RUNX2 通过转录激活 TMEM74 调控 LUAD 细胞的增殖、自噬活性和凋亡

《Biochemical and Biophysical Research Communications》：RUNX2 regulates cell proliferation, autophagy activity and apoptosis in LUAD cell via transcriptionally activating TMEM74

　　

摘要

肺癌是所有癌症中死亡率最高的，肺腺癌（LUAD）是最常见的亚型之一。TMEM74在肺癌患者和LUAD细胞系中的表达上调，其高表达与患者生存不良相关。成功构建了靶向TMEM74的敲低和过表达载体，并建立了稳定转染的LUAD细胞系。研究发现TMEM74显著增强LUAD细胞的增殖和集落形成能力，同时抑制细胞凋亡。TMEM74过表达升高了LC3II/I比值，降低了p62水平，并促进了自溶体的形成，而TMEM74敲低则产生了相反的效果。巴弗洛霉素A1介导的自噬抑制消除了TMEM74过表达所驱动的促增殖和抗凋亡作用。皮下异种移植实验表明，TMEM74敲低可抑制肿瘤生长，并削弱肿瘤中的自噬活性。RUNX2与TMEM74在LUAD中的表达水平呈正相关。RUNX2在LUAD细胞中的过表达诱导了TMEM74 mRNA水平的上调。双荧光素酶报告基因实验表明，RUNX2显著增强了TMEM74在LUAD细胞中的转录活性。TMEM74敲低逆转了RUNX2过表达在LUAD细胞中诱导的细胞增殖增加、凋亡减少和自噬体形成增强。总之，我们的实验结果表明，RUNX2转录激活TMEM74，从而在体外促进LUAD细胞增殖和自噬并抑制细胞凋亡；TMEM74敲低在体内抑制肿瘤生长。

引言

肺癌已成为全球恶性肿瘤中主要的健康威胁。全球癌症统计数据显示，肺癌在所有癌症类型中的死亡率最高[1]。肺癌主要分为小细胞肺癌（SCLC）和非小细胞肺癌（NSCLC），其中NSCLC约占所有肺癌的85%[2]。肺腺癌（LUAD）是NSCLC的主要组织学亚型，约占所有肺癌的40%[3]。尽管近年来肺癌的诊断和治疗手段不断进步，部分患者的生活质量得到了显著改善，但临床预后仍然不理想。数据显示，各诊断分期LUAD患者的五年生存率仍低于20%[4]。因此，深入探究LUAD的发病机制并寻找新的治疗靶点迫在眉睫。

自噬是一种胞内降解途径，在维持细胞稳态中发挥关键作用[5]。然而，自噬在癌症中的生物学效应表现出显著的异质性，其功能结局受到多种因素的调控，包括肿瘤进展阶段、基因突变和组织类型[6]。自噬通过维持肿瘤细胞代谢、线粒体功能和细胞存活来促进肿瘤进展[7]。自噬有助于肿瘤细胞免疫逃逸，导致对肿瘤免疫治疗的抵抗[8]。据报道，自噬通过促进LUAD中的细胞存活和增殖并抑制凋亡来驱动肿瘤发生[9]。

跨膜蛋白（TMEMs）是一类定位于细胞各膜上的蛋白家族[10]。TMEM蛋白家族的成员在癌症的病理过程中发挥关键作用，据报道参与肺癌、乳腺癌和胃癌等多种肿瘤的进展[11]、[12]。TMEM蛋白在多种与癌症相关的过程中发挥关键作用，包括调节细胞增殖、上皮-间质转化（EMT）、侵袭、迁移和免疫应答调节[10]。TMEM74是TMEM蛋白家族的成员，据报道参与情绪调节和神经功能调节[13]、[14]。此外，TMEM74参与自噬调节[15]。在肝细胞癌细胞和人透明细胞肾腺癌细胞中，TMEM74通过增强自噬来促进细胞存活[16]。数据库分析显示TMEM74在LUAD中高表达，其过表达可促进LUAD细胞的存活[17]。然而，TMEM74调控LUAD细胞存活的具体机制尚不清楚。

Runt相关转录因子2（RUNX2）是RUNX家族的转录因子，具有转录激活和转录抑制的双重功能[18]、[19]、[20]。RUNX2广泛参与骨骼发育[21]、血管生成[22]和癌症进展[23]等生物过程。值得注意的是，RUNX2参与自噬的报道也有报道。RUNX2在乳腺癌中促进自噬并调节肿瘤进展[24]。据报道，RUNX2可增强LUAD中的自噬，并可能驱动细胞增殖[25]、[26]。生物信息学分析显示RUNX2结合在TMEM74基因的启动子区域。然而，RUNX2与TMEM74之间的调控关系尚未见报道。因此，本研究探讨了TMEM74是否通过自噬影响LUAD进展，并阐明了RUNX2对TMEM74的转录调控。

章节摘要

数据获取与分析

差异表达基因（DEGs）（|Log2FC| > 1.5，校正p值 <0.05）取自LUAD相关的GSE118370数据集（GEO数据库，https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gds/?term=）。在DEGs与GeneCards（https://www.genecards.org/）中检索到的自噬相关基因之间共鉴定出108个重叠基因。TMEM74在LUAD和正常组织中的表达通过UALCAN（https://ualcan.path.uab.edu/index.html）和TNMplot（https://tnmplot.com/analysis/）进行分析。GEPIA2

TMEM74在LUAD相关数据库和LUAD细胞中的表达

我们通过生物信息学分析鉴定了参与LUAD进展的潜在关键基因。首先，将GSE118370中的DEGs与GeneCards中检索到的自噬相关基因进行交叉（图1A）。我们根据Log2FC值筛选出差异表达最显著的前五个基因，即SPINK1、MMP1、KRT6A、TMEM74和GDF15。在全面回顾了现有文献后，我们发现SPINK1在肺癌和自噬方面已被广泛研究

讨论

肺癌对全球公共健康和人类生命构成重大威胁。流行病学研究表明，肺癌发病率呈逐年上升趋势[1]、[30]。肺癌是所有癌症中总死亡率最高的，LUAD是最常见的类型之一[31]。深入探究LUAD发生和进展的分子机制已成为一项紧迫而关键的任务。本研究证明了RUNX2

CRediT作者贡献声明

黄博：验证、方法论、概念构思。何勇：撰写——审阅与编辑、监督、概念构思。张杰：撰写——初稿、调查、数据管理。夏元壮：可视化、方法论、数据管理

伦理声明

本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究经大连市第五人民医院伦理委员会批准。（批准号：LL-2026-001-06）

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

数据将根据要求提供。

伦理批准

所有动物实验均经大连市第五人民医院伦理委员会批准（批准号：LL-2026-001-06）。

资金资助

本研究由大连市生命与健康领域指导计划项目（2024ZDJH01PT190）资助。

利益冲突声明

? 作者声明，他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本论文所报告的工作。

张杰|夏元壮|黄博|何勇

大连市第五人民医院胸外科，中国大连