《EXPERIMENTAL AND MOLECULAR MEDICINE》：NatD promotes glioblastoma progression through epigenetic activation of FGFR4 signalling
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N端乙酰转移酶D（NatD）能够乙酰化组蛋白H4和H2A的丝氨酸1（Ser1），并已被认为与肿瘤发生相关，但其在胶质母细胞瘤（GBM）中的作用仍未被探索。本研究中，研究人员发现NatD在GBM中的转录水平和蛋白质水平均显著升高。敲低NatD可显著抑制GBM细胞
N端乙酰转移酶D（NatD）能够乙酰化组蛋白H4和H2A的丝氨酸1（Ser1），并已被认为与肿瘤发生相关，但其在胶质母细胞瘤（GBM）中的作用仍未被探索。本研究中，研究人员发现NatD在GBM中的转录水平和蛋白质水平均显著升高。敲低NatD可显著抑制GBM细胞系及患者来源模型中的增殖、集落形成、迁移、侵袭和肿瘤球形成，表明其在维持癌症干细胞样特性中发挥关键作用。重新引入野生型NatD可挽救这些抑制效应，而催化失活突变体则不能，证实该作用依赖于其酶活性。转录组学分析确定成纤维细胞生长因子受体（FGFR）4为关键下游效应分子。机制上，NatD维持FGFR4启动子处组蛋白H4和H2A的N端乙酰化，从而拮抗酪蛋白激酶2α（CK2α）介导的磷酸化，并维持允许转录的开放染色质状态。NatD缺失降低FGFR4表达及下游ERK1/2和AKT磷酸化，而FGFR4过表达可在体外和异种移植模型中恢复被NatD敲低所抑制的恶性表型。原位异种移植模型进一步证明，NatD缺失可抑制颅内肿瘤生长并延长生存期，而FGFR4重新表达可部分恢复肿瘤进展。对TCGA GBM数据集的分析显示，NatD与FGFR4表达的正相关性在多种分子亚型中均存在。总的来说，这些发现将NatD确定为GBM的致癌调节因子，并强调NatD–FGFR4信号轴是一个有前景的治疗靶点。
胶质母细胞瘤（glioblastoma, GBM）是WHO Ⅳ级、IDH野生型弥漫性星形细胞肿瘤，是成人中最具侵袭性和最常见的原发性脑肿瘤。其以快速增殖、弥漫浸润周围脑组织及高复发率为特征。尽管手术、放疗和化疗等多模式治疗不断进步，患者预后仍然很差，中位生存期仅12–15个月，复发几乎不可避免。在分子层面，GBM存在EGFR扩增、PTEN缺失、TERT启动子突变以及7号染色体获得伴10号染色体缺失等复发性遗传改变，共同驱动失控性增殖和治疗耐药。此外，肿瘤微环境（tumour microenvironment, TME）具有深度免疫抑制和高度异质性，进一步导致治疗失败。尽管在转录调控层面已进行了大量研究，但驱动GBM进展和复发的根本机制仍未完全阐明，亟需识别新的治疗靶点。表观遗传失调在GBM发病中起关键作用，其中组蛋白修饰是肿瘤进展和治疗耐药的重要决定因素。组蛋白修饰酶，如乙酰转移酶、去乙酰化酶、甲基转移酶和去甲基化酶，已成为潜在治疗靶点。组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂在临床前模型中显示抗肿瘤活性，但临床疗效有限，提示需要发现其他功能关键的、驱动GBM侵袭性和治疗耐药的表观遗传弱点。在此背景下，阐明整合致癌信号与染色质重塑的新型表观遗传调节因子，对理解GBM进展和开发更有效的治疗策略至关重要。
N端乙酰转移酶D（NatD，又称N-α-乙酰转移酶（NAA）40）特异性地乙酰化组蛋白H4和H2A保守SGRG基序中N端丝氨酸残基（Ser1）的α-氨基。NatD在多种恶性肿瘤中表达升高，并通过多种机制促进肿瘤生长和侵袭。例如，在肺癌中，NatD介导的H4S1乙酰化拮抗酪蛋白激酶（CK）2α依赖性磷酸化，并通过Slug激活促进上皮间质转化（EMT）；在乳腺癌中，NatD通过NatD–FOXA2–MMP14轴增强侵袭；在结直肠癌中，NatD不依赖p53状态支持增殖并抑制凋亡。NatD也被提出作为侵袭性肝癌的预后标志物。然而，NatD在GBM中的分子作用仍不清楚。该研究旨在阐明NatD在GBM中的致癌功能并鉴定其介导恶性表型的下游效应分子。研究发现NatD通过表观遗传激活成纤维细胞生长因子受体（FGFR）4信号通路促进肿瘤进展，提示NatD–FGFR4轴是GBM潜在的治疗弱点。
研究人员使用了多种GBM细胞系（LN229、U-87 MG、U-373 MG）、患者来源的GBM干细胞（PDC124和PDC131）以及商业组织芯片。通过慢病毒载体介导的短发夹RNA（shRNA）敲低NatD，并通过回补野生型NatD或催化失活突变体（NatD-EQ）验证酶活性依赖性。采用细胞增殖、集落形成、划痕愈合、Transwell侵袭、极限稀释实验（ELDA）、肿瘤球形成等功能实验评估恶性表型。利用RNA测序（RNA-seq）鉴定差异表达基因，并通过染色质免疫沉淀（ChIP）-qPCR分析FGFR4启动子区域的组蛋白修饰。体内实验包括皮下异种移植模型和原位颅内异种移植模型，通过MRI监测肿瘤生长，Kaplan–Meier法分析生存。所有动物实验均经机构动物伦理委员会批准。
结果显示，TCGA数据分析显示NatD mRNA水平在低级别胶质瘤（LGG）和GBM中均显著高于正常脑组织；组织芯片免疫组化证实GBM组织中NatD蛋白表达高于正常对照。在LN229、U-87 MG和U-373 MG细胞中稳定敲低NatD显著抑制增殖和活力，减少集落形成，并明显抑制迁移和侵袭。在GBM干细胞样细胞（GSCs）中，NatD敲低减少肿瘤球数量和直径，降低干细胞频率，并抑制患者来源PDC的增殖和自我更新。NatD敲低还降低干性标志物Nestin、OCT4和SOX2的表达。此外，回补野生型NatD可恢复增殖、集落形成、迁移、侵袭和GSC自我更新，而催化失活突变体无此作用，证明这些功能依赖于NatD的N端乙酰转移酶活性。
RNA-seq分析显示，NatD敲低导致757个基因上调和234个基因下调，其中391个基因在NatD回补后恢复表达。通路富集分析提示EMT、TGFβ信号、MAPK级联和钾离子转运等通路受NatD调控。qRT-PCR和免疫印迹证实，NatD敲低降低FGFR4 mRNA和蛋白水平，并减少下游FRS2、ERK1/2和AKT的磷酸化；回补野生型NatD可逆转这些变化，而催化突变体不能。临床GBM标本中NatD与FGFR4表达呈中等正相关（R2=0.4469）。ChIP实验表明，NatD敲低降低FGFR4启动子处组蛋白H4的N端乙酰化（Ac-N-H4），同时增加组蛋白H2A/H4在Ser1的磷酸化（p-H2A/H4-S1）；H3K4me3富集减少，H3K27me3富集增加。CK2α的敲低或药理学抑制（CX-4945）可消除NatD敲低诱导的H2A/H4 Ser1磷酸化增加，并恢复FGFR4表达。这些结果说明NatD通过维持组蛋白H2A/H4的N端乙酰化并拮抗CK2α介导的Ser1磷酸化，使FGFR4启动子保持开放染色质状态，从而促进其转录。
功能回补实验显示，在NatD敲低细胞中异位表达FGFR4可恢复细胞增殖、集落形成、迁移、侵袭以及FRS2、ERK1/2和AKT磷酸化；FGFR4过表达也恢复了GSC的增殖和自我更新，并重新诱导干性标志物表达。在皮下异种移植模型中，NatD敲低显著抑制肿瘤生长，FGFR4重新表达部分挽救该效应。原位异种移植模型中，MRI显示NatD敲低显著抑制颅内肿瘤生长，FGFR4重新表达部分恢复肿瘤进展；生存分析表明NatD敲低显著延长小鼠生存，而FGFR4重新表达减弱这一作用。免疫组化进一步证实FGFR4重新表达恢复FGFR4信号及下游p-FRS2、p-ERK1/2水平，并增加Ki-67阳性细胞比例。
讨论部分指出，该研究首次揭示NatD在GBM中作为致癌调节因子的作用，并阐明其通过调节组蛋白N端乙酰化控制FGFR4转录的机制。NatD在LGG和GBM中均升高，提示其激活可能是胶质瘤发生的早期事件。NatD通过FGFR4激活MAPK和PI3K/AKT信号通路，维持GSC的干性和恶性表型。TCGA亚型分析显示NatD与FGFR4的正相关在所有主要分子亚型中均存在，表明该调控轴具有广泛的相关性。研究还发现NatD敲低后TGFβ相关通路下调，但FGFR4回补不能恢复ID1和ID3等经典TGFβ靶基因，提示NatD可能通过FGFR4非依赖机制影响TGFβ信号，这一机制可能与肿瘤免疫微环境调控相关。该项研究还讨论了NatD作为治疗靶点的潜力：与CBP/p300或GCN5等广谱组蛋白乙酰转移酶不同，NatD对组蛋白H2A/H4 Ser1具有独特底物特异性，因此抑制NatD可能特异性阻断FGFR4驱动的致癌信号。FGFR4抑制剂已在临床使用或开发中，NatD表达水平可能作为筛选FGFR4靶向治疗获益患者的生物标志物。研究局限性包括：体内模型仅使用细胞系异种移植，不能完全反映人GBM的遗传和表型异质性；NatD与CK2α之间组蛋白修饰串扰的精确分子机制仍需深入探索；未来需要开发具有中枢神经系统穿透性的选择性NatD抑制剂。
结论：NatD作为GBM进展的关键表观遗传驱动因子，通过促进FGFR4转录及随后的MAPK/AKT激活，维持恶性肿瘤和干细胞样表型。这些结果将NatD–FGFR4轴定位为GBM中有前景的治疗靶点。
