DHCR7

【导读】 肝转移是结直肠癌（CRC）不良预后的主要因素。尽管有证据表明糖基化与转移有关，但靶向CRC肝转移的糖基化蛋白质组学研究却十分缺乏。 12月24日，北京大学与中国科学院研究人员合作共同在期刊《Advanced Science》上发表了研究论文，题为“N-glycosylation Modification of CTSD Affects Liver Metastases in Colorectal Cancer”，在这项研究中，研究人员识别出了原发性病变与配对肝转移病变间差异表达的糖基化蛋白质和糖基化位点，并进一步筛选出可能在结直肠癌肝转移中起关键作用的糖基化蛋白质——Cathepsin D（CTSD）。糖基转移酶复合物DDOST和STT3B可调节CTSD（一种蛋白酶）第263位点的糖基化修饰，从而影响CTSD蛋白酶分解ACADM的能力。ACADM可调节与铁死亡相关的蛋白质（ACSL4、SLC7A11和GPX4），进而影响结直肠癌细胞的侵袭和转移。 这一新发现的机制为结直肠癌治疗提供了潜在的治疗靶点，并为控制结直肠癌进展和转移提供了新的见解。 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202411740 背景介绍 01 结直肠癌（CRC）是全球前五大致死性癌症之一。在中国，CRC已成为第二大最常见的恶性肿瘤，超过许多发达国家的发病率，并呈现出令人担忧的趋势。尽管近年来对CRC的理解、诊断和治疗取得了进展，但CRC患者的预后仍然不佳。转移，尤其是肝转移，是这些患者预后不良的主要因素。25%的CRC患者在初次诊断时就已出现肝转移，15%-25%的患者在手术后因肝转移而复发。此外，90%患有肝转移的患者无法接受有效的治疗，导致5年生存率较低。对于IV期（TNM）患者，5年生存率仅为24%。因此，阐明CRC肝转移的机制对于改善患者预后至关重要。 糖基化在超过50%的天然蛋白质中发生，在蛋白质折叠、质量控制、稳定性、运输和功能方面发挥着关键作用。最近的研究表明，糖蛋白的N-糖基化在恶性肿瘤的转移中发挥着重要作用，促进细胞黏附的破坏和新生血管形成，以及信号转导途径的激活。研究发现，干扰素γ受体蛋白的稳定性在经过N-糖基化修饰后降低，从而抑制干扰素γR信号通路，促进结直肠癌细胞的免疫逃避。一项研究表明，神经肽受体1蛋白的N-糖基化修饰在Asn150或Asn261位点缺失时，可促进结直肠癌细胞的侵袭和转移。 然而，上述研究分散且为单个研究，无法阐明参与结直肠肝转移的关键N糖基化蛋白质。关于CRC的N糖基化蛋白质组学研究有限。该领域的研究仍处于起步阶段，尤其是在区分原发性病变和肝转移病变的N糖基化蛋白质方面。阐明原发性和肝转移病变的N糖基化蛋白质组学特征将有助于更好地理解CRC的肝转移分子机制。这项研究有望为识别肝转移治疗的新型治疗靶点提供重大的理论和实践价值。 N-糖基化修饰对CTSD的影响调节ACADM/铁死亡轴以促进结直肠癌进展 02 为了阐明CTSD的N糖基化修饰对下游蛋白质的影响，研究人员对CTSD野生型细胞和CTSD N263Q细胞进行了比较蛋白质组分析。研究人员鉴定出在CTSD野生型细胞和CTSD N263Q细胞之间有差异表达的蛋白质共391个。鉴于CTSD的蛋白酶活性，研究人员对仅与CTSD野生型相互作用的蛋白质集和DEPs进行了交集分析。该分析共产生了8个候选分子：ACADM、PRDX3、ALDH2、EHHADH、DHCR7、TGFB1I1、IDH2和ALDH1A1。 CTSD蛋白酶可能降解ACADM 与正常组相比，肿瘤组中ACADM和ALDH1A1的表达水平显著下调，而DHCR7的表达水平在肿瘤组中显著上调。Kaplan-Meier生存分析显示，ACADM和PRDX3的表达水平与生存预后显著相关。研究人员研究了候选分子与转移（TNM分期）之间的联系。结果表明，随着恶性程度的增加，ACADM的表达水平逐渐降低，这表明它与肝转移的联系更为紧密。因此，研究人员选择了ACADM进行进一步分析。 当CSTD WT和CTSD N263Q细胞表现出相似的CTSD表达水平时，研究人员观察到CTSD N263Q细胞的ACADM水平高于CSTD WT细胞。共免疫沉淀分析显示，ACADM与CTSD WT存在显著的相互作用，而与CTSD N263Q变异体未观察到此类相互作用。 研究人员采用免疫组织化学技术评估了90例CRC组织和相应邻近正常组织中CTSD和ACADM的阳性表达分数。分析结果显示，CTSD和ACADM的表达水平呈负相关。多重免疫荧光染色试验表明CTSD和ACADM存在共定位现象。这些结果进一步证实，CTSD在263位点的N-糖基化修饰会影响CTSD蛋白酶对ACADM的蛋白酶解。 研究人员主要分析了铁死亡蛋白ACSL4、SLC7A11和GPX4的表达水平。CTSD N263Q细胞中铁死亡相关蛋白（SLC7A11和GPX4）的表达水平低于CTSD WT细胞。ACADM表达水平与ACSL4表达水平呈正相关，与SLC7A11、GPX4表达水平呈负相关。因此，ACADM和CTSD 263残基的n -糖基化修饰调节铁死亡相关蛋白ACSL4、SLC7A11和GPX4的表达水平。 过表达ACADM可抑制SW480和SW620细胞的增殖和侵袭。在CTSD中敲低N -糖基转移酶STT3B和DDOST后，CTSD WT细胞的侵袭和增殖能力显著降低，这与CTSD N263Q和CTSD N263Q/N134Q细胞的观察结果一致。这些发现重申了ACADM， STT3B和DDOST通过调节CTSD N-糖基化来调节CRC细胞的生物学行为。因此，由N -糖基转移酶复合物STT3B和DDOST通过在263位点添加N -糖基化修饰来调节CTSD，介导ACADM/铁死亡相关通路轴，进而影响CRC细胞的侵袭能力。 结论 03 综上，CTSD第263位残基的N-糖基化修饰可能影响结直肠癌的肝转移。 【参考资料】 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202411740 【关于投稿】 转化医学网（360zhyx.com）是转化医学核心门户，旨在推动基础研究、临床诊疗和产业的发展，核心内容涵盖组学、检验、免疫、肿瘤、心血管、糖尿病等。如您有最新的研究内容发表，欢迎联系我们进行免费报道（公众号菜单栏-在线客服联系），我们的理念：内容创造价值，转化铸就未来！ 转化医学网（360zhyx.com）发布的文章旨在介绍前沿医学研究进展，不能作为治疗方案使用；如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门推荐活动 点击免费报名 🕓 线上｜2024年12月6日-2025年1月16日 ▶ 《我的2024》 🕓 全国｜2024年12月-2025年03月 ▶ 中国转化医学产业大会 🕓 上海｜2025年02月28日-03月01日 ▶ 第四届长三角单细胞组学技术应用论坛暨空间组学前沿论坛 点击对应文字 查看详情

本文为转化医学网原创，转载请注明出处 作者：Tracy 【导读】 衰老诱发主动脉瘤和夹层（AAD）的机制尚不清楚。本研究共招募了430名参与者，进行差异表达血浆microRNA（miRNA）的筛选。团队发现，miR-1204在老年AAD患者的血浆和主动脉中均显著增加，并且与年龄呈正相关。研究结果表明，衰老通过miR-1204-MYLK信号轴加重AAD。 2024年7月16日， 中山大学附属第一医院心血管病研究所区景松团队在期刊《Nature Communications》上发表了题为“Aging aggravates aortic aneurysm and dissection via miR-1204-MYLK signaling axis in mice”的研究论文。本研究提供了直接证据，证明衰老诱导miR-1204抑制MYLK，促进VSMC获得SASP，并失去其收缩表型。 https://www.nature.com/articles/s41467-024-50036-2 研究背景 01 主动脉夹层（AD）和动脉瘤，包括胸主动脉瘤（TAA）和腹主动脉瘤（AAA），是潜在的致命疾病。目前尚无针对主动脉瘤和夹层（AAD）的预防或预测方法。AAD的发病率在老年人中更高，这表明衰老是AAD的危险因素。 最近的研究表明，衰老可能会影响AAA的形成。心肌素相关转录因子A，在人和小鼠胸腹动脉瘤组织中的表达均增加，并且心肌素相关转录因子A的缺失，可减少VSMC衰老和AAA形成。在小鼠、人胸主动脉瘤和夹层（TAAD）标本中，也观察到VSMC衰老。尽管这些研究已经证明了，VSMC衰老与AAD之间的关系，但衰老诱发AAD的机制仍然未知。 在本研究中，团队发现miR-1204在老年AAD患者（包括TAA和AAA）的血浆和主动脉中，显著上调。衰老诱导miR-1204，其抑制肌球蛋白轻链激酶（MYLK），促进衰老相关分泌表型（SASP）的获得和VSMC收缩表型的丧失。这导致细胞因子/趋化因子释放、血管炎症和VSMC去分化，从而加剧AAD的形成。此外，miR-1204通过p53与衰老VSMC中的浆细胞瘤变异易位1 （PVT1）反应元件相互作用，诱导miR-1204通过形成正反馈回路，来诱导衰老，从而加剧AAD的形成。 研究进展 02 miR-1204在AAD患者中，随着年龄的增长而上调 为了鉴定与AAD相关的衰老相关miRNA，团队招募了430名参与者，进行血浆miRNA检测。受试者根据年龄和疾病状态分为4组：年轻正常（<50岁）、老年正常（>50岁）、年轻患者（<50岁）和老年患者（>50岁）。团队选择50岁作为分界线，因为中国AD患者的平均年龄不到50岁，与西方国家（>60岁）有显著差异。在AAD患者中，两个数据集共有的51个候选miRNA，被鉴定为年龄相关miRNA，其中36个上调，15个下调。血浆中的进一步大规模验证，证实了老年患者组中， miR-1204水平的特异性升高与年龄呈正相关。 值得注意的是，TAAD和AAA之间miR-1204的表达，没有显著差异，表明不同动脉瘤疾病和AD中普遍存在与年龄相关的上调。实时定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）显示，健康老年参与者和老年AAD患者主动脉组织中，两种miRNA（miR-124-3p和miR-1204）的水平存在显著差异。这些发现表明，miR-1204在健康参与者和AAD患者的血浆、主动脉中的表达，以与年龄相关的方式增加， 表明miR-1204是一种与衰老和AAD相关的miRNA。 miR-1204在主动脉瘤和夹层（AAD）患者中，随着年龄的增长而上调。 MYLK通过转化VSMC中生长因子-β（TGF-β）信号通路，改善miR-1204诱导的表型转换 TGF-β信号通路，通过诱导收缩蛋白表达和抑制主动脉壁炎症，来发挥保护作用。因此，团队假设MYLK可能通过TGF-β信号通路，挽救miR-1204诱导的损伤。miR-1204降低了培养的VSMC中，TGFβR2和SMAD2/3的蛋白表达。然而，MYLK的过度表达，增加了VSMCs中TGFβR2和SMAD2/3的表达，无论是否进行AngII处理。此外，MYLK逆转了miR-1204介导的VSMC中，TGFβR2和SMAD2/3的抑制，即使在AngII治疗后，也是如此。 诱导细胞衰老的外部因素，通过p53与VSMC中PVT1的相互作用，上调miR-1204 团队将miR-1204的基础表达水平，与VSMC中其他基准miRNA的基础表达水平，进行了比较。miR-1204的内源表达，低于miR143/145簇的内源表达。TGF-β显著下调成熟miR-1204表达，但被PDGF-BB上调，表明miR-1204在VSMC表型调节过程中，受到转录调控。有趣的是，PDGF-BB对miR-1204表达的影响微乎其微，表明增殖途径可能不控制VSMC中miR-1204的诱导。鉴于患者的血浆miR-1204水平升高且与其年龄呈正相关，团队试图阐明衰老细胞中miR-1204的转录过程。与pri-mir-1204的表达类似，与未处理的对照细胞相比，AngII处理的细胞中，成熟的miR-1204表达也显著增加。 P53通过与衰老血管平滑肌细胞（VSMC）中的浆细胞瘤变异易位 1 （PVT1） 反应元件相互作用，上调 miR-1204。 研究结论 03 在本研究中，使用AngII和BAPN动物模型， 团队证明了衰老会通过miR-1204-MYLK信号轴，加剧AAD的形成。 本研究为现有文献，提供了一些新的见解。首先，miR-1204加重AAD的形成，抑制miR-1204减弱AAD的形成。其次，衰老通过p53与PVT1的相互作用，诱导miR-1204表达，而miR-1204反过来诱导细胞衰老，形成正反馈回路。第三，miR-1204直接靶向MYLK诱导VSMC获得SASP，并失去其收缩表型，导致细胞因子/趋化因子释放、血管炎性浸润和VSMC去分化。 团队发现，miR-1204在老年AAD患者（包括TAAD或AAA）患者的血浆和主动脉中，表达显著增加。miR-1204的表达，是在细胞衰老过程中诱导的。重要的是，miR-1204诱导VSMC衰老，形成正反馈回路，加剧衰老。这一发现表明， 衰老在所有类型的AAD形成中，可能具有相同的发病机制； 并且，miR-1204可能是衰老和AAD之间的联系。 miR-1204增加了VSMC中SASP组分的合成，表明miR-1204诱导VSMC衰老，以获得SASP。这导致细胞因子/趋化因子释放、去分化和血管炎性浸润，导致AAD加重。 miR-1204通过调节MYLK，来加剧AAD的形成，诱导VSMC获得SASP，并失去其收缩表型。除MYLK外，miR-1204显著抑制Ras同源物家族成员J（RHOJ）和7-脱氢胆固醇还原酶（DHCR7）的转录表达。尽管RHOJ在主动脉VSMC中的表达水平较低，但未来的研究，应集中在内皮细胞中miR-1204对RHOJ的调节上，以进一步探索miR-1204对内皮屏障功能的影响，及其在AAD中的作用。 团队的研究还表明， miR-1204可能是年龄相关性AAD的潜在生物标志物， 因为老年AAD患者的血浆miR-1204水平，显著升高。但是，研究数据来自两个中心。miR-1204是否是年龄相关性AAD的潜在生物标志物，需要在来自多个中心的更大样本量的独立验证队列中，进一步研究。 综上所述，本研究提供了直接证据，证明衰老诱导miR-1204抑制MYLK，促进VSMC获得SASP，并失去其收缩表型。这导致细胞因子/趋化因子释放、血管炎性浸润和VSMC去分化，导致AAD形成加重。此外，miR-1204促进VSMC衰老，形成正反馈回路，从而加剧AAD的形成。团队的研究结果，揭示了衰老诱导的AAD的分子机制。p53/miR-1204/MYLK信号转导轴，是AAD的潜在治疗靶点，miR-1204可能是年龄相关性AAD的生物标志物。 参考资料： Isselbacher, E. M. et al. 2022 ACC/AHA Guideline for the Diagnosis and Management of Aortic Disease: A Report of the American Heart Association/American College of Cardiology Joint Committee on Clinical Practice Guidelines. Circulation 146, E334–E482 (2022). Erbel, R. et al. 2014 ESC Guidelines on the diagnosis and treatment of aortic diseases. Eur. Heart J. 35, 2873–U2893 (2014). Bossone, E. & Eagle, K. A. Epidemiology and management of aortic disease: aortic aneurysms and acute aortic syndromes. Nat. Rev. Cardiol. 18, 331–348 (2021). 【关于投稿】 转化医学网（360zhyx.com）是转化医学核心门户，旨在推动基础研究、临床诊疗和产业的发展，核心内容涵盖组学、检验、免疫、肿瘤、心血管、糖尿病等。如您有最新的研究内容发表，欢迎联系我们进行免费报道（公众号菜单栏-在线客服联系），我们的理念：内容创造价值，转化铸就未来！ 转化医学网（360zhyx.com）发布的文章旨在介绍前沿医学研究进展，不能作为治疗方案使用；如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门·直播/活动 🕓 北京｜09月20日-21日 ▶ 第五届单细胞技术应用研讨会暨空间组学前沿研讨会欢迎您的参与！ 点击对应文字 查看详情

▎药明康德内容团队编辑  肿瘤细胞无时无刻不与其所处的营养、代谢、免疫等各种应激环境相互作用，这决定了肿瘤细胞的存活、增殖或死亡。近些年来，铁死亡（Ferroptosis）逐渐引起了肿瘤领域研究的关注，它是一种铁依赖的磷脂过氧化驱动的新型细胞死亡形式。在铁离子以及细胞中的ROS或在酯氧合酶的直接作用下，细胞膜上的磷脂会发生脂质过氧化，从而导致细胞功能受损以及死亡。不过，为了防止脂质过氧化物的过量积累导致铁死亡的发生，细胞内部也存在许多抵抗铁死亡的机制。这些机制在正常情况下可以保护细胞的功能，但一旦被肿瘤“学习”，则可能会成为肿瘤逃避死亡的策略，因此了解铁死亡对研发肿瘤疗法的靶向策略有重大意义。在日前《自然》杂志中，有两篇论文背靠背揭示了全新的铁死亡调控机制。其中一项研究来自同济大学医学院/附属第十人民医院王平团队，新研究揭示了远端胆固醇合成通路关键酶能通过调控7-脱氢胆固醇（7-DHC）的水平差异来影响铁死亡敏感性，而靶向调控7-DHC的水平有望成为癌症和缺血再灌注器官损伤的治疗策略。实验中，研究团队通过诱导剂使细胞发生铁死亡，同时他们使用了全基因组的CRISPR敲除筛选，探索铁死亡发生时有哪些关键的调控基因。结果显示，除了已知的铁死亡关键调控基因之外，研究发现远端胆固醇合成通路的关键基因，分别在抑制和促进铁死亡组中发生了富集。例如远端胆固醇合成通路关键基因MSMO1、CYP51A1、EBP和SC5D的敲除能够促进铁死亡的发生；而DHCR7的敲除则会抑制铁死亡的发生，其编码的7-脱氢胆固醇还原酶参与着远端胆固醇合成途径，也会调节7-DHC的水平。研究后续实验也证实，全新发现的这条铁死亡途径依赖于7-DHC水平进行调控。从生化途径来看，7-DHC是胆固醇合成的中间甾醇，由巯基甾醇5-去饱和酶（SC5D）催化产生，并在7DHCR7的催化下转化成为胆固醇。作者在细胞水平上验证了7-DHC是一种全新的内源铁死亡抑制因子，能够以自身的氧化为代价直接抑制磷脂过氧化的发生，并依赖其B环中的5,7-不饱和双键。作者也发现7-DHC存在于细胞质膜与线粒体中，为7-DHC直接发挥抑制磷脂过氧化的功能提供了空间基础。▲研究鉴定出全新铁死亡调控机制（图片来源：研究团队提供）作者指出，这一新发现能从两方面带来全新的治疗策略，第一种是通过诱导铁死亡发生来治疗肿瘤，第二种能通过抑制铁死亡来保护器官，帮助解决器官缺血再灌注损伤疾病。在肿瘤治疗方面，作者发现抑制人弥漫大B淋巴瘤细胞中7-DHC的产生，能够直接诱导铁死亡的发生，而小鼠水平的成瘤实验也证明靶向抑制7-DHC的产生能够在体诱导肿瘤细胞铁死亡并抑制肿瘤的生长。另一方面，通过药理学靶向抑制DHCR7可以有效在体积累7-DHC并治疗小鼠缺血再灌注肾损伤。这也提示远端胆固醇合成通路作为治疗肿瘤及缺血再灌注肾损伤的新靶点。▲7-DHC水平的提升可以帮助细胞避免铁死亡（图片来源：研究团队提供）在另一篇《自然》论文中，来自德国维尔茨堡大学的José Pedro Friedmann Angeli教授团队同样发现癌细胞能利用7-DHC来调节铁死亡过程，从而保证自己的存活。此外，7-DHC的累积能够增加癌细胞的适应性，使它们变得更具侵袭性。该研究同样通过基因筛选流程发现了DHCR7基因可以促进铁死亡的发生，并且找到了7-DHC这种特殊的铁死亡调控分子。当癌细胞不断累积7-DHC时，它们的存活能力会显著上升，原因在于7-DHC对过氧自由基有着强大的反应性，因此能保护细胞膜磷脂分子免受自氧化和断裂，阻止细胞破裂死亡。▲7-DHC累积会让肿瘤生长更旺盛（图片来源：参考资料[2]）在神经母细胞瘤和伯基特淋巴瘤模型中，作者尝试提升了癌细胞7-DHC的水平，随着7-DHC不断在细胞内累积，癌细胞开始逐渐转变成了抗磷脂过氧化的状态，可以轻而易举地逃避铁死亡，最终演变成生长更快，更具侵袭性的类型。此外，研究者也指出，我们需要对现有的一些药物使用更加谨慎，比如那些能够抑制DHCR7的药物。患者在服用这些药物后会提升血液中7-DHC的水平，这对癌细胞来说是喜闻乐见的，未来我们需要更多研究来分析两者之间是否具有关联性，减少药物的副作用。同济大学医学院/附属第十人民医院王平教授为第一篇论文的通讯作者。同济大学医学院博士后李亚旭、博士研究生冉巧、博士后段秋慧和同济大学附属第十人民医院研究员金佳丽为该论文共同第一作者。该研究同时得到了斯隆凯特琳癌症中心姜学军教授、中科院药物所周虎教授/朱瑱韵老师、中科院营养所/香港城市大学尹慧勇教授/陈欣、上海交通大学医学院附属新华医院陈世礼博士、中科院营养所翟琦巍教授/王汇博士和同济大学附属第十人民医院秦环龙教授等团队的合作和大力支持。该研究也得到了同济大学邱安东教授、李永勇教授、北京大学王初教授、四川大学张祯威教授及中科院上海生化与细胞所王红艳教授等提供的技术指导。本项研究获得了国家自然科学基金委国际合作项目、重点项目以及科技部国家重点研发计划等项目的资助。参考资料：[1] Li, Y., Ran, Q., Duan, Q. et al. 7-Dehydrocholesterol dictates ferroptosis sensitivity. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06983-9[2] Freitas, F.P., Alborzinia, H., dos Santos, A.F. et al. 7-Dehydrocholesterol is an endogenous suppressor of ferroptosis. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06878-9本文来自药明康德内容微信团队，欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系wuxi_media@wuxiapptec.com。免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。更多推荐点个“在看”再走吧~