研究背景
結(jié)直腸癌(CRC)是全球最常見的惡性腫瘤之一，目前結(jié)直腸癌的整體治療效果仍不理想。因此闡明結(jié)直腸癌的發(fā)病機(jī)制，鑒定有效的靶向分子是早期診斷和治療結(jié)直腸癌的重要研究目標(biāo)。
早期研究表明，脂質(zhì)或脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的失調(diào)與結(jié)直腸癌的發(fā)生和發(fā)展相關(guān)，脂肪酸結(jié)合蛋白(FABPs)在多種癌癥中高度表達(dá)，與腫瘤的生長、發(fā)展和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，但其在結(jié)直腸癌中的作用尚不明確。
文獻(xiàn)來源
近日，南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院(江蘇省人民醫(yī)院)葉木杰等人在International Journal of Biological Sciences雜志上發(fā)表論文“FABP5 suppresses colorectal cancer progression via mTOR-mediated autophagy by decreasing FASN expression”，研究發(fā)現(xiàn)脂肪酸結(jié)合蛋白FABP5通過與脂肪酸合成酶FASN相互作用，激活泛素蛋白酶體通路，導(dǎo)致FASN表達(dá)水平降低，脂質(zhì)積累減少，抑制mTOR信號傳導(dǎo)，促進(jìn)細(xì)胞自噬，揭示了脂質(zhì)代謝與結(jié)直腸癌發(fā)展之間的潛在機(jī)制，為未來的干預(yù)提供了新的治療靶點(diǎn)。
項(xiàng)目研究
作者發(fā)現(xiàn)FABP5在CRC中表達(dá)水平下調(diào)，且與不良預(yù)后顯著相關(guān)。為了確定FABP5在癌癥中的功能，作者使用慢病毒構(gòu)建了FABP5過表達(dá)和敲低的細(xì)胞穩(wěn)轉(zhuǎn)株，通過CCK8、EDU染色、克隆形成、transwell實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)FABP5過表達(dá)可以抑制CRC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，而敲低FABP5后表現(xiàn)出相反的趨勢。
Fig.1 FABP5 在 CRC 中表達(dá)下調(diào)
Fig.2 FABP5過表達(dá)抑制CRC細(xì)胞生長
Fig.3 FABP5敲低促進(jìn)CRC細(xì)胞活力
隨后，免疫共沉淀證實(shí)FABP5與FASN之間的確存在直接相互作用。WB結(jié)果顯示，F(xiàn)ABP5與FASN表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。用環(huán)己酰亞胺CHX和蛋白酶體抑制劑MG132處理后，結(jié)果顯示FABP5通過泛素蛋白酶體途徑調(diào)控FASN表達(dá)水平。為了進(jìn)一步了解FASN在CRC中的功能，通過shRNA或奧利司他(FASN抑制劑)抑制FASN水平，結(jié)果顯示，CRC細(xì)胞增殖、克隆形成、遷移和侵襲均受到抑制。
Fig.4 FABP5通過與FASN相互作用發(fā)揮腫瘤抑制作用
下調(diào)FABP5會促進(jìn)CRC的腫瘤發(fā)生。為了探討FASN上調(diào)能否介導(dǎo)CRC的發(fā)展，又在sh-FABP5敲低細(xì)胞基礎(chǔ)上干擾FASN或加奧利司他處理，導(dǎo)致sh-FABP5的促腫瘤作用表現(xiàn)減弱。
Fig.5 敲低FASN水平可以抑制 FABP5下調(diào)所導(dǎo)致的癌癥進(jìn)展
下一步，探究了FABP5在CRC中發(fā)揮腫瘤抑制作用的通路機(jī)制。針對FABP5過表達(dá)和FASN敲低細(xì)胞進(jìn)行了RNA-seq和脂質(zhì)組學(xué)分析。RNA-seq結(jié)果顯示，包括TGF-β、Hippo、Wnt、NF-κB和mTOR等多個(gè)生物過程和信號通路相關(guān)的基因發(fā)生了失調(diào)。脂質(zhì)組學(xué)分析進(jìn)一步顯示，F(xiàn)ABP5和FASN通過影響脂質(zhì)代謝調(diào)控自噬。結(jié)合WB驗(yàn)證結(jié)果，說明FABP5過表達(dá)會抑制mTOR通路，促進(jìn)自噬；敲低FABP5則會激活mTOR通路，抑制自噬，而進(jìn)一步敲低FASN或用奧利司他處理又會使mTOR通路失活，挽救FABP5敲低所引起的自噬抑制。
Fig.6 FABP5通過mTOR通路與FASN相互作用促進(jìn)細(xì)胞自噬
在腫瘤異種移植模型中進(jìn)一步研究FABP和FASN的體內(nèi)作用。為此，將FABP5過表達(dá)、FASN敲低、FASN敲低加奧利司他和對照載體轉(zhuǎn)染的SW620細(xì)胞植入裸鼠。FABP5過表達(dá)和FASN敲低的SW620細(xì)胞的小鼠異種移植瘤的重量和體積降低。相反，與加奧利司他抑制組相比，穩(wěn)定敲低FABP5的SW620細(xì)胞腫瘤生長加速。FABP5和FASN免疫組化染色顯示，F(xiàn)ABP5負(fù)調(diào)控FASN在體內(nèi)的表達(dá)。總之，以上研究結(jié)果支持FABP5在體外和體內(nèi)FASN介導(dǎo)的CRC進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。
Fig.7 FABP5通過調(diào)節(jié)FASN抑制體內(nèi)腫瘤生長
最后，作者明確了FABP5的上游m6A調(diào)控機(jī)制。由于在FABP5中預(yù)測到了豐富的m6A修飾位點(diǎn)，于是借助敲低不同m6A修飾酶，篩選到ALKBH5。此外，ALKBH5負(fù)向調(diào)節(jié)FASN水平。同時(shí)在ALKBH5過表達(dá)的細(xì)胞中敲低了FABP5，發(fā)現(xiàn)敲低FABP5抑制了ALKBH5的抗癌作用。這也表明FABP5正是ALKBH5的下游基因。
Fig.8 ALKBH5通過正調(diào)控FABP5發(fā)揮抗癌作用
綜上所述，本研究表明FABP5與FASN相互作用，通過激活泛素蛋白酶體途徑，導(dǎo)致FASN表達(dá)減少，脂質(zhì)積累減少，進(jìn)而抑制mTOR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞自噬。在FABP5缺失的情況下，脂質(zhì)堆積增加，最終加速CRC的進(jìn)展。該研究闡明了ALKBH5/FABP5/FASN/mTOR軸在調(diào)控CRC進(jìn)展中的關(guān)鍵作用，為治療該疾病提供了有前景的治療靶點(diǎn)。
吉滿助力
本研究中所用FABP5、FASN干擾和過表達(dá)質(zhì)粒均由吉滿生物提供。 了解更多質(zhì)粒構(gòu)建,病毒包裝,穩(wěn)轉(zhuǎn)株構(gòu)建,敲除細(xì)胞株,報(bào)告基因檢測等相關(guān)服務(wù)。歡迎訪問吉滿生物官網(wǎng)：www.news.ytakw.cn 免費(fèi)咨詢電話：400-627-9288
