【导读】低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LRP1）被认为与肝细胞癌（HCC）的侵袭和转移有关。然而，LRP1如何促进HCC进展的具体机制尚不清楚。
10月15日，重庆医科大学研究团队在期刊《Advanced Science》上发表了研究论文，题为“Loss of LRP1 Promotes Hepatocellular Carcinoma Progression via UFL1-Mediated Activation of NF-κB Signaling”，本研究中，研究人员发现低水平的LRP1与恶性进展有关，并且在HCC患者中显示出不良预后。在体外和体内实验中，LRP1敲低增强了HCC细胞的肿瘤发生能力，而LRP1或其β链的过表达则有相反的效果。机制上，LRP1敲低促进UFL1与OGA的结合，加速了泛素化介导的OGA降解，导致NF-κB的O-GlcNAcylation增加，进而抑制了促凋亡基因的表达。相反，外源性表达的截短的β链（β∆）破坏了UFL1与OGA的结合，从而消除了O-GlcNAcylated NF-κB的抗凋亡作用。这些发现将LRP1及其β链确定为一种新型的上游调控因子，它促进了OGA蛋白的稳定，从而抑制了NF-κB信号通路，减缓了HCC的进展，因此为HCC提供了一种新的治疗策略。
背景信息
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肝细胞癌（HCC）是一种全球普遍存在的恶性肿瘤，具有表型多样性、预后不良和高死亡率的特点。目前，有效预防和治疗HCC仍然是全球医疗保健面临的主要挑战之一。HCC在不同患者的肿瘤之间或同一患者的肿瘤内部具有高度的遗传异质性，这导致了HCC的发生、进展和有限的治疗反应。因此，更好地理解HCC的遗传异质性对开发针对HCC的新型创新治疗策略具有宝贵的启示作用。
低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LRP1）是一种含有胞外α链和膜锚定胞质β链的多功能内吞和细胞信号转导受体。除了在脂质和葡萄糖代谢中发挥重要作用外，LRP1还与肿瘤细胞增殖、血管生成、侵袭和迁移有关。研究表明，通过抑制Notch信号通路，LRP1抑制在白血病模型中抑制了肿瘤的发生。相反，降低LRP1表达会通过增加基质金属蛋白酶9（MMP9）的表达和活性增强HCC的侵袭性和侵袭性，这与在上皮性卵巢癌细胞和乳腺癌中观察到的结果不一致。因此，LRP1参与HCC发生机制的潜在机制需要进一步研究。
越来越多的证据表明，蛋白质O-链糖基化(O-GlcNAc)修饰的紊乱与肿瘤发生有关。通过药物、遗传或营养手段增强O-GlcNAcylation已被证明会促进癌症进展。值得注意的是，最近的一项研究表明，高水平的葡萄糖通过刺激AGER介导的c-Jun的O-GlcNAcylation，促进了肝脏肿瘤的发生，这表明O-GlcNAcylation在HCC的发展中起着关键作用。这些结果促使研究人员提出，O-GlcNAc修饰的紊乱是异常LRP1表达与HCC发生之间的联系。
LRP1 β链在体外和体内均可逆转肝癌的恶性表型
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研究人员推测LRP1可能通过LRP1-ICD调节OGA的降解，进而影响O-GlcNAc修饰。如图1a所示，在MHCC-97H细胞暴露于γ-分泌酶抑制剂DAPT后，总的O-GlcNAcylation水平随着LRP1-CTF的积累显著增加。同样地，LRP1β∆链的过表达消除了LRP1敲除引起的总的O-GlcNAcylation水平增加和OGA表达降低。因此，研究人员在LRP1缺陷细胞中表达LRP1β∆链时观察到OGA随后的降解和泛素化恢复到正常水平。为了进一步探索LRP1对OGA泛素化的影响机制，研究人员筛选了MHCC-97H细胞中带有Flag标签的OGA相互作用组，包括有或没有LRP1敲除。研究人员在shLRP1细胞中发现了一种可能与OGA相互作用的蛋白，即UFL1，它是已知的唯一能介导UFMylation的E3连接酶，在肝脏中高度表达。双向免疫沉淀和免疫荧光染色显示，在LRP1缺失的情况下，OGA与UFL1直接结合。研究人员发现，在表达LRP1β∆链的shLRP1细胞中，这种结合完全被消除。为了确认UFL1在OGA泛素化和降解中的作用，研究人员使用siRNA降低UFL1表达，发现在LRP1-敲除MHCC-97H细胞中OGA表达的减少在UFL1-siRNA处理后被消除，伴随着OGA稳定性的明显增加和泛素化OGA水平的显著降低。此外，UFL1沉默导致NF-κB p65 O-GlcNAcylation的恢复和LRP1-敲除MHCC-97H细胞中与凋亡相关的蛋白表达以及肿瘤发生性的恢复。同时，UFL1沉默减弱了LRP1敲除对NF-κB p65核定位的影响。综合这些观察结果可知，LRP1 β链通过破坏UFL1与OGA之间的结合来维持OGA的稳定性。
LRP1 β链过表达可逆转 LRP1 敲除细胞中 O-GlcNAcylation 水平的升高和 OGA 表达的降低
研究人员接下来在体外研究了LRP1β链过表达对HCC发生发展的影响，发现LRP1β∆链过表达抑制HCC细胞的生长和迁移，并诱导LRP1敲除细胞发生凋亡。最后，研究人员评估了LRP1在肝癌异种移植物中的体内效应。研究人员将裸鼠皮下移植shCtrl和shLRP1 MHCC- 97H细胞，并过表达或不表达LRP1β∆链，通过测量肿瘤体积来监测异种移植物的生长。研究显示，LRP1敲除导致皮下异种移植物体积增大，同时肿瘤生长速度和重量显著高于对照组，尽管两者的体重增长无明显差异。相反，通过慢病毒介导的LRP1β∆链过表达，在皮下异种移植物中显著降低了肿瘤发生能力，导致肿瘤生长速度和肿瘤重量降低至与对照组相当的水平。后续的免疫印迹分析显示，LRP1 β∆链通过上调Bax表达和下调Bcl-2表达而发挥促凋亡作用。此外，LRP1 β∆链还降低了shLRP1组中NF-κB p65的核定位。在HCC异种移植模型中也观察到了类似的结果。与对照组小鼠相比，在异位肝移植LRP1敲低MHCC- 97H细胞后，小鼠的肿瘤体积、重量和肝脏与体重的比值显著增加。值得注意的是，β∆链的稳定表达显著降低了LRP1缺陷小鼠的肿瘤负荷，将肿瘤体积和重量降低到低于携带对照细胞小鼠的水平，尽管差异并不显著。综合研究结果表明，LRP1 β∆链过表达可通过降低OGA的代谢，在体内和体外抑制HCC的肿瘤发生。
研究意义
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这些发现极大地促进了研究人员对OGA和NF-κB翻译后修饰相关性的理解，以及LRP1在HCC发病机制中的重要作用。鉴于对肝癌细胞和肝癌异种移植物具有显著的抗肿瘤作用，内源性短肽LRP1 β∆-链可能是一种有前景的抗癌药物，具有最佳的安全性和高耐受性，可用于HCC患者。
【参考资料】
【关于投稿】