AKT1S1

导读前几节我们介绍了RTKs（第一、二期）、MAPK通路（第三期），今天我们介绍另一个在RTKs下游、与MAPK平行的另一个重要通路—PI3K通路。01PI3K的组成与激活方式磷脂酰肌醇3-激酶（Phosphatidylinositide 3-kinases，PI3K）是一种胞内磷脂酰肌醇激酶，具有磷脂酰肌醇激酶活性的同时，也具有丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)激酶活性。PI3K可分为3类，其中研究最广泛的为I类PI3K, 此类PI3K为异源二聚体，由一个调节亚基p85（由PIK3R1基因编码）和一个催化亚基p110（由PIK3CA基因编码）组成。催化亚基共有α、β、δ、γ四种类型，其中，α、β、δ类对应p85α, p85β或p55调节亚基；而γ类对应p101和p84/87调节亚基。调节亚基具有SH2结构域，能够识别RTKs的胞内激酶结构域（TK），并引发催化亚基p110的激活。图 1. PI3K的激活方式PI3K的激活方式一共有4种。如上图所示，当胰岛素家族生长因子激活相应的RTKs时，p85可以通过IRS1等接头蛋白（Adapter Protein）间接被接活（a）；此外，其他家族生长因子及RTKs结合时，p85也可以直接识别TK结构域（b）；上一期中我们提到的RAS蛋白在RAS-GTP的形式下，也可以直接活化PI3K 的催化亚基p110（c）。Raf和PI3K均可被RAS调节是MAPK通路与PI3K通路存在交叉的主要原因；此外，γ型PI3K催化亚基还可以被某些G蛋白偶联受体激活（d）。02P13K催化功能图 2. PI3K催化的反应PI3K激活后能够催化PIP2的3位羟基磷酸化生成PIP3，从而进一步促进下游通路；恰恰相反，细胞中另一种酶PTEN则能催化这个反应的逆过程，并对PI3K下游的通路产生抑制作用。PIP3生成后，可以充当第二信使，同时招募PDK1和AKT蛋白到质膜上，使PDK1磷酸化AKT蛋白的308号位的苏氨酸（T308），导致AKT部分活化。被活化的AKT将进一步激活下游调控通路。03PI3k-AKT 通路图 3. PI3K-AKT及下游蛋白AKT 是一类 AGC 家族的丝氨酸/苏氨酸激酶，主要包含3 个结构域：PH 结构域（对 PIP3 有亲和力，对与胞膜的结合至关重要）、催化结构域、调节结构域。AKT作为一种原癌基因，在多种细胞过程中发挥关键作用，如葡萄糖代谢，细胞凋亡，细胞增殖，转录和细胞迁移；PI3K/AKT 信号通路失调见于多种人类疾病，包括癌症、糖尿病、心血管疾病和神经疾病。 AKT下游作用的底物分类繁多，结合上图我们对主要的底物进行概述：1、TSC2TSC复合体（结节性硬化症复合体）包含三个亚基：TSC1，TSC2以及TBC1D7，能够负调控mTORC1复合体的活性，起到肿瘤抑制的作用。产生这种作用的主要原理是：TSC2包含的GTP酶活化蛋白（GTPase activating protein，简称GAP）结构域，将GTP形式的RHEB（RAS家族的一种小G蛋白）水解为GDP形式的RHEB，导致RHEB失活，不能激活mTORC1的激酶活性，从而抑制细胞生长。而AKT诱导TSC2蛋白(tuberin) 的939位Ser和 1462位Thr磷酸化后，活性抑制，导致mTOR通路反而被激活；2、BADBAD（Bcl2相关的细胞死亡激动剂）能够正向调节线粒体的凋亡，AKT磷酸化该蛋白后，BAD活性抑制；3、MDM2AKT能够通过磷酸化p53的泛素连接酶—MDM2而使其激活，从而抑制p53产生的细胞周期阻滞与凋亡。4、p21 和 p27    CDK抑制因子p21和p27是两个重要的细胞周期调节因子，在正常细胞 DNA受损伤时 , 被P53诱导产生，抑制DNA复制，增强DNA修复，起到抑癌作用。而AKT磷酸化抑制这些CDK抑制因子后能够抑制其活性。5、GSK3βGSK3β（糖原合成酶激酶3β）是一种在进化上非常保守的丝氨酸/苏氨酸激酶，参与肝糖代谢，在Wnt 通路中扮演重要的角色。正常情况下GSK3β可以磷酸化β-catenin使其经蛋白酶体降解， AKT磷酸化GSK3β后，导致GSK3β失活，不能再磷酸化β-catenin，致使β-Catenin在胞浆内大量聚集，从而进入细胞核并激活与细胞分裂和生长调控相关的基因（如c-myc和Cyclin D1等）。6、IKK ( IκB kinase )IKK ( IκB kinase ) 被AKT磷酸化激活，IKK 进一步磷酸化抑制能够抑制NF-kβ途径的转录因子IκB（注意断句....），最终结果是：AKT正向调控了NF-kβ途径，从而对细胞生存、增殖、侵袭、血管生成和化疗耐药产生影响。 7、WEE1    CDK1抑制激酶—WEE1能够被磷酸化抑制，对有丝分裂产生影响。8、ASK1ASK1 （凋亡信号调节激酶1）是一种能够激活JNK信号通路（MAPK通路的一种，详情见第二期）的MAPKKK，与凋亡诱导，促凋亡和内皮网应激(ERS)有关，AKT磷酸化ASK1后，导致其活性抑制。9、FOXOFOXO是一种凋亡诱导转录因子，AKT磷酸化FOXO后导致其在细胞内重新定位并失去转录活性。综上所述，我们可以看出：AKT所产生的效应最终结果大多引起细胞增殖及避免凋亡。04PI3K-AKT-mTOR 通路及TORC复合物前面我们已经说过了，AKT能够通过抑制TSC2，间接导致RHEB激活mTOR增强。mTOR全称叫做哺乳动物雷帕霉素靶点（mammalian target of rapamycin， mTOR）。mTOR是一类丝/苏氨酸激酶，C端与磷脂酰肌醇激酶（PI3K）催化域同源，但是却不具备酯酶激酶的活性，而具有Ser/Thr蛋白激酶活性。mTOR 能够形成两种复合物：TORC1和TORC2。图 4. PI3K-AKT-mTOR通路除了能被AKT激活外，mTOR还能根据细胞环境的能量与营养情况被激活或抑制。如上图所示，当能量不足（AMP/ATP 比例增高）、缺氧时， TSC2、TSC1形成复合体增强，抑制mTOR复合物形成。当溶酶体氨基酸过量时，H+-vATP酶能够激活带有鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEFs)的蛋白复合物Ragulator，从而促进TORC1的形成。图 5. TORC1与TORC2前面已经提到，mTOR有两种复合物：mTORC1 和mTORC2。mTORC1 由 mTOR、mTOR 调节相关蛋白 Raptor、MLST8 和非核心组分 PRAS40、DEPTOR 组成。mTORC2 由 mTOR、mTOR 帕霉素不敏感伴侣 RICTOR、MLST8 和 mSIN1 组成。这两种复合物的主要区别就在于：结合蛋白是Raptor还是Rictor以及相关蛋白是PRAS40还是mSIN1。其中，前者的区别主要决定TORC1对雷帕霉素敏感，而TORC2对雷帕霉素不敏感；而后者的区别则在于：PRAS40是AKT的底物，而mSIN1是MAPK的底物。从功能上来说，TORC2功能较为简单，它能够磷酸化AKT从而对mTOR产生正反馈，促进mTOR进一步活化（与前面PDK1的部分活化呼应）。TORC1则不同，能够继续磷酸化下游多种底物，调控细胞生存、增殖、蛋白质合成、脂质生成、血管生成和自噬等生物过程。05TORC1 下游底物与效应图 6. TORC1下游底物及效应TORC1 与蛋白质合成真核起始因子4E（eIF4E） 是一种帽结合蛋白，可以特异性地识别mRNA的5'端的帽子结构，在真核翻译的起始过程中发挥重要作用。其阻遏蛋白4EBP1磷酸化缺失时，eIF4E 不能被释放出来用于招募核糖体用于激活翻译过程。mTOR通过磷酸化4EBP1，解除其对EIF4E的抑制作用，从而促进翻译和蛋白质的合成。TORC1还可以先磷酸化激活下游AGC家族核糖体S6激酶（S6K1），S6K1可以磷酸化激活核糖体S6蛋白（RPS6）、PDK1（AKT上游激动蛋白）、MDM2（p53抑制因子）、转录调节因子EEF2、接头蛋白IRS等，磷酸化抑制促凋亡蛋白BAD。最终的效应就是：避免细胞凋亡、促进蛋白质合成。TORC1 与脂质合成TORC1除了促进蛋白质合成外，还可以磷酸化激活STAT3 (信号转导与转录激活因子3)促进细胞增殖；激活SREBPs(固醇调节元件结合蛋白)和PPARα和γ(过氧化物酶体增殖物激活受体) 促进脂质合成。TORC1 与血管生成TORC1能够通过激活HIF1α促进血管生成，而HIF1α也可以间接地激活TSC2，从而对TORC产生负调控作用。TORC1与自噬TORC1通过磷酸化抑制下游底物ULK1等自噬相关蛋白，抑制自噬过程。综上所述，TORC1通过磷酸化激活/抑制一系列底物，直接/间接提高了蛋白质和脂质的合成、促进细胞增殖，引起细胞和组织的生长。06PI3K-AKT-mTOR 与肿瘤从上文我们可知，PI3K 通路可以通过多种途径避免细胞凋亡，促进其存活及增殖。PI3K/AKT信号通路在肿瘤发生中广泛的激活，尤其是PIK3CA，PIK3R1，PTEN，AKT等基因存在高频突变（其中PIK3CA基因在大约36%的乳腺癌中存在突变），与肿瘤发生、发展以及耐药密切相关。目前该通路的主要涉及的突变有：1、PIK3CA突变PIK3CA是肿瘤中编码 PI3K 蛋白 P110 亚基的基因，具有较高的突变比例。在前列腺癌、乳腺癌等多种癌症中，超过 10%以上的病例存在PIK3CA 突变。其中，激活型突变占80%以上。激活点突变可以让 PI3K 蛋白不依赖上游信号，而持续保持激活状态。PIK3CA 突变被认为是 EGFR-TKI 治疗产生耐药的潜在原因之一。2、PTEN突变前文我们提到， 抑癌基因PTEN能够产生与PI3K相反的效应，因此其突变也导致癌症发展。在子宫内膜癌、脑癌、皮肤癌和前列腺癌中， 10%以上的病例存在 PTEN 基因突变。3、AKT突变AKT基因家族包括：AKT1，AKT2，AKT3。AKT 在肿瘤中最常见的突变形式，是激活点突变和基因拷贝数异常增加。在乳腺癌、结直肠癌、卵巢癌和膀胱癌中，有相当高比例的病例。图 7. 针对PI3K-AKT-mTOR通路设计的药物如上图所示，目前针对PI3K、AKT以及mTORC靶点的药物研发均有一些进展。参考文献：[1] Robert, Jacques. Textbook of Cell Signalling in Cancer [M]. Springer International Publishing, 2015.[2]  Wagener C , Stocking C , O. Müller. Cancer Signaling - From Molecular Biology to Targeted Therapy[M]. 2017.[3] Amanda H . Cancer cell signalling[M]. Wiley Blackwell, 2014.部分素材来源于网络，侵删。预告第五期：细胞因子通路；第六期：TGFβ通路；原创不易，欢迎发现“分享”和“点赞”

近日，上海有机所丁克研究员/王震研究员联合密歇根大学团队在国际顶级药物化学期刊《Journal of Medicinal Chemistry》上发表题为“发现YJZ5118：一种与Akt抑制剂联合使用时具有协同效应的强效且高选择性不可逆CDK12/13抑制剂”的研究论文。该研究聚焦于CDK12/13这一新兴癌症治疗靶点，开发了一种新型不可逆抑制剂YJZ5118，并揭示其与Akt抑制剂的协同抗肿瘤效应。实验表明，YJZ5118可有效抑制RNA聚合酶II的Ser2磷酸化，抑制DNA损伤响应基因的转录，诱导DNA损伤和细胞凋亡。此外，YJZ5118在多种肿瘤细胞系中展现出显著的抗增殖效果，尤其对前列腺癌和乳腺癌细胞敏感。更重要的是，YJZ5118与Akt抑制剂联合使用时，在体外和体内模型中均表现出协同抗肿瘤效应，为癌症治疗提供了新的联合用药策略。 图片来源：ACS 01 Background 研究背景 CDK12和CDK13作为转录相关激酶，在DNA损伤响应（DDR）和基因组稳定性维持中起关键作用。它们通过磷酸化RNA聚合酶II的C末端结构域（CTD）的Ser2位点来调控转录延伸、剪接以及切割和聚腺苷酸化过程。近年来，CDK12/13因其在多种人类癌症中的潜在治疗价值而备受关注，尤其是在去势抵抗性前列腺癌（CRPC）和三阴性乳腺癌（TNBC）中，抑制这些激酶的活性或表达已被证实可以显著抑制癌细胞的增殖。此外，CDK12的突变在转移性CRPC患者中占5%~7%，且CDK12突变可能作为CDK12/13降解剂的协同生物标志物。尽管如此，目前开发的CDK12/13抑制剂仍面临活性、选择性、药代动力学（PK）特性以及安全性之间的平衡挑战，且缺乏足够的体内疗效数据，尚未有药物进入临床试验阶段。因此，开发具有替代化学骨架的新型不可逆CDK12/13抑制剂对于进一步验证选择性抑制CDK12/13作为癌症治疗策略具有重要意义。 图片来源：ACS 02 Drug Design 药物设计与评价 ①药物设计 作者描述了基于结构的药物设计过程，旨在开发一种新型的不可逆CDK12/13抑制剂。研究团队从一种可逆的CDK12/13抑制剂（化合物2）出发，该化合物具有较强的酶抑制活性和良好的激酶选择性，但对CDK7和CDK9的选择性较弱。通过对化合物2与CDK12/CCNK复合物的共晶结构分析，结合已知的共价抑制剂THZ531的结构信息，研究团队推测可以通过在化合物2的中心苯环上引入丙烯酰胺弹头，使其能够与CDK12的Cys1039共价结合，从而实现不可逆抑制。此外，为了促进共价键的形成并改善药物的水溶性和药代动力学特性，研究团队在丙烯酰胺弹头附近引入了亲水性的烷基胺基团。 图片来源：ACS ②构效关系研究 作者详细描述了通过一系列结构优化发现新型不可逆CDK12/13抑制剂YJZ5118（化合物14k）的过程。研究团队以可逆抑制剂2为先导化合物，通过在其结构基础上引入丙烯酰胺弹头和不同的烷基胺基团，合成了多个衍生物，并对它们的CDK12/13抑制活性、细胞增殖抑制活性以及药代动力学特性进行了评估。结果显示，化合物14a表现出与先导化合物2相当的CDK12/13抑制活性，但细胞增殖抑制活性显著增强，表明其可能通过共价结合延长了靶点占据时间。进一步的结构优化中，化合物14h表现出最强的激酶抑制活性和细胞活性，但其体内药代动力学特性不佳。最终，通过引入4-(二甲氨基)哌啶基团，化合物14k（YJZ5118）在保持较高激酶抑制活性的同时，展现出显著改善的药代动力学特性，包括较高的口服生物利用度和较长的半衰期。此外，YJZ5118对CDK12/13的选择性超过100倍，对其他CDK家族成员的抑制作用较弱，仅对CDK7表现出中等抑制活性。这些结果表明，YJZ5118作为一种新型的不可逆CDK12/13抑制剂，具有良好的靶点选择性、细胞活性和药代动力学特性。 图片来源：ACS 03 In vitro In Vivo 体内外评价 ①YJZ5118共价结合模式的验证 作者通过多种实验手段验证了YJZ5118与CDK12/13的共价结合模式。首先，通过液相色谱-质谱（LC-MS）分析，观察到CDK12与YJZ5118孵育后出现了与YJZ5118分子量一致的质量偏移，证实了化合物与CDK12的共价结合。进一步，通过解析YJZ5118与CDK12/CCNK复合物的共晶结构（分辨率2.5 Å），研究团队发现YJZ5118的丙烯酰胺基团与CDK12的Cys1039形成了共价键，同时化合物的其他部分通过氢键与激酶的关键氨基酸残基相互作用。此外，为了在细胞环境中验证共价结合，研究团队合成了YJZ5118的生物素标记探针YJZ9149，并利用链霉亲和素（streptavidin）珠子进行下拉实验，结果表明CDK12和CDK13是细胞裂解液中与YJZ5118共价结合的主要蛋白。最后，通过细胞洗脱实验比较了YJZ5118与可逆抑制剂在细胞中的作用持久性，发现YJZ5118即使在移除药物后仍能长时间抑制细胞增殖和RNA聚合酶II的Ser2磷酸化，而可逆抑制剂的作用则迅速消失。这些结果共同证实了YJZ5118通过共价结合不可逆地抑制CDK12/13的活性，为其作为不可逆抑制剂的特性提供了有力的证据。 图片来源：ACS ②YJZ5118在多种癌细胞系中对DNA损伤响应（DDR）基因转录的抑制作用，以及其诱导DNA损伤和细胞凋亡的能力 实验结果显示，YJZ5118能够以剂量和时间依赖的方式抑制RNA聚合酶II的Ser2磷酸化，进而影响依赖于该位点磷酸化的转录延伸过程。通过RNA测序（RNA-seq）分析，研究发现YJZ5118处理的细胞中，基因长度与基因表达下调之间存在显著相关性，较长的基因更倾向于被抑制，这与CDK12在转录调控中的作用机制一致。此外，YJZ5118显著降低了多个DDR相关基因（如ATM、ATR、RAD51和FANC1）的表达水平，而对其他非DDR相关基因（如NRAS和EZH2）的影响较小。为了进一步验证YJZ5118诱导的DNA损伤，研究团队采用中性彗星实验检测了细胞中的DNA断裂情况，结果表明YJZ5118处理的细胞中DNA损伤显著增加。同时，流式细胞术分析显示YJZ5118能够诱导细胞凋亡，且在100 nM的浓度下即可显著提高细胞的凋亡率。此外，YJZ5118在多种肿瘤细胞系（包括前列腺癌、乳腺癌和尤文氏肉瘤细胞系）中展现出显著的细胞毒性，而对正常和非癌性细胞的敏感性较俴e。这些结果表明，YJZ5118通过抑制CDK12/13的活性，有效地抑制了DDR基因的转录，诱导了DNA损伤和细胞凋亡，且对多种癌细胞系具有选择性的抗增殖活性，而对正常细胞的影响较小，这为其作为潜在的抗癌药物提供了重要的生物学依据。 图片来源：ACS ③YJZ5118与Akt抑制剂联合使用在体内外均显示出协同作用。 研究团队探讨了YJZ5118与Akt抑制剂联合使用时的协同抗肿瘤效果。实验发现，YJZ5118单独处理细胞时会增加Akt及其底物PRAS40的磷酸化水平，提示CDK12/13的抑制可能通过某种机制激活Akt信号通路。基于此，研究团队将YJZ5118与多种Akt抑制剂（如MK2206、uprosertib、ipatasertib和afuresertib）联合应用于22RV1前列腺癌细胞系，并通过Loewe协同效应分析法评估了联合用药的协同性。结果显示，YJZ5118与Akt抑制剂的组合在体外实验中表现出显著的协同抑制细胞生长的效果，其中与MK2206的联合治疗协同得分达到10.81。 进一步的体内实验采用VCaP去势抵抗性前列腺癌（CRPC）小鼠模型，通过腹腔注射YJZ5118和口服给予uprosertib的方式进行联合治疗。结果表明，与单独用药相比，联合治疗显著抑制了肿瘤生长，且未引起明显的体重变化或其他不良反应。治疗结束时的肿瘤分析显示，YJZ5118有效抑制了RNA聚合酶II的Ser2磷酸化，增加了pAkt（S473）和pPRAS40的水平，并降低了DDR基因的表达，同时增强了细胞凋亡。这些结果表明，YJZ5118不仅能够通过抑制CDK12/13引发Akt磷酸化，还能与Akt抑制剂联合使用，展现出显著的协同抗肿瘤效果，为开发新的联合治疗策略提供了有力的实验依据。 图片来源：ACS 总结 研究团队从可逆抑制剂2出发，通过结构优化开发了YJZ5118。该化合物展现出显著增强的抗增殖活性和对CDK12/13的高选择性。通过质谱分析、共晶结构研究和蛋白质组学实验，YJZ5118的共价结合模式得到了全面验证。功能实验表明，YJZ5118能够有效抑制RNA聚合酶II的Ser2磷酸化，抑制DNA损伤响应基因的转录，并诱导DNA损伤和细胞凋亡。此外，YJZ5118在多种肿瘤细胞系中表现出显著的抗增殖效果，而对正常和非癌性细胞的影响较小。值得注意的是，YJZ5118能够诱导Akt磷酸化，并且与Akt抑制剂联合使用时，在体外和体内均展现出协同抗肿瘤效果。这些结果突显了YJZ5118作为癌症治疗策略的潜力，为未来进一步的临床研究提供了重要基础。 参考来源： https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5c00127 声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！ 长按关注本公众号  粉丝群/投稿/授权/广告等 请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

本文为转化医学网原创，转载请注明出处 作者：Tracy 【导读】 作为第一个被发现的，用于去除RNA甲基化修饰的m6A去甲基化酶，脂肪量和肥胖相关蛋白（FTO），在癌症发展中起着重要作用。因此，团队研究了FTO在GC肿瘤发生和进展中的生物学功能和致癌机制。m6A去甲基化酶FTO，通过调节SP1-AURKB-ATM通路，促进GC肿瘤发生和进展。这可能凸显出，FTO作为胃癌患者治疗反应和预后的诊断生物标志物的潜力。 2024年7月2日，兰州大学基础医学院魏虎来团队在期刊《Communications Biology》上发表了题为“RNA demethylase FTO participates in malignant progression of gastric cancer by regulating SP1-AURKB-ATM pathway”的研究论文。本研究重点介绍了FTO在GC发展中的作用，及其作为治疗靶点的潜力。团队结合生物信息学、临床数据、分子检测和功能实验，进行了全面的分析。 https://www.nature.com/articles/s42003-024-06477-y#Sec1 研究背景 01 胃癌 （GC） 对全球公共卫生构成了严峻的挑战。2020 年，全球有超过100万例新发病例和769,000例死亡。尽管胃癌的诊断和治疗取得了进展，但晚期GC的预后，仍然很差，远处转移患者的五年生存率低于5%。因此，确定新的治疗靶点，了解GC发展的分子机制，对于改善GC的早期诊断至关重要。 最近，RNA修饰在癌症中的功能，引起了越来越多的关注。RNA中最普遍的甲基化形式，是N6-甲基腺苷（m6A），其失调与包括GC在内的癌症发病机制有关。例如，去甲基化酶ALKBH5通过调节PKMYT1 m6A， 抑制胃癌的扩散。通过控制miR-30c-2-3p/AKT1S1轴，METTL14介导的circORC5的m6A改变，可防止胃癌的进展。脂肪量和肥胖相关蛋白（FTO）是第一个确定的m6去甲基化酶，可特异性去除RNA m6。FTO在许多癌症中进行表达，对癌症的发展有明显的影响。 特异性蛋白1（SP1）是一种转录因子，可在细胞增殖、分化和凋亡过程中，增强癌基因的转录。例如，USP39通过稳定和去泛素化SP1，来促进肝癌细胞的肿瘤发生。LncRNA THAP7-AS1通过使CUL4B进入细胞核，来促进肿瘤发生。它由SP1转录触发，并通过METTL3介导的m6A修饰转录后维持。AURKB 是有丝分裂和顺铂耐药的关键调节因子，可促进GC的生长、发育和转移。ATM基因的种系突变，导致毛细血管扩张综合征，表现为对恶性肿瘤的易感性增加。 本研究的目的，是检查FTO在GC增殖和转移中的作用。团队发现了一种涉及SP1、AURKB和ATM的新型信号通路，这是GC进展所必需的，为开发针对GC的治疗策略，提供了潜在的生物标志物。 研究进展 02 在GC中发现FTO的上调，并与不良预后相关 为探究FTO在GC发展中的作用，团队基于TCGA数据集和当地入组患者，分析FTO表达水平、患者生存率和各种临床病理参数。与正常组织相比，GC患者恶性组织中的FTO明显上调。为了验证这一结果，团队收集了20个临床样本，并评估了FTO表达水平。如IHC所揭示的那样，恶性组织中FTO的蛋白质和mRNA水平，都高于癌旁组织、蛋白质印迹和qPCR。此外，生存曲线显示，FTO表达水平升高的患者，在首次进展（FP）、总生存期（OS）和进展后生存期（PPS）方面，表现出明显较差的预后。FTO的上调，与晚期神经浸润、肿瘤大小和淋巴结转移（LNM）显著相关。FTO的mRNA水平和蛋白质在人GC细胞（HGC27、MKN-45、AGS和SGC-7901）中的表达，显著高于人正常胃粘膜上皮细胞（GES-1）。总之，以上数据表明， FTO表达上调，并与GC患者的肿瘤发生和不良临床结果相关。 来自TCGA数据库的STAD（胃腺癌）和正常组织中的FTO表达水平。通过IHC（b）、Western blotting（c）和RT-qPCR（d）检测的GC患者癌性和癌副组织中的b–d FTO表达水平。e FTO表达水平高或低的STAD患者的首次进展（FP）、总生存期（OS）和进展后生存期（PPS）的Kaplan-Meier曲线。f 癌组织中FTO的上调与GC患者病理进展之间的关系。通过RT-qPCR（g）和Western blotting（h）法，测定人GC细胞系和正常胃黏膜上皮细胞中的GTO表达水平。 β-肌动蛋白用作RT-qPCR和蛋白质印迹测定的内部对照。*p < 0.05，**p < 0.01。 SP1是FTO的下游靶标，调节GC进展 已确认FTO可以促进GC细胞的增殖、迁移和侵入。团队通过使用FTO敲低和对照的AGS细胞中，使用m6A RNA甲基化测序，来研究m6A甲基化机制。团队发现，SP1的RNA甲基化水平，在FTO敲低组中显著增加。值得注意的是，转录组测序显示，SP1的转录水平在FTO敲低组中下调。实验数据表明， FTO通过去除其RNA甲基化，来控制SP1的表达。 FTO通过调节SP1-AURKB-ATM轴， 来促进GC的发展 为了进一步确定FTO是否通过特异性调节SP1-AURKB-ATM轴，来促进GC的发育，团队首先研究了FTO敲低后GC细胞的生物学功能，无论是否伴有SP1/AURKB过表达（NC、sh-FTO、sh-FTO+oe SP1、sh-FTO+oe AURKB）。实验结果表明，存活率或增殖性、菌落形成、迁移和入侵AGS和SGC-7901细胞的能力，明显受到FTO敲低（sh-FTO）的抑制，而过表达SP1（sh-FTO+oe SP1）或AURKB（sh-FTO+oe AURKB），几乎可以完全挽救。此外，SP1或AURKB过表达，几乎恢复了FTO敲低抑制的ATM和P38，以及增加的P53磷酸化。这些发现表明， FTO对SP1/AURKB表达的上调，通过释放ATM/P38赋予的P53抑制作用，在驱动GC的发展中，发挥了重要作用。 此外，团队将稳定的AURKB敲低 （AURKB-KD），AGS细胞皮下注射到裸鼠体内，以制作异种移植GC模型。实验结果表明，AUKRB是GC的促进因子。为了研究SP1-AURKB-ATM轴在GC发育中的临床意义，团队利用SP1抑制剂普利卡霉素，抑制AGS和SGC细胞中SP1的表达，发现SP1明显抑制AURKB的表达水平，以及磷酸化ATM和P38的水平；同时，上调磷酸化P53的水平。总之，以上实验结果表明， SP1-AURKB-ATM轴在GC的发展中，起着关键作用。 FTO-SP1-AURKB-ATM轴在气相色谱进展中的功能示意图。 研究结论 03 RNA表观遗传学，特别是可逆和动态的m6RNA甲基化，已成为癌变和癌症进展过程中，基因表达调控的关键方式。FTO在癌症研究中的重要性，正在增长，它能够调节RNA去甲基化。 本研究介绍了FTO在GC发展中的作用，及其作为治疗靶点的潜力。了解FTO在癌症进展中的作用，对于制定诊断和治疗GC的有效策略至关重要。因此，团队结合生物信息学、临床数据、分子检测和功能实验，进行了全面的分析。首先，团队发现， GC组织和细胞显著增加了FTO， 这与晚期神经浸润、肿瘤大小和LNM，以及不良预后有关。这一结果与先前的研究一致，该研究将FTO与各种癌症联系起来，强调了FTO在GC中的临床相关性。RNA甲基化测序结果显示，在GC细胞中敲低FTO后，许多基因的甲基化状态，特别是与肿瘤转移和代谢相关的基因的甲基化状态，发生显著改变。表明FTO可能通过调节RNA甲基化的稳态和恶性进展或代谢相关基因的去甲基化，在GC的发生和发展中，发挥明显的调控作用。在这个过程中包含的准确基因或途径，需要进一步探索。团队的研究证实， FTO促进了GC细胞活力、集落形成、迁移和侵袭， 为FTO在GC进展中的致癌作用，提供了令人信服的证据。然而，根据TCGA数据库的分析，FTO（或SP1）的表达，与胃癌的分级、分期或亚型之间，没有显著关系。此外，团队将SP1和AURKB确定为FTO的下游靶标，揭示了参与GC进展的信号转导轴。肿瘤具有独特的微环境，来控制肿瘤细胞的命运。AURKB作为FTO/SP1/AURKB通路的下游关键节点，可以影响GC的肿瘤微环境。TCGA分析显示，AURKB与基质评分呈负相关， 这意味着AURKB高表达肿瘤的免疫细胞，浸润程度相对较低。 免疫细胞相关性分析显示，AURKB的高表达，可导致B细胞、T细胞（CD4或CD8）、NK细胞、DC、巨噬细胞和CAFs的免疫富集降低。更重要的是，实验结果表明，GC中FTO/SP1/AURKB信号表达的增强，也可能通过调节肿瘤免疫微环境，来深入控制其恶性进展，这可能对患者的治疗和预后非常不利。团队还发现，FTO至少通过上调SP1表达和AURKB来增强GC细胞的恶性，而AURKB又通过增加ATM和P38的磷酸化来激活它们，导致P53 失活。P53是一种肿瘤抑制因子，在维持基因组稳定性和限制异常细胞增殖方面，起着重要作用。P38磷酸化并激活多种转录因子，包括P53。P38 MAPK通过调节细胞中的EMT，在肿瘤细胞侵袭和转移中起重要作用。研究表明，CLIC1通过ROS介导的P38 MAPK信号通路，调节胃癌细胞的迁移和侵袭。与两者相关的信号通路，在细胞周期的调控中，具有广泛的作用，是肿瘤治疗的研究热点。这为驱动GC发展和转移的潜在分子机制，提供了新的见解。 表明FTO可能是GC治疗的潜在靶点。 靶向FTO活性或表达，可以通过破坏致癌信号轴，来抑制肿瘤生长和转移。团队的工作还为开发FTO特异性抑制剂，作为GC治疗的新型疗法，奠定了基础。 然而，团队的研究，主要依靠体外实验和异种移植小鼠模型，来研究FTO在GC中的功能。虽然为GC进展，提供了有价值的细胞和分子见解，但这些方法，可能无法完全概括人体中发生的复杂肿瘤微环境和相互作用。因此，在更具临床相关性的模型中，这些将是有益的。例如，患者来源的异种移植物或类器官培养物，这些模型更忠实地反映了人类GC的异质性和复杂性。 总之，团队目前的工作，为FTO在GC进展中的作用，提供了全面的证据。团队阐明了FTO通过调节SP1-AURKB-ATM轴，来促进细胞增殖和转移。 研究结果强调了FTO、SP1、AURKB和ATM，作为GC治疗的预后生物标志物和治疗靶点的潜力。 这项研究拓宽了科学界对GC发展的分子过程的理解，并为开发创新的诊断工具和靶向治疗奠定了基础。虽然团队将SP1-AURKB-ATM轴确定为FTO调控的主要下游通路，但不能排除FTO也靶向其他信号通路，以促进GC进展的可能性。进一步探索替代的下游途径和相关的细胞过程，将使科学界能够正确理解FTO在GC开发中的作用。 【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。