迎难而上！中山大学合作发文：发现“最毒乳腺癌”潜在候选靶点

7月29日，中山大学与南华大学研究人员合作共同在期刊《Advanced Science》发表了题为“Autophagy Deficiency Induced by SAT1 Potentiates Tumor Progression in Triple-Negative Breast Cancer”的研究论文，本研究发现SAT1高表达的TNBC患者预后较差。SAT1敲低可有效抑制TNBC细胞的体内外增殖和迁移能力。在机制上，转录因子JUN通过与启动子区结合增强SAT1的转录活性。然后，细胞质中的SAT1蛋白通过E3连接酶HERC5介导的去泛素化作用与YBX1蛋白直接结合，从而维持YBX1蛋白的稳定性。此外，研究人员发现SAT1通过稳定mTOR mRNA和积累ybx1介导的甲基-5-胞嘧啶(m5C)修饰来显著抑制自噬。SAT1通过SAT1/YBX1/mTOR轴驱动TNBC的进展，为晚期TNBC的靶向治疗提供了潜在的候选靶点。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202309903

背景知识

 01 

乳腺癌是全球女性健康的首要问题，不同分子亚型的乳腺癌患者的生存结局存在显著差异。由于缺乏雌激素受体(estrogen receptor, ER)、孕激素受体(progesterone receptor, PR)和人表皮生长因子受体2 (human epidermal growth factor receptor 2, HER2)， 15% ~ 20%的乳腺癌被定义为三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer, tnbc)，这是最具侵袭性、预后最差的亚型，也被称为“最毒乳腺癌”。揭示导致TNBC发生发展的分子过程仍然是一个挑战，尤其是为TNBC患者量身定制的治疗。

大多数真核细胞都维持着基本的自噬水平，这种过程被定义为将选择性的细胞内容包裹在双层膜囊泡中形成自噬体，然后与溶酶体融合进行降解。自噬在肿瘤发生和抗肿瘤治疗反应中起作用。在肿瘤发生初期，自噬作为肿瘤防御者发挥作用，例如，贝克林-1（Beclin-1）敲除促进了具有TNBC特征的乳腺上皮细胞的肿瘤发生。此外，研究人员发现高表达自噬基因ATG7能够抑制TNBC进展并诱导TNBC细胞凋亡，这可能有助于改善TNBC患者的预后和有利的临床病理特征。因此，阐明自噬的分子调节机制可能揭示TNBC的潜在治疗靶点。

SAT1表达水平高可促进三阴性乳腺癌（TNBC）在体外和体内的进展

 02 

由于SAT1的高表达与TNBC患者的不良预后相关，它应该也对肿瘤行为有深远的影响。通过RT-qPCR和western blot，研究人员首先检测了SAT1在多个三阴性乳腺癌细胞系中的表达，在BT549和SUM159PT细胞中表达较强，而在MDA-MB-231细胞中表达相对较弱。利用慢病毒包装系统，在BT549和SUM159PT细胞中稳定敲低SAT1，在MDA-MB-231细胞中过表达SAT1。CCK8和克隆形成实验证实SAT1能有效促进TNBC细胞增殖。同样，在体外划痕愈合实验和迁移实验中，上调SAT1可增强TNBC细胞的迁移能力。由于上皮-间充质转化(EMT)是癌症进展和转移的重要标志，EMT相关蛋白也被发现在SAT1敲低时失活。以上实验数据证实了SAT1在TNBC中的体外促肿瘤能力。

为了确定SAT1在体内的重要功能，研究人员分别建立了雌性BALB/c裸鼠的皮下移植瘤和肝转移模型。从异种移植模型中可以观察到，SAT1KD细胞所形成的肿瘤体积显著缩小，这也表现在肿瘤生长的减少。从SAT1KD异种移植模型中提取的肿瘤中EMT相关蛋白的表达水平也如预期的那样下降。肝转移模型建立成功后6周，活体生物发光成像显示SAT1KD组肝转移灶缩小。在肝转移模型的HE染色中，研究人员也观察到SAT1KD组的转移结节更少、更小。以上结论为研究人员的后续研究奠定了基础。

SAT1敲低可抑制体内TNBC的进展

SAT1/YBX1通过m5C修饰增强mTOR mRNA的稳定性

 03 

作为“看门人”，mTOR信号通路一直是限制自噬激活的核心。因此，研究人员假设SAT1/YBX1复合物抑制的自噬很可能是通过mTOR信号通路介导的。首先，在早期的TNBC数据集(GSE38959)中，GSEA分析显示SAT1和YBX1分别与mTOR信号通路呈正相关。mTOR及其下游分子在SAT1KD细胞中表达显著降低，而过表达YBX1可以恢复这一现象。RT-qPCR分析表明，降低SAT1和YBX1的表达会显著抑制mTOR的转录水平，这提示SAT1/YBX1复合物有能力在转录水平监测mTOR。因此，研究人员使用放线菌素D来检测mTOR的mRNA稳定性是否会影响SAT1或YBX1。随着放线菌素D暴露时间的延长，mTOR mRNA的数量在YBX1沉默的BT549细胞中有更大水平的下降，相反，在YBX1过表达的细胞中有更多的积累。更令人印象深刻的是，在SAT1KD BT549细胞中减少的mTOR mRNA可以被YBX1过表达恢复。这些数据表明在TNBC中SAT1通过YBX1介导维持mTOR mRNA的稳定。

最近的研究已经确定YBX1是细胞质mRNA m5C修饰的读取器，其普遍性在RNA代谢调控中发挥着关键作用。研究人员推测，SAT1/YBX1复合物可能通过YBX1对mTOR mRNA进行m5C修饰，从而抑制自噬。首先，在BT549细胞中使用YBX1抗体的RIP实验显示YBX1蛋白直接与mTOR mRNA结合。同样地，YBX1通过生物素标记探针特异性识别mTOR mRNA而被沉淀下来。点印迹实验显示，YBX1抑制导致m5C水平降低，而过表达YBX1则导致m5C水平升高。研究人员还观察到，SAT1KD细胞中降低的m5C水平可以通过YBX1过表达得到恢复，这表明SAT1/YBX1轴调节的mTOR mRNA稳定性主要受m5C修饰的调控。从分离的RNA中获得的mRNA含有更高的m5C水平。从RIP实验中可以看出，mTOR mRNA不仅能与m5C抗体结合，而且SAT1下调导致的m5C整合减弱可以通过YBX1逆转。根据这些结果，研究人员得出结论：SAT1通过YBX1介导的m5C修饰来维持mTOR的mRNA，从而抑制自噬，有利于TNBC的进展。

研究小结

 04 

综上，本研究表明SAT1可作为TNBC患者靶向治疗策略的潜在候选靶点，SAT1在TNBC中高表达，被证实通过SAT1/YBX1/mTOR轴促进肿瘤进展。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202309903

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