了NSCLC细胞的增殖、迁移和糖酵解代谢能力。而抑制AS-tDR-008272在体外和体内抑制了NSCLC细胞生长。临床上，NSCLC肿瘤组织中AS-tDR-008272的高表达与NSCLC患者晚期TNM分期、较差生存期和¹⁸F-FDG PET/CT扫描的SUVmax相关。机制上，AS-tDR-008272通过一种双重调控机制与HJURP相互作用来增强NSCLC细胞恶性：结合HJURP mRNA的编码序列（CDS）以调控其转录，并增加HJURP mRNA在多聚核糖体中的丰度以促进其翻译。结论：研究人员的发现揭示了在NSCLC肿瘤发生中一个先前未被认识的tRF介导的糖酵解重编程机制。AS-tDR-008272可能代表一种有前景的NSCLC预后标志物和治疗靶点。

肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，非小细胞肺癌（NSCLC）占肺癌病例的约85%。尽管在诊断、靶向治疗和免疫治疗方面取得了进展，NSCLC患者的5年总生存率仍然很低，因此迫切需要新的诊断生物标志物和治疗靶点。tRNA衍生片段（tRFs）是近年来发现的一类非编码RNA，在多种癌症的病理过程中发挥重要作用，但在NSCLC中的生物发生、精确功能和潜在机制仍 largely unexplored。研究人员开展本研究，旨在探索tRFs在NSCLC中的作用。

研究人员通过tRF & tiRNA测序分析NSCLC患者术前术后血浆样本，鉴定出差异表达的tRFs，其中AS-tDR-008272上调最显著。进一步在细胞和组织中验证其表达，并研究其生物发生、功能、机制和临床意义。得出主要结论：AS-tDR-008272由低氧诱导的血管生成素（ANG）产生，促进NSCLC细胞增殖、迁移、侵袭和糖酵解代谢，通过双重机制调控HJURP的转录和翻译。高表达与晚期TNM分期、较差生存期和更高SUVmax相关。抑制AS-tDR-008272可抑制体内肿瘤生长。该研究揭示了tRF介导的糖酵解重编程新机制，为NSCLC提供了潜在的预后标志物和治疗靶点。论文发表在《Translational Oncology》。

主要关键技术方法：研究人员采用tRF & tiRNA测序鉴定差异表达tRFs，qRT-PCR和荧光原位杂交（FISH）验证表达。通过CCK-8、Transwell、伤口愈合和流式细胞术评估细胞增殖、迁移、侵袭和凋亡。乳酸和丙酮酸检测试剂盒及Seahorse XF分析仪测定糖酵解代谢。裸鼠移植瘤模型评估体内肿瘤生长（样本来源：深圳市人民医院NSCLC患者，92对组织微阵列和19例PET-CT数据）。RNA-seq和Gene Ontology分析筛选靶基因，双荧光素酶报告实验验证结合位点，多聚核糖体谱分析检测翻译效率，Western blotting和qRT-PCR验证蛋白和mRNA表达。

研究结果：

**AS-tDR-008272 is elevated in NSCLC and associated with patient prognosis**：通过tsRNA测序发现AS-tDR-008272在NSCLC术前血浆中高表达（fold change=4.02），并在NSCLC细胞（A549、H358）中高于正常支气管上皮细胞（BEAS-2B）。组织微阵列FISH显示肿瘤组织中AS-tDR-008272表达显著高于癌旁组织，且与晚期TNM分期相关。Kaplan-Meier分析显示高表达患者总生存期更短，多因素Cox回归分析表明其是独立预后因素（HR=2.09）。

**Biogenesis of AS-tDR-008272 is induced by angiogenin (ANG) under hypoxia conditions**：低氧（1% O₂）条件下，AS-tDR-008272在多种细胞中上调。qRT-PCR和Western blotting显示低氧诱导ANG和Dicer表达，但ANG对低氧反应更强。过表达ANG增加AS-tDR-008272表达，敲低ANG则降低其表达，表明AS-tDR-008272的生物发生由低氧激活的ANG介导。

**AS-tDR-008272 promotes proliferation, migration, and invasion capacities of NSCLC cells**：CCK-8实验显示过表达AS-tDR-008272增加A549和H358细胞增殖率，而抑制其表达降低增殖。伤口愈合和Transwell实验表明过表达AS-tDR-008272增强迁移和侵袭能力，抑制则相反。凋亡实验显示无显著影响。

**AS-tDR-008272 enhances glycolysis metabolism in nsclc**：乳酸和丙酮酸检测显示过表达AS-tDR-008272增加乳酸和丙酮酸产生，抑制则减少。ECAR分析显示过表达AS-tDR-008272增强糖酵解能力，抑制则降低。临床样本中，AS-tDR-008272 FISH评分与PET-CT SUVmax呈正相关（R=0.983），高表达肿瘤SUVmax更高。

**AS-tDR-008272 downregulation suppresses nsclc tumor growth in vivo**：裸鼠移植瘤模型显示，瘤内注射AS-tDR-008272抑制剂显著降低肿瘤体积和重量，而对小鼠体重无显著影响。IHC染色显示抑制剂组HJURP和Ki-67蛋白表达降低。

**AS-tDR-008272 regulates NSCLC malignancy and glycolysis by interacting with HJURP**：RNA-seq筛选出HJURP为最显著上调基因（2.28倍），qRT-PCR和Western blotting验证过表达AS-tDR-008272上调HJURP，抑制则下调。GSEA显示糖代谢相关通路富集。拯救实验表明，共转染si-HJURP可部分逆转AS-tDR-008272对增殖、乳酸/丙酮酸产生和ECAR的促进作用。

**AS-tDR-008272 targets HJURP by binding to the coding sequence (CDS) of HJURP mRNA**：RNAhybrid预测AS-tDR-008272与HJURP mRNA CDS区结合。双荧光素酶报告实验显示，野生型HJURP序列的荧光素酶活性被AS-tDR-008272显著降低，而突变型无变化，表明结合位点关键。

**AS-tDR-008272 facilitates HJURP translation**：多聚核糖体谱分析显示，过表达AS-tDR-008272增加HJURP mRNA在多聚核糖体中的丰度，减少在单核糖体中的丰度，提高多聚核糖体/单核糖体比值，表明促进翻译起始。抑制AS-tDR-008272则相反。

讨论部分总结：低氧是实体瘤常见特征，低氧诱导的tRFs在癌症中作用日益受到关注，但在NSCLC中尚不清楚。本研究首次报道低氧诱导的AS-tDR-008272在NSCLC中的致癌作用。此外，tRFs在糖酵解代谢中的调控作用鲜有报道，本研究揭示了AS-tDR-008272促进糖酵解的新功能。HJURP作为组蛋白H3伴侣，在多种癌症中高表达且与预后不良相关，但调控机制不明。本研究阐明AS-tDR-008272通过转录和翻译双重调控HJURP表达。研究局限性：未确定AS-tDR-008272最重要的生物学功能；HJURP表达与NSCLC进展需大样本验证；仅使用LUAD细胞，其他亚型需进一步研究。

研究结论：总之，研究人员在NSCLC中鉴定了一个低氧驱动且ANG诱导的AS-tDR-008272。研究人员确认AS-tDR-008272是一个致癌tRF，它通过激活HJURP的转录和翻译，促进NSCLC细胞的恶性和糖酵解代谢。这些发现不仅揭示了tRF在NSCLC中致癌特性的先前未被认识的作用和机制，而且展示了AS-tDR-008272作为有前景的分子标志物或治疗靶点的潜力。