刷新
北京大学发10.7分SCI：LncRNA-HMG通过调控铁死亡影响结直肠癌的化疗敏感性
Highlights
1. LncRNA-HMG的高表达与结直肠癌患者较差的化疗反应和预后相关。
2. LncRNA-HMG通过影响p53信号通路，调控癌细胞对铁死亡的敏感性，进而影响化疗效果。
3. 抑制LncRNA-HMG能够提高结直肠癌细胞对化疗的敏感性，表明其可能作为新的治疗靶点。
近日，“Redox Biology”（IF=10.7）上发表了一篇题为“LncRNA-HMG incites colorectal cancer cells to chemoresistance via repressing p53-mediated ferroptosis”的文章。这篇文章探讨了长非编码RNA（lncRNA）HMG在结直肠癌（CRC）化疗耐药性中的作用及其潜在机制。
研究背景介绍
长非编码RNA（lncRNA）是一类长度超过200个核苷酸的非编码RNA分子，它们在调控基因表达、细胞分化、组织发育和疾病发生中扮演重要角色。
反义寡核苷酸（ASO）是一小段单链DNA或RNA分子，可以通过与目标mRNA特异性结合来抑制其翻译或稳定性，从而降低特定蛋白的表达。
结直肠癌（CRC）是全球范围内常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率均较高。CRC的治疗通常包括手术切除、化疗和放疗等，但化疗耐药性是影响治疗效果和患者预后的重要因素。
研究思路分析
研究技术路线图
01LncRNA-HMG的鉴定与特性分析
①通过分析TCGA数据库的数据，筛选出11个可能与CRC中的铁死亡相关的lncRNA。在另一个研究队列中，发现其中三个lncRNA（包括LncRNA-HMG）在结直肠癌组织中的表达水平比正常组织高。此外，在5-Fu和奥沙利铂耐药的CRC细胞中，LncRNA-HMG的表达也上调。
②研究发现LncRNA-HMG水平与CRC患者预后相关，高水平的LncRNA-HMG预示较差的生存期。通过实验获得了LncRNA-HMG的全长序列，并在CRC细胞中观察到其表达上调，主要定位在细胞质中，且不编码蛋白质。
02LncRNA-HMG的功能研究
①通过特定的shRNA在HCT116和LoVo细胞中抑制了LncRNA-HMG的表达，结果发现LncRNA-HMG的抑制使细胞对Erastin诱导的死亡更加敏感，而LncRNA-HMG的过表达则减弱了Erastin诱导的细胞死亡。
②此外，LncRNA-HMG的敲减增加了CRC细胞中的ROS和脂质过氧化水平，同时降低了细胞内GSH/GSSG比例。透射电镜分析显示，LncRNA-HMG耗尽的细胞表现出铁死亡的典型特征，如线粒体萎缩和嵴减少。表明LncRNA-HMG能够抑制CRC细胞的铁死亡。
③进一步研究发现，LncRNA-HMG的缺失可以减少细胞增殖和集落形成，而LncRNA-HMG的过表达则增强了这些现象。此外，LncRNA-HMG的抑制使CRC细胞对5-Fu或奥沙利铂治疗更敏感，即使在耐药细胞中也是如此。相对地，LncRNA-HMG的过表达则增加了细胞的化疗耐药性。
④研究还发现，在化疗药物处理下，LncRNA-HMG缺失的细胞中脂质ROS水平显著升高，且GSH/GSSG比率发生了变化。透射电子显微镜（TEM）结果显示，LncRNA-HMG能够减轻药物诱导的线粒体功能障碍。此外，铁死亡抑制剂Ferrostatin-1能够逆转LncRNA-HMG缺失导致的细胞死亡。
03LncRNA-HMG的作用机制与治疗潜力
①在LncRNA-HMG水平不同的两组CRC样本中识别出差异表达基因，发现这些基因在p53信号通路中显著富集。通过质谱分析，鉴定出104个与LncRNA-HMG结合的蛋白，其中p53是一个关键的枢纽因子。实验结果显示，LncRNA-HMG通过调节p53及其下游靶标SLC7A11和VKORC1L1的表达，影响细胞内ROS水平，从而调控铁死亡。
②此外，LncRNA-HMG的敲减或过表达会影响p53的稳定性和激活，进而影响化疗药物处理后p53的激活。研究还发现，LncRNA-HMG在耐药细胞中的表达降低，且SLC7A11和VKORC1L1在LncRNA-HMG调控的铁死亡中起关键作用。表明，LncRNA-HMG通过调节p53水平及其下游靶标，影响CRC细胞的化疗耐药性。
③实验确认p53与LncRNA-HMG之间的相互作用。使用蛋白酶体抑制剂MG132分析发现，LncRNA-HMG的敲减导致的p53水平升高可以被MG132逆转，表明LncRNA-HMG通过蛋白酶体依赖的方式调节p53蛋白水平。LncRNA-HMG的敲减降低了p53的泛素化水平，而过表达LncRNA-HMG则促进了p53的泛素化。表明LncRNA-HMG促进p53的泛素化，导致其降解。
④进一步研究发现，LncRNA-HMG与MDM2（p53的主要泛素连接酶）存在相互作用，并且LncRNA-HMG过表达增强了MDM2介导的p53泛素化。此外，使用Nutlin-3（MDM2的拮抗剂）可以消除LncRNA-HMG对p53蛋白水平的影响。在p53缺失的HCT116细胞中，LncRNA-HMG对SLC7A11的表达水平和细胞内GSH/GSSG比例的影响较小，表明LncRNA-HMG调节ROS状态依赖于p53。
⑤LncRNA-HMG通过影响p53信号通路，调控与铁死亡相关的蛋白SLC7A11和VKORC1L1的表达，进而影响CRC细胞对化疗药物的敏感性。实验结果显示，降低LncRNA-HMG的表达会增加p53蛋白水平，降低SLC7A11和VKORC1L1水平，而LncRNA-HMG过表达则有相反效果。此外，LncRNA-HMG的缺失或过表达分别降低了或增加了对化疗药物5-Fu和奥沙利铂的敏感性。表明LncRNA-HMG在结直肠癌的化疗耐药性中起着关键作用。
⑥通过预测和实验，发现Wnt/β-catenin信号通路可能调控LncRNA-HMG。实验显示，β-catenin激活剂LiCl处理和β-catenin过表达都能上调LncRNA-HMG水平，而TCF4/β-catenin抑制剂iCRT14则能下调其表达。表明LncRNA-HMG是β-catenin的转录靶标。
图1. LncRNA-HMG与CRC患者的预后相关
图2. LncRNA-HMG保护CRC细胞免受铁死亡
图3. LncRNA-HMG促进CRC细胞的耐药性
图4. LncRNA-HMG调节SLC7A11和VKORC1L1的表达水平
图5. LncRNA-HMG促进p53泛素化
图6. 抑制LncRNA-HMG可促进CRC细胞在体内的化疗敏感性
图7. LncRNA-HMG是Wnt/β-catenin信号转导的转录靶标
图8.abstract
结论与讨论
本文揭示了LncRNA-HMG在结直肠癌中的高表达与化疗耐药性正相关，并通过结合p53蛋白促进其降解，抑制p53介导的铁死亡，从而提高癌细胞对化疗的抵抗力。此外，LncRNA-HMG是Wnt/β-catenin信号通路的转录靶标，其表达受该通路调控。通过抑制LncRNA-HMG能够显著增强CRC细胞对化疗药物的敏感性，表明LncRNA-HMG有望成为CRC治疗的新靶点。
未来研究需要进一步探索LncRNA-HMG在泛癌中的表达模式，并分析其在其他癌症治疗中的作用。此外，还需要研究LncRNA-HMG是否与其他蛋白质相互作用，以及这些相互作用如何影响癌症的进展。针对LncRNA-HMG的药物开发和临床试验也是未来研究的重要方向。