背景與簡介

2024年7月19日，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院張必翔教授團(tuán)隊(duì)，在《Cancer communications》雜志上發(fā)表了題為“Targeting N4-acetylcytidine suppresses hepatocellular carcinoma progression by repressing eEF2-mediated HMGB2 mRNA translation”的研究論文。這項(xiàng)研究表明NAT10介導(dǎo)的mRNA ac4C修飾通路在調(diào)節(jié)肝細(xì)胞癌的惡性進(jìn)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，并提示通過靶向該通路是治療肝細(xì)胞癌的潛在新策略。

肝細(xì)胞癌（Hepatocellular Carcinoma, HCC）作為全球癌癥相關(guān)死亡率的第四主要原因，其高病死率已引起廣泛關(guān)注。盡管晚期肝細(xì)胞癌的藥物治療已經(jīng)取得顯著進(jìn)展，但即便采用最有效的治療手段，患者的中位生存期仍然不足2年。因此，迫切需要確定肝細(xì)胞癌診斷和治療的新型生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。N4-乙酰胞苷（ac4C）作為一種新型的mRNA修飾，在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中通過其相關(guān)的乙酰轉(zhuǎn)移酶NAT10調(diào)節(jié)mRNA翻譯起著至關(guān)重要的作用，然而，在肝細(xì)胞癌中對ac4C修飾的研究尚不充分。

這項(xiàng)研究證實(shí)了ac4C修飾及其修飾酶NAT10在肝癌組織中的高表達(dá)，且NAT10的高表達(dá)與肝癌患者較差的臨床病理特征及生存預(yù)后密切相關(guān)。通過一系列體內(nèi)和體外功能學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究者發(fā)現(xiàn)NAT10和ac4C的高表達(dá)促進(jìn)了肝癌的進(jìn)展，這提示NAT10/ac4C可能成為潛在的肝癌診斷和治療的分子靶標(biāo)。

為了闡明NAT10/ac4C促進(jìn)肝癌進(jìn)展的具體機(jī)制，研究者對NAT10敲低穩(wěn)轉(zhuǎn)細(xì)胞系進(jìn)行了acRIP-seq、Ribo-seq和RNA-seq測序。結(jié)果顯示，敲低NAT10后肝癌細(xì)胞中含有ac4C修飾的轉(zhuǎn)錄本數(shù)量顯著減少，且這些轉(zhuǎn)錄本的翻譯效率受到明顯抑制。

圖1. ac4C調(diào)控肝癌細(xì)胞內(nèi)mRNA翻譯

mRNA修飾通常通過特定的識(shí)別蛋白調(diào)控轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)，而迄今為止尚未見關(guān)于ac4C特異性結(jié)合蛋白的報(bào)道。研究者通過ac4C修飾探針進(jìn)行RNA pulldown鑒定，首次發(fā)現(xiàn)eEF2和SRP68是ac4C修飾特異性識(shí)別蛋白。進(jìn)一步研究確認(rèn)了eEF2參與了對HMGB2翻譯的調(diào)控。

為了尋找ac4C特異性抑制劑，研究者通過基于NAT10 G641位點(diǎn)結(jié)構(gòu)的虛擬篩選發(fā)現(xiàn)了Panobinostat，這是一種能夠直接與NAT10的催化口袋（G641）結(jié)合的先導(dǎo)化合物。通過SPR、CETSA和DARTS等實(shí)驗(yàn)，研究者證明了Panobinostat與NAT10的有效結(jié)合。隨后，作者進(jìn)一步證實(shí)，Panobinostat可以強(qiáng)力抑制肝癌細(xì)胞中總RNA和mRNA上的ac4C修飾水平。這些結(jié)果表明Panobinostat能夠有效抑制NAT10的ac4C乙酰轉(zhuǎn)移酶活性。更為重要的是，研究者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Panobinostat在體外和體內(nèi)均表現(xiàn)出良好的抗肝癌療效。這些證據(jù)充分證明了Panobinostat具有顯著的肝癌療效，因此有望作為一種潛在的NAT10/ac4C抑制劑用于進(jìn)一步的臨床研究。

圖2. NAT10通過NAT10-ac4C/eEF2-HMGB2促進(jìn)肝細(xì)胞癌的增殖和轉(zhuǎn)移

這項(xiàng)研究成功鑒定了真核延伸因子2（eEF2）作為一種新的ac4C結(jié)合蛋白，證實(shí)其能夠促進(jìn)N4-乙酰胞苷修飾的mRNA翻譯延伸。此外，本研究詳細(xì)闡明了NAT10介導(dǎo)的ac4C修飾在肝細(xì)胞癌中的生物學(xué)作用，并發(fā)現(xiàn)Panobinostat是NAT10/ac4C的有效抑制劑，可有效抑制肝細(xì)胞癌的發(fā)生和發(fā)展。

作者介紹

華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院肝臟外科中心陳孝平院士，張必翔教授，丁則陽教授為本論文通訊作者。同濟(jì)醫(yī)院博士研究生劉海靈為本論文第一作者。

參考文獻(xiàn)：

Liu H, Xu L, Yue S, et al. Targeting N4-acetylcytidine suppresses hepatocellular carcinoma progression by repressing eEF2-mediated HMGB2 mRNA translation.?Cancer Commun?(Lond). Published online July 19, 2024. doi:10.1002/cac2.12595