自噬性CUL3降解激活KIF18B-MYC轴促进铜失衡驱动胃癌进展

《Acta Pharmaceutica Sinica B》：Activation of KIF18B-MYC axis by autophagic CUL3 degradation promotes copper imbalance essential for gastric cancer progression

　　

铜稳态失衡导致癌症进展，但其在胃癌中的分子基础与治疗策略仍不清楚。研究人员发现MYC原癌基因与驱动蛋白家族成员18B（KIF18B）是金属硫蛋白（MT）基因的转录抑制因子，从而驱动铜介导的胃癌侵袭性与铁死亡（ferroptosis）抵抗。机制上，KIF18B通过p62介导的自噬性降解E3泛素连接酶cullin 3（CUL3）而稳定，并与MYC发生物理相互作用激活MYC，抑制铜储存基因MT2A与MT1X表达，导致游离铜升高，进而上调丙酮酸羧化酶（PC）与铁蛋白重链1（FTH1），增强三羧酸（TCA）循环供能并降低铁死亡。KIF18B通过增强MYC活性促进胃癌细胞生长、侵袭并抑制铁死亡。研究人员构建了阻断KIF18B-MYC互作的抑制肽，可抑制胃癌生长、侵袭转移并诱导铁死亡。高表达KIF18B、MYC、PC或FTH1与不良预后相关，低表达CUL3、MT2A或MT1X亦提示患者预后差。上述发现表明，自噬性CUL3降解激活KIF18B-MYC轴促进铜失衡，是胃癌进展的关键机制。

研究背景方面，胃癌是全球致死性肿瘤，晚期预后差，复发转移为主因。铜作为细胞内必需微量元素，其稳态失衡参与多种肿瘤发生与耐药，既往已知胃癌组织铜含量升高且与进展相关，铜螯合剂具一定抗肿瘤潜力，但铜失衡在胃癌中的具体机制与干预靶点不明。MYC在约70%癌症中异常激活，调控生长、糖酵解、免疫等，其在铜失衡中的伙伴与角色未明。为此，研究人员开展本研究，旨在阐明KIF18B-MYC轴通过自噬降解CUL3引发铜失衡、驱动TCA循环与铁死亡抵抗的机制，并探索靶向互作的抑制肽治疗策略。论文发表于《Acta Pharmaceutica Sinica B》。

主要关键技术方法包括：采用EBSS诱导AGS等胃癌细胞系自噬与代谢应激；通过铜螯合树脂联合质谱筛选铜结合蛋白；利用染色质免疫沉淀（ChIP）-qPCR与荧光素酶报告基因验证MYC对MT2A/MT1X启动子占用与转录抑制；以Co-IP、BiFC与体外片段结合实验界定KIF18B马达域（1-390 aa）与MYC转录激活域（TAD, 1-150 aa）互作界面及点突变（KIF18B^107/109、MYC^110/113）；用ICP-MS分馏检测游离/结合铜、Seahorse测耗氧率（OCR）、¹³C₃-丙酮酸示踪TCA中间体；构建Myc敲入小鼠及裸鼠皮下/尾静脉转移模型评估体内表型；基于Peptiderive设计Tat穿膜抑制肽CIP-12并用于荷瘤治疗。临床样本来自同济医学院附属协和医院胃癌及癌旁配对组织。

研究结果部分，3.1节MYC促进铜失衡维持癌细胞存活：EBSS处理AGS细胞蛋白质组与GSEA显示金属离子稳态紊乱，ChIP-X预测MYC为关键调控因子；MYC过表达降低MT2A/MT1X转录与蛋白，升高CS1/RBH探针信号指示的游离Cu⁺/Cu²⁺，ICP-MS确认游离铜增加、不稳定铁下降；MYC沉默或铜螯合剂DPA/TTM、铁死亡诱导剂D3-3/erastin取消EBSS促存活效应。3.2节MYC驱动铜结合蛋白PC/FTH1表达促TCA与铁死亡抵抗：铜树脂pull-down联合质谱锁定PC、FTH1、IDH2；MYC过表达升PC/FTH1蛋白（非转录），铜处理稳蛋白、MG-132阻降解；DPA或PC抑制剂ZY-444取消¹³C示踪中OAA/Mal/Fum/CA/α-KG标记积累及OCR/ATP升高，DPA或D3-3逆转GPX4上调与脂质ROS下降，不涉及cuproptosis标记FDX1。3.3节MYC经抑制MT2A/MT1X促恶性与铁死亡抵抗：回补MT2A/MT1X于MYC过表达SNU-1细胞，恢复铜储存、压低游离铜、TCA中间体与OCR下降，线粒体膜电位与ATP降低，GPX4下调、脂质ROS回升，软琼脂克隆与Matrigel侵袭受抑。3.4节KIF18B-MYC互作促TCA与铁死亡抑制：CQ阻断自噬后蛋白组与BioGRID交集得KIF18B；EBSS升KIF18B伴LC3-II/p62降，CQ取消；敲KIF18B或MYC均取消EBSS引起的MYC转录活性、MT2A/MT1X抑制、游离铜及TCA/膜电位/ATP/GPX4升高与脂质ROS降低。3.5节KIF18B由自噬性CUL3降解稳定：BioGRID与AmiGO2交集获CUL3；Co-IP证KIF18B-CUL3结合，CUL3过表达促KIF18B泛素化降解（MG-132阻）；EBSS降p62/CUL3，p62过表达促CUL3与LC3共定位及CUL3降，取消CUL3对KIF18B的压制；CQ阻CUL3自噬降解则KIF18B不升；临床胃癌KIF18B高、CUL3低，生存分析佐证。3.6节KIF18B物理结合MYC：核共定位，MBP/GST体外结合定位KIF18B马达域与MYC TAD，细胞内截短Co-IP与BiFC确认，HDOCK点突变破坏互作。3.7节KIF18B经增MYC活性促进展：AGS中MYC过表达伴KIF18B敲除，MYC活性、MT2A/MT1X启动子占用、PC/FTH1、游离铜、TCA/OCR/膜电位/ATP/GPX4及克隆侵袭均回退；裸鼠皮下瘤Ki-67/CD31升高被KIF18B敲除逆转，尾静脉肺转移与生存改善。3.8节肽阻断互作抑瘤：Peptiderive设计12肽CIP-12（Tat-生物素-FITC），pull-down锁定结合MYC，CIP-12而非Mut肽破KIF18B-MYC Co-IP，恢复MT2A/MT1X、降游离铜与PC/FTH1、抑TCA/膜电位/ATP、升脂质ROS；体外克隆侵袭抑，体内皮下瘤缩小、肺转移少、生存延长，心肝肾形态未变。

讨论与结论翻译：铜离子是细胞色素c氧化酶、赖氨酰氧化酶、GPX4等代谢酶辅因子，缺氧下稳HIF-1α，促PDK1-AKT结合；本研究发现PC与FTH1为新铜结合蛋白，游离铜升通过稳PC/FTH1促TCA与抗铁死亡。结论指出，自噬性CUL3降解稳定KIF18B，KIF18B结合并激活MYC抑制MT2A/MT1X，致游离铜积累、PC/FTH1上调、TCA增强与铁死亡抵抗，构成CUL3/KIF18B/MYC轴；靶向互作抑制肽CIP-12可逆转表型，提示该轴为胃癌铜失衡治疗靶点。