中山六院联合发布靶向结肠癌乏氧微环境治疗新成果

联合昆明医科大学第三附属医院杨润祥教授团队，近日，我院李孟鸿教授、李凯副研究员团队在Cell Reports上在线发表了题为“14-3-3s-NEDD4L axis promotes ubiquitination and degradation of HIF-1a in colorectal cancer”的论文。论文第一作者为我院和昆明医科大学第三附属医院联培博士刘思呈。

该研究首次揭示了14-3-3σ促进E3泛素酶NEDD4L对HIF-1α的降解作用，进而抑制乏氧介导的结肠癌转移和血管生成的重要机制，为靶向结肠癌乏氧微环境的治疗手段提供新思路。

结肠癌（coloncancer，CC）是危害人类健康的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率位居各种恶性肿瘤的前列。乏氧是实体瘤肿瘤微环境中普遍存在的特征，乏氧微环境和乏氧诱导因子1α亚基蛋白（HIF-1α）在结肠癌的发生、发展中发挥着重要作用，包括乏血管生成、基因组不稳定、免疫逃避、代谢重编程、转移、干性维持和肿瘤耐药等。针对乏氧微环境及HIF信号通路的靶向疗法探究，目前仍处于早期阶段，亟需寻找更多的分子治疗手段。

李孟鸿介绍，14-3-3σ（基因名SFN）属于哺乳动物细胞中编码7种不同亚型的14-3-3家族。与其他14-3-3家族成员不同，14-3-3σ蛋白只形成同源二聚体，通过丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化的一致结合基序与蛋白质配体结合，依托细胞质隔离、掩盖相互作用域和输出/输入序列、防止降解、调节酶活性和转激活或促进蛋白质修饰来调节结合蛋白的功能。基于14-3-3σ蛋白特殊的同源二聚体结构，14-3-3σ常在肿瘤发生、发展过程中扮演癌症抑制因子的角色。课题组的前期研究发现14-3-3σ可以抑制乏氧相关性糖酵解，不过，其在调控肿瘤细胞乏氧过程中的具体作用尚且不明。

为了探究14-3-3σ在乏氧介导的结肠癌迁移、侵袭中的作用，研究者们分别检测了14-3-3σ敲低的长癌细胞株在常氧或乏氧环境下的迁移、侵袭能力改变。结果显示，14-3-3σ敲低在常氧或乏氧环境下均可促进结肠癌细胞的迁移、侵袭能力；与对照组相比，14-3-3σ敲低对乏氧条件下肿瘤细胞的促进作用更强，证明14-3-3σ通过调控乏氧响应来影响CRC迁移和侵袭。体内外回复实验显示，HIF-1α敲低可以逆转14-3-3σ敲低对乏氧条件下CRC迁移和侵袭的促进作用。这些结果提示，14-3-3σ可能通过影响HIF-1α表达来调控乏氧介导的CRC迁移、侵袭和转移。

为进一步确认14-3-3σ对HIF-1α的调控，课题组检测了14-3-3σ对HIF-1α蛋白及mRNA水平的影响。结果显示，14-3-3σ抑制HIF-1α的蛋白而非mRNA表达。进一步实验证明14-3-3σ通过增强HIF-1α的泛素化并进一步诱导其蛋白酶途径的泛素化降解，进而降低HIF-1α的蛋白稳定性。

由于14-3-3σ本身不是E3泛素连接酶，且研究数据证明14-3-3σ介导的HIF-1α泛素化不依赖于经典E3连接酶VHL(von Hippel – Lindau), 课题组通过免疫共沉淀的方法富集到与14-3-3σ发生结合的蛋白质并做质谱鉴定，最终找到靶向HIF-1α的新E3泛素酶神经前体细胞表达发育下调4类蛋白（neural precursor cell expressed developmentally downregulated 4-like, NEDD4L）。通过与NEDD4L第448位磷酸化丝氨酸结合，14-3-3σ能够促进NEDD4L对HIF-1α的泛素化降解，进而抑制HIF-1α在乏氧条件下的蛋白表达。

随后，课题组验证了14-3-3σ对乏氧条件下HIF-1α-VEGF轴介导的血管生成的抑制作用，以及14-3-3σ在裸鼠移植瘤模型中通过抑制HIF-1α表达来增强贝伐珠单抗的抗肿瘤活性的作用。通过分析公共数据库中SFN以及结肠肿瘤组织芯片中14-3-3σ与HIF-1α的蛋白表达量，课题组发现，14-3-3σ表达与结肠癌患者总生存期呈正相关，而14-3-3σ与HIF-1α的蛋白表达量则呈负相关，14-3-3σ高表达且HIF-1α低表达的CRC患者拥有更好的远期预后。

综上所述，这项研究系统地揭示了14-3-3σ-NEDD4L轴调控HIF-1α泛素化的过程在调控结直肠癌发生、发展中的关键作用。研究发现，14-3-3σ可以增强贝伐珠单抗对结肠癌的抗肿瘤活性，并提出将14-3-3σ腺病毒应用于转移性结直肠癌患者的治疗方法具有潜在意义。

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