可抑制结直肠癌进展和转移！北京大学合作发文：发现结直肠癌潜在治疗靶点

【导读】肝转移是结直肠癌（CRC）不良预后的主要因素。尽管有证据表明糖基化与转移有关，但靶向CRC肝转移的糖基化蛋白质组学研究却十分缺乏。

12月24日，北京大学与中国科学院研究人员合作共同在期刊《Advanced Science》上发表了研究论文，题为“N-glycosylation Modification of CTSD Affects Liver Metastases in Colorectal Cancer”，在这项研究中，研究人员识别出了原发性病变与配对肝转移病变间差异表达的糖基化蛋白质和糖基化位点，并进一步筛选出可能在结直肠癌肝转移中起关键作用的糖基化蛋白质——Cathepsin D（CTSD）。糖基转移酶复合物DDOST和STT3B可调节CTSD（一种蛋白酶）第263位点的糖基化修饰，从而影响CTSD蛋白酶分解ACADM的能力。ACADM可调节与铁死亡相关的蛋白质（ACSL4、SLC7A11和GPX4），进而影响结直肠癌细胞的侵袭和转移。这一新发现的机制为结直肠癌治疗提供了潜在的治疗靶点，并为控制结直肠癌进展和转移提供了新的见解。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202411740

背景介绍

01

结直肠癌（CRC）是全球前五大致死性癌症之一。在中国，CRC已成为第二大最常见的恶性肿瘤，超过许多发达国家的发病率，并呈现出令人担忧的趋势。尽管近年来对CRC的理解、诊断和治疗取得了进展，但CRC患者的预后仍然不佳。转移，尤其是肝转移，是这些患者预后不良的主要因素。25%的CRC患者在初次诊断时就已出现肝转移，15%-25%的患者在手术后因肝转移而复发。此外，90%患有肝转移的患者无法接受有效的治疗，导致5年生存率较低。对于IV期（TNM）患者，5年生存率仅为24%。因此，阐明CRC肝转移的机制对于改善患者预后至关重要。

糖基化在超过50%的天然蛋白质中发生，在蛋白质折叠、质量控制、稳定性、运输和功能方面发挥着关键作用。最近的研究表明，糖蛋白的N-糖基化在恶性肿瘤的转移中发挥着重要作用，促进细胞黏附的破坏和新生血管形成，以及信号转导途径的激活。研究发现，干扰素γ受体蛋白的稳定性在经过N-糖基化修饰后降低，从而抑制干扰素γR信号通路，促进结直肠癌细胞的免疫逃避。一项研究表明，神经肽受体1蛋白的N-糖基化修饰在Asn150或Asn261位点缺失时，可促进结直肠癌细胞的侵袭和转移。

然而，上述研究分散且为单个研究，无法阐明参与结直肠肝转移的关键N糖基化蛋白质。关于CRC的N糖基化蛋白质组学研究有限。该领域的研究仍处于起步阶段，尤其是在区分原发性病变和肝转移病变的N糖基化蛋白质方面。阐明原发性和肝转移病变的N糖基化蛋白质组学特征将有助于更好地理解CRC的肝转移分子机制。这项研究有望为识别肝转移治疗的新型治疗靶点提供重大的理论和实践价值。

N-糖基化修饰对CTSD的影响调节ACADM/铁死亡轴以促进结直肠癌进展

02

为了阐明CTSD的N糖基化修饰对下游蛋白质的影响，研究人员对CTSD野生型细胞和CTSD N263Q细胞进行了比较蛋白质组分析。研究人员鉴定出在CTSD野生型细胞和CTSD N263Q细胞之间有差异表达的蛋白质共391个。鉴于CTSD的蛋白酶活性，研究人员对仅与CTSD野生型相互作用的蛋白质集和DEPs进行了交集分析。该分析共产生了8个候选分子：ACADM、PRDX3、ALDH2、EHHADH、DHCR7、TGFB1I1、IDH2和ALDH1A1。

CTSD蛋白酶可能降解ACADM

与正常组相比，肿瘤组中ACADM和ALDH1A1的表达水平显著下调，而DHCR7的表达水平在肿瘤组中显著上调。Kaplan-Meier生存分析显示，ACADM和PRDX3的表达水平与生存预后显著相关。研究人员研究了候选分子与转移（TNM分期）之间的联系。结果表明，随着恶性程度的增加，ACADM的表达水平逐渐降低，这表明它与肝转移的联系更为紧密。因此，研究人员选择了ACADM进行进一步分析。

当CSTD WT和CTSD N263Q细胞表现出相似的CTSD表达水平时，研究人员观察到CTSD N263Q细胞的ACADM水平高于CSTD WT细胞。共免疫沉淀分析显示，ACADM与CTSD WT存在显著的相互作用，而与CTSD N263Q变异体未观察到此类相互作用。

研究人员采用免疫组织化学技术评估了90例CRC组织和相应邻近正常组织中CTSD和ACADM的阳性表达分数。分析结果显示，CTSD和ACADM的表达水平呈负相关。多重免疫荧光染色试验表明CTSD和ACADM存在共定位现象。这些结果进一步证实，CTSD在263位点的N-糖基化修饰会影响CTSD蛋白酶对ACADM的蛋白酶解。

研究人员主要分析了铁死亡蛋白ACSL4、SLC7A11和GPX4的表达水平。CTSD N263Q细胞中铁死亡相关蛋白（SLC7A11和GPX4）的表达水平低于CTSD WT细胞。ACADM表达水平与ACSL4表达水平呈正相关，与SLC7A11、GPX4表达水平呈负相关。因此，ACADM和CTSD 263残基的n -糖基化修饰调节铁死亡相关蛋白ACSL4、SLC7A11和GPX4的表达水平。

过表达ACADM可抑制SW480和SW620细胞的增殖和侵袭。在CTSD中敲低N -糖基转移酶STT3B和DDOST后，CTSD WT细胞的侵袭和增殖能力显著降低，这与CTSD N263Q和CTSD N263Q/N134Q细胞的观察结果一致。这些发现重申了ACADM， STT3B和DDOST通过调节CTSD N-糖基化来调节CRC细胞的生物学行为。因此，由N -糖基转移酶复合物STT3B和DDOST通过在263位点添加N -糖基化修饰来调节CTSD，介导ACADM/铁死亡相关通路轴，进而影响CRC细胞的侵袭能力。

结论

03

综上，CTSD第263位残基的N-糖基化修饰可能影响结直肠癌的肝转移。

【参考资料】

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202411740

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