靶向葡萄糖代谢！重庆医科大学发文：揭示食管鳞癌治疗新选择

10月10日，重庆医科大学研究团队在期刊《Cell Death&Disease》上发表了研究论文，题为“TRIM33 promotes glycolysis through regulating P53 K48-linked ubiquitination to promote esophageal squamous cell carcinoma growth”，在这项研究中，研究人员发现TRIM33在食管鳞状细胞癌（ESCC）组织和细胞系中高度表达，并与不良临床结局相关。研究人员确定TRIM33在体内和体外促进肿瘤生长，通过促进有氧糖酵解来驱动肿瘤生长。就机制而言，TRIM33与p53结合，抑制其稳定性并促进下游糖酵解靶基因GLUT1、HK2、PKM2和LDHA的表达。此外，TRIM33促进p53 K48位点的多聚泛素化和蛋白酶体降解。进一步的研究表明，p53的K351位点是介导p53 K48位点的泛素化，促进ESCC和肿瘤细胞生长的的关键位点。本研究结果揭示了TRIM33-p53信号轴在ESCC中的糖酵解调控中发挥作用，并为ESCC的诊断和治疗提供了新的视角。

https://www.nature.com/articles/s41419-024-07137-z#Sec9

背景信息

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食管鳞状细胞癌（ESCC）是消化道常见的恶性肿瘤，在全球所有恶性肿瘤中排名第七，总体死亡率排名第六。尽管在诊断和治疗方面取得了进展，但全球食管鳞状细胞癌患者的五年生存率仍不足30%。因此，迫切需要开发新的肿瘤标志物，以提高ESCC的早期诊断和分子靶向治疗，并改善ESCC患者的生存率。

代谢重编程影响癌症的发生和发展。即使癌细胞中有大量的氧气，代谢重编程主要涉及糖酵解。有氧糖酵解已被证明是癌症的主要驱动力。在癌细胞中激活瓦博格效应已被认为是癌症的标志，其代谢产物是癌细胞增殖和肿瘤进展所必需的。因此，描述糖酵解和细胞增殖的协同机制可以改善我们对人类癌症发展的理解。一些文献表明，TRIM23是TRIM家族的E3泛素连接酶成员，在肺腺癌（LUAD）中作为致癌基因起作用，通过TRIM23/NF-κB/GLUT1/3轴调节葡萄糖代谢，促进DDP药物耐药性。TRIM46通过修饰PHLPP2的泛素促进糖酵解和化疗耐药性在癌细胞中激活AKT/HK2信号转导。因此，研究人员对TRIM家族成员在代谢重塑中的作用及其潜在机制感兴趣。

TRIM33促进食管鳞状细胞癌（ESCC）的有氧糖酵解

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为了探究TRIM33参与ESCC进展的机制，研究人员采用Co-IP和LC-MS/MS技术鉴定与TRIM33相互作用的潜在蛋白质，并对这些蛋白质进行生物信息学分析。KEGG富集分析显示，TRIM33的潜在靶蛋白影响与肿瘤代谢相关的多种信号通路，如与葡萄糖代谢相关的丙酮酸产生和TCA循环。GO富集分析揭示了各种生物合成过程。因此，研究人员推测TRIM33通过影响糖酵解促进ESCC生长。研究人员通过沉默TRIM33来系统地研究TRIM33激活是否促进ESCC的有氧糖酵解。这种糖酵解表型可通过抑制葡萄糖吸收和减少乳酸产生而得到抑制。正如预期的那样，TRIM33沉默显著降低了葡萄糖摄取和乳酸产生，而TRIM33过表达则有相反的效果。研究人员随后进行了Seahorse实验，以监测活细胞的完整细胞外酸化速率(ECAR)和耗氧速率(OCR)。沉默TRIM33显著降低了ESCC细胞的ECAR，但OCR水平显著升高，这一现象可通过恢复TRIM33表达而逆转。这表明ESCC细胞发生了从有氧磷酸化到糖酵解的代谢转变，这与瓦博格效应相一致。在小鼠肿瘤组织中检测乳酸水平显示，shTRIM33组的乳酸表达水平低于对照组。总之，这些结果表明，TRIM33通过促进有氧糖酵解促进ESCC生长。

TRIM33可以增强食管鳞状细胞癌细胞的有氧糖酵解

TRIM33通过抑制P53来促进食管鳞状细胞癌（ESCC）的有氧糖酵解

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为了进一步阐明TRIM33如何促进食管鳞状细胞癌（ESCC）的有氧糖酵解的潜在分子机制，基于IP和LC-MS分析的结果，研究人员鉴定出了肿瘤抑制分子P53。在大多数情况下，P53可以通过多个步骤抑制糖酵解。蛋白质对接分析显示，TRIM33和P53共享直接结合的结构模体。为了确认TRIM33和P53之间的特异性相互作用，免疫荧光检测显示，TRIM33和P53主要在细胞核中共定位。此外，研究人员通过免疫组织化学染色分析了80例ESCC患者中TRIM33和P53的表达情况，并进行了相关性分析。结果显示，TRIM33和P53的表达呈负相关。接下来，研究人员通过共沉淀实验进一步确认了IP/MS分析的结果，即TRIM33与P53之间存在相互作用。因此，研究人员推测P53可能是连接TRIM33与糖酵解的枢纽。与假设一致，TRIM33敲除后，P53的表达增加，与糖酵解相关的基因表达降低。而沉默P53则减弱了TRIM33敲除介导的葡萄糖转运蛋白1（GLUT1）、己糖激酶2（HK2）、6-磷酸果糖激酶2（PKM2）和乳酸脱氢酶（LDHA）表达下调。同样，沉默P53减弱了TRIM33敲除介导的葡萄糖摄取和乳酸生成以及ECAR表达下调。为了证明这些过程是由TRIM33通过P53介导的，研究人员在P53沉默的细胞系中过表达TRIM33以研究糖酵解产物的变化。结果表明，在P53沉默的细胞系中过表达TRIM33不会改变葡萄糖摄取、乳酸生成和ECAR水平。细胞功能结果表明，在P53沉默的细胞系中过表达TRIM33不会影响ESCC细胞的增殖和死亡。总之，TRIM33的致癌活性依赖于P53。

为了进一步验证TRIM33-P53信号通路在体内的调节功能，研究人员将稳定表达TRIM33的Eca109细胞通过皮下注射Vector、OE-P53、shTRIM33+ Vector、shTRIM33 + OE-P53四种质粒构建小鼠异种移植模型。根据移植物的大小和重量进行分析，发现同时敲低TRIM33和过表达P53的两组小鼠肿瘤生长明显受到抑制。研究人员还发现，在shTRIM33 + OE-P53小鼠肿瘤中，乳酸（糖酵解产物）的表达水平最低。从另一个角度来看，这证实TRIM33-P53信号通路通过增强ESCC的有氧糖酵解促进肿瘤生长。总的来说，这些结果表明TRIM33通过调节P53表达来调节糖酵解活性。

研究意义

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本研究强调了TRIM33介导的P53翻译后调控在有氧糖酵解和食管鳞状细胞癌肿瘤进展中的重要性。TRIM33的表达可以作为评估癌变风险的早期生物标志物，并作为食管鳞状细胞癌的干预靶点，为靶向葡萄糖代谢的癌症治疗提供了一种选择。（转化医学网360zhyx.com）

【参考资料】

https://www.nature.com/articles/s41419-024-07137-z#Sec9

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