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        核糖體生物發生的過度激活導致肝細胞轉化，並在肝細胞癌(HCC)的發展中起關鍵作用。但是HCC進展中過度表達和至關重要的關鍵核糖體生物發生蛋白尚未明確清楚。

        2023年5月27日，上海交通大學張誌剛、蔣書恒及張雪莉共同通訊在Gastroenterology在線發表了題為“ALKBH5 Drives Immune Suppression via targeting AXIN2 to Promote Colorectal Cancer and is a Target for Boosting Immunotherapy”的研究論文，該研究發現了非正常表達的HEATR1與HCC惡性腫瘤密切相關，並揭示了HEATR1在核糖體生物發生和蛋白質組穩態調節中不可或缺的作用。HEATR1敲低導致泛素-蛋白酶體係統的破壞和IkB/NF-kB和NPM1-MYC軸的改變。這些發現為HCC的發生機製提供了新的見解。

        肝細胞癌是世界範圍內最常見的人類惡性腫瘤之一，預後較差。乙型或丙型肝炎病毒感染和代謝綜合征異常激活信號通路，如Wnt/β-catenin、PI3K/Akt/mTOR和Hedgehog通路，或使TP53失活，對肝癌發生構成重大風險。這些促進生長的信號在核仁中聚集，促進核糖體的生物發生和肝細胞的惡性轉化。增強的核糖體生物發生是HCC細胞的一個特征，有助於蛋白質合成和無限製的細胞增殖和代謝。Sorafenib耐藥HCC殘餘腫瘤的轉錄組學分析顯示，核糖體生物發生增強也可能是HCC化療耐藥的原因。最近，一些靶向核糖體生物發生的化合物在臨床前模型中顯示出明顯的抗腫瘤作用。

        核仁是由纖維中心、致密纖維組分和粒狀組分組成的多相液體凝結物。核糖體生物發生是由核仁中核糖體DNA (rDNA)的限速轉錄啟動的一個多步驟過程。人類二倍體基因組包含400個43kb的rDNA單元，串聯排列在核仁組織區。rDNA單元由一個長基因間隔區和一個前體rRNA (pre-rRNA)編碼區組成，由核核RNA聚合酶I (Pol I)轉錄。上遊結合轉錄因子(UBTF)和選擇性因子SL1與rDNA啟動子的協同結合對於Pol I預起始複合物的組裝至關重要。

        Pre-rRNA被許多小核仁核糖核蛋白(snoRNPs)共轉錄加工成成熟的18S、5.8S和28S rRNA。Pol I轉錄機製在癌症中被癌基因如MYC和生長信號介質如mTOR激活。具體來說，在HCC中，MYC的異常激活在核糖體生物生成的過度激活和驅動肝癌發生中起著核心作用。然而，HCC中過度活躍核糖體生物發生的分子機製尚不完全清楚。

        通過分析GEO和TCGA數據庫中的HCC數據集，該研究發現在HCC中307個核糖體生物發生相關基因中，HEATR1是上調最多的基因。人類HEATR1基因編碼一個由2144個氨基酸組成的大蛋白，其c端有一個HEATR重複序列。它是酵母U3 snoRNA相關蛋白10 (UTP10)蛋白的同源物，該蛋白定位於人類細胞的核核中，在核糖體生物發生中具有潛在的作用。UTP10是UTP-A多蛋白複合物的重要組成部分，它通過結合新生的pre-rRNA啟動pre-rRNA加工，並招募UTP-B和U3 snoRNP形成U3小亞基(SSU)加工體。HRAT1通過不同的機製參與膠質瘤、胰腺導管腺癌、胃癌和口腔鱗狀細胞癌的調控過程，但其在HCC中的功能尚未被研究。

        HEATR促進肝細胞癌進展的機製示意圖(圖源自Gastroenterology )

        該研究使用TCGA和GEO數據庫分析含有HEAT repeat1 (HEATR1)表達和臨床相關性，並通過HCC組織芯片的免疫組織化學分析進一步評估。基因表達被小幹擾RNA敲低。對HEATR1敲低的細胞進行活力、細胞周期和凋亡檢測，並用於建立皮下和原位腫瘤模型。采用染色質免疫沉澱和qPCR檢測候選蛋白與特定DNA序列的關聯。內源性共免疫沉澱結合質譜法鑒定蛋白質相互作用。該研究用免疫印跡和免疫熒光法檢測和定位細胞中的蛋白質。透射電鏡觀察核仁超微結構。Click-iT?RNA成像和嘌呤黴素摻入實驗分別用於測定新生RNA和蛋白質合成。在HEATR1敲除的HCC細胞中，評估蛋白酶體活性、20S蛋白酶體灶形成和蛋白穩定性。

        研究發現，在HCC樣本中，一組核糖體生物發生介質中，HEATR1是上調最多的基因。HEATR 1的高表達與HCC患者的低生存率和惡性臨床病理特征相關，並有助於HCC在體外和體內的生長。在HCC細胞中，HEATR 1的表達受轉錄因子SP1調控，而轉錄因子SP1可被IGF1-mTORC1信號激活。HEATR 1主要定位於核仁，與核糖體DNA結合，並與RNA聚合酶I轉錄/加工因子相關。

        敲低HEATR 1破壞了rRNA的生物發生，損害了新生蛋白的合成，導致細胞質蛋白酶體活性和IkB/NF-kB信號傳導降低。此外，HEATR1敲低誘導核仁應激，核蛋白酶體活性增加，核磷蛋白1 (NPM1)-MYC軸失活。該研究表明，在HCC中，IGF1-mTOR-SP1信號通路上調了HEATR1，並作為核糖體生物發生和蛋白質組穩態的關鍵調節因子，促進HCC的發展。

        原始出處：

        ALKBH5 Drives Immune Suppression via targeting AXIN2 to Promote Colorectal Cancer and is a Target for Boosting Immunotherapy. Gastroenterology， 2023.