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北京大學(xué)發(fā)現(xiàn)非小細(xì)胞肺癌發(fā)病新機(jī)制
2023-08-18
來源:轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)
近日,北京大學(xué)研究人員在期刊《Cell Death&Disease》上發(fā)表了題為“ZFP36 loss-mediated BARX1 stabilization promotes malignant phenotypes by transactivating master oncogenes in NSCLC”的研究論文,在該研究中,研究人員發(fā)現(xiàn)BARX1是肺鱗狀細(xì)胞
癌和腺癌中常見的差異表達(dá)基因。重要的是,研究人員發(fā)現(xiàn)了BARX1調(diào)控背后的新機(jī)制,其中ZFP36與BARX1 mRNA的3'UTR相互作用,介導(dǎo)其不穩(wěn)定。ZFP36缺失導(dǎo)致BARX1表達(dá)上調(diào),進(jìn)而促進(jìn)NSCLC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。此外,BARX1基因的敲除抑制了小鼠異種移植物的
致瘤性。研究人員證明BARX1通過反激活一組參與細(xì)胞周期、DNA合成和轉(zhuǎn)移的主癌基因來促進(jìn)惡性表型??偟膩碚f,本研究提供了BARX1在非小細(xì)胞肺癌中的作用機(jī)制,有助于更好地了解非小細(xì)胞肺癌的發(fā)病機(jī)制。
研究背景
肺癌是全球癌癥死亡的主要原因。非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)是常見的亞型,約占所有肺癌的85%,包括肺腺癌(LUAD)、肺鱗狀細(xì)胞癌(LUSC)和大細(xì)胞癌(LCLC)。大多數(shù)NSCLC患者被診斷為晚期,通常伴有轉(zhuǎn)移性疾病,導(dǎo)致預(yù)后差,總生存期短。因此,深入了解非小細(xì)胞肺癌
腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移的機(jī)制對于開發(fā)更有效的非小細(xì)胞肺癌診斷方法和治療方法至關(guān)重要。
NSCLC是一種高度異質(zhì)性的疾病,腫瘤細(xì)胞和免疫細(xì)胞的共同作用已得到公認(rèn)。基于轉(zhuǎn)錄組的癌癥亞型分型通過聚類識別出不同的亞型。然而,非腫瘤成分通常被忽略。ESTIMATE(使用表達(dá)數(shù)據(jù)估計(jì)惡性腫瘤組織中的間質(zhì)和免疫細(xì)胞)的發(fā)展不僅可以推斷腫瘤組織中浸潤的
間質(zhì)和免疫細(xì)胞的水平,而且可以使用基因表達(dá)數(shù)據(jù)推斷腫瘤的純度。越來越多的證據(jù)表明,ESTIMATE評分與患者的生存、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)密切相關(guān),可作為腫瘤預(yù)后的預(yù)測指標(biāo)。
(BARX1)基因起初被鑒定為編碼同源盒轉(zhuǎn)錄因子(TF),在胃、腸、脾、牙齒和食管等器官的形成和發(fā)育中發(fā)揮關(guān)鍵作用。近年來,BARX1在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用備受關(guān)注。一項(xiàng)研究表明,BARX1在人肝細(xì)胞癌(HCC)組織中顯著下調(diào),并與不良預(yù)后相關(guān)。然而,越來越多的
證據(jù)表明,BARX1的表達(dá)上調(diào)與腫瘤的發(fā)生相關(guān)。總之,研究表明BARX1的失調(diào)可能促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。然而,人們對其背后的機(jī)制知之甚少。
ZFP36先前被描述為一種腫瘤抑制因子,其表達(dá)在人類癌細(xì)胞系和各種類型的癌癥中下調(diào)或缺失,如前列腺癌、結(jié)直腸癌、乳腺癌、胰腺癌、肝細(xì)胞癌(HCC)、惡性黑色素瘤和惡性膠質(zhì)瘤。然而,ZFP36在NSCLC中的抑制作用尚不清楚,ZFP36與BARX1之間的功能聯(lián)系也尚不
明確。
研究過程及發(fā)現(xiàn)
近期研究表明,BARX1在子宮內(nèi)膜癌(EC)和腎透明細(xì)胞癌(ccRCC)組織中高表達(dá)并發(fā)揮致癌作用。然而,目前對BARX1的促癌機(jī)制了解較少,BARX1在腫瘤發(fā)生過程中失調(diào)的機(jī)制尚未見報(bào)道。
在本研究中,研究人員發(fā)現(xiàn)BARX1是一個(gè)在肺鱗癌和肺腺癌中高表達(dá)的共同DEG。此外,研究人員還驗(yàn)證了BARX1在肺鱗癌和肺腺癌組織以及幾個(gè)NSCLC細(xì)胞系中的過表達(dá)。研究人員發(fā)現(xiàn)了一種調(diào)節(jié)BARX1基因表達(dá)的新機(jī)制,即RBP ZFP36與BARX1 mRNA的3'UTR相互作用從而介
導(dǎo)其不穩(wěn)定。隨后,通過ZFP36抑制BARX1導(dǎo)致BARX1下游靶點(diǎn)的下調(diào),從而抑制NSCLC細(xì)胞的體外增殖,遷移和侵襲,以及小鼠移植瘤的成瘤性。這些數(shù)據(jù)為BARX1在NSCLC中的作用機(jī)制提供了新的見解,并有助于更好地理解NSCLC的發(fā)病機(jī)制。
本研究中,研究人員證明了ZFP36對BARX1基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控作用。真核生物的基因調(diào)控可發(fā)生在染色質(zhì)重塑、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后和翻譯等多個(gè)環(huán)節(jié)。總體而言,ZFP36水平在嚴(yán)格精確的控制下處于動態(tài)平衡狀態(tài),并在體內(nèi)對外界刺激反應(yīng)迅速。
在本研究中,研究人員展示了ZFP36 和 BARX1這兩個(gè)分子之間的物理和功能相互作用?;赯FP36和BARX1在肺癌組織和非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中的物理和功能相互作用,研究人員認(rèn)為ZFP36在非小細(xì)胞肺癌的發(fā)展中發(fā)揮抑制作用,BARX1在癌變過程中的失調(diào)可能歸因于ZFP36
的缺失。體內(nèi)腫瘤異種移植實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了這種功能相互作用,表明BARX1過表達(dá)促進(jìn)了腫瘤進(jìn)展,重要的是,ZFP36在體內(nèi)顯著減弱了BARX1介導(dǎo)的腫瘤進(jìn)展。
研究人員還發(fā)現(xiàn)BARX1與CDC20、CDC45、TRIM37和MMP-9基因的啟動子結(jié)合,激活它們的表達(dá),敲低BARX1可顯著降低它們的mRNA水平。因此,研究人員得出結(jié)論,BARX1可激活CDC20、CDC45、TRIM37和MMP-9基因,從而促進(jìn)肺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲,這是由于這些基因
在細(xì)胞周期進(jìn)程、DNA合成及其與癌變的關(guān)聯(lián)中發(fā)揮了功能作用。
ZFP36在NSCLC中調(diào)控BARX1的作用示意圖
研究意義
總之,研究人員確定BARX1是一種在非小細(xì)胞肺癌組織和細(xì)胞系中高度表達(dá)的致癌轉(zhuǎn)錄因子。研究發(fā)現(xiàn)BARX1在NSCLC中的失調(diào)可歸因于RBP ZFP36的缺失,該RBP ZFP36結(jié)合BARX1 mRNA的3'UTR介導(dǎo)其不穩(wěn)定。高表達(dá)BARX1可反激活其下游基因CDC20、CDC45、TRIM37和MMP-9
,終促進(jìn)NSCLC細(xì)胞的生長、增殖、遷移和侵襲。這些數(shù)據(jù)可能進(jìn)一步揭示BARX1在非小細(xì)胞肺癌中的作用機(jī)制,有助于更好地了解非小細(xì)胞肺癌的發(fā)病機(jī)制,開發(fā)潛在的預(yù)后生物標(biāo)志物或治療靶點(diǎn)。
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