📝“剪接因子筛出一堆,哪个才是真凶?”胃癌中异常剪接泛滥,但连接“表观遗传”与“致癌剪接”的具体分子桥梁一直模糊不清。
📝郑州大学董子钢教授、郭志平教授联合团队在《JECCR》发表题为“hnRNPU-mediated pathogenic alternative splicing drives gastric cancer progression”的研究,首次揭示FTO通过m⁶A-YTHDF3轴稳定hnRNPU mRNA,进而促进MET外显子14跳跃产生致癌变体MET-Δe14,驱动胃癌增殖的完整通路。研究进一步发现FTO抑制剂甲氯芬那酸在CDX和PDX模型中均有效抑制胃癌,为胃癌提供了“剪接调控”新靶点和“老药新用”治疗策略。
标题:hnRNPU介导的致病性可变剪接驱动胃癌进展
发表期刊:Journal of Experimental & Clinical Cancer Research
发表时间:2025年1月17日
影响因子:IF12.8/Q1
可变剪接是增强转录组和蛋白质组多样性的关键过程,致病性AS事件与肿瘤进展密切相关。本研究旨在探讨AS在胃癌中的作用及调控机制,聚焦剪接因子hnRNPU的功能及其与m⁶A修饰的关联。
图解摘要
细胞与分子:shRNA敲低/过表达hnRNPU/FTO→MTT+克隆形成+软琼脂验证功能;RIP+RNA pull-down+MeRIP-qPCR+mRNA稳定性解析m⁶A机制;RNA-seq+RIP-seq+AS分析锁定MET剪接靶标。
动物模型:CDX+PDX+Fto-cKO小鼠+MNU化学诱导胃癌。
数据分析:TCGA SpliceSeq/GEO/WGCNA筛选核心剪接因子;TCGA生存分析验证预后关联。
筛选策略新颖:首次结合WGCNA模块基因与已知剪接因子库,从生信角度精准“抓捕”hnRNPU,避免了盲目筛选。
机制链条完整:绘制了FTO→hnRNPU mRNA稳定→MET exon 14 skipping→GC进展 的完整信号轴,将m6A修饰与剪接调控直接串联。
转化意义明确:证实FTO抑制剂MA在体内外能有效抑制该轴,提供了老药新用的潜在策略。
hnRNPU是胃癌中的关键剪接因子
TCGA SpliceSeq分析显示胃癌(以及结直肠癌、肺癌、食管癌)中AS事件较正常组织显著富集(图1A)。
WGCNA识别出1041个hub基因,与RBPDB剪接因子数据库取交集得49个重叠蛋白,按p值排序,hnRNPU、RBM23、TNKS2位列前三。三者都在胃癌中高表达,但只有hnRNPU与预后显著相关(图1F)。
hnRNPU在胃癌组织中mRNA和蛋白水平均显著上调,且与淋巴结转移、肿瘤大小、临床分期正相关(图1H-N)。
图1. hnRNPU被鉴定为GC中可变剪接事件的关键调控因子
生信可借鉴点:WGCNA不直接看差异表达,而是看基因间的共表达网络,能发现“低调但关键”的调控因子。WGCNA+外部数据库交集的筛选策略对发现新型疾病调控因子非常有效。
hnRNPU促进胃癌进展的体内外实验
hnRNPU在胃癌细胞系中较正常胃上皮细胞高表达(图2A),在7对胃癌/癌旁组织中蛋白水平上调(图2B)。
shRNA敲低hnRNPU显著抑制HGC27/N87的MTT增殖、克隆形成和软琼脂锚定非依赖生长(图2D-I),过表达则促进AGS细胞增殖克隆(图2J-M)。CDX模型:shhnRNPU组肿瘤重量和体积显著缩小(图2N-P)。
图2. hnRNPU在体外和体内均能促进胃癌进展
FTO通过m⁶A修饰调控hnRNPU
胃癌组织hnRNPU的m6A修饰水平显著低于癌旁(图3A-B)。RIP和RNA pull-down证实只有FTO(而非ALKBH5)与hnRNPU mRNA结合(图3C-D)。FTO敲低后hnRNPU mRNA和蛋白下降(图3E-G),ActD chase实验显示mRNA降解加速(图3H-I)。
SRAMP预测6个潜在m6A位点,MeRIP-qPCR锁定site 5是FTO去甲基化的关键区域(图3K-L),突变site 5后FTO不再结合(图3M-N)。进一步鉴定YTHDF3(而非YTHDF1/2/IGF2BPs)是hnRNPU m6A的阅读蛋白(图3O-P),FTO/YTHDF3单独或联合敲低的结果一致(图3Q-R)。
图3. FTO被鉴定为靶向hnRNPU的m6A切除酶
机制的清晰度非常扎实:FTO→site 5去甲基化→YTHDF3识别→hnRNPU mRNA稳定,每个环节都做了独立验证。
FTO高表达与胃癌预后及体内模型验证
FTO蛋白和mRNA在胃癌组织/细胞中高表达(图4A-B),IHC和TCGA数据均确认(图4C-F)。高FTO表达与高级别、淋巴结转移、大肿瘤、差预后显著相关(图4G-J)。
Fto-cKO小鼠(条件性敲除)在MNU诱导胃癌模型中,肿瘤面积和重量显著低于WT(图4K-O),且hnRNPU的m6A水平在Fto-cKO小鼠中增高(图4P)——体内验证了FTO→hnRNPU m6A→hnRNPU稳定这个链条。
图4. FTO过表达与不良预后相关
FTO以m⁶A依赖方式促进胃癌进展
FTO敲低后总RNA m6A水平升高、细胞增殖和克隆形成受抑制(图5A-E),过表达则相反(图5F-J)。CDX模型:FTO敲低组肿瘤重量显著降低(图5K-L)
关键实验——FTO R96Q突变体(丧失去甲基化活性):FTO WT过表达降低hnRNPU m6A水平,R96Q突变体则与对照无差异(图5M-N),R96Q突变体的克隆形成能力也丧失(图5P-S)。这从酶学遗传层面直接证明了FTO的促癌作用依赖于其m6A去甲基化活性。
图5. FTO以m6A依赖性方式促进GC进展
hnRNPU调控MET exon 14跳跃
RNA-seq(hnRNPU敲低后转录组变化)+RIP-seq(hnRNPU直接结合的RNA)+AS事件PSI分析,三重交集→1529个共同基因→4个候选剪接靶标(图6A-H)。RIP和RNA pull-down确认hnRNPU与MET mRNA直接结合(图6I-J)。
MET PSI值高的患者预后更差(图6K),胃癌组织中MET PSI值高于癌旁(图6L),MET本身也在胃癌中高表达(图6M)。
图6. hnRNPU调控GC细胞中MET基因的外显子跳跃现象
三重筛选的核心优势:不是单看“表达变了”,还要看“是不是直接结合”和“剪接是不是真的变了”,才能判断是真正的剪接调控靶标。
MET exon 14跳跃的功能验证
RIP实验精确定位hnRNPU主要结合MET exon 14(图7A-C)。hnRNPU或FTO过表达增加MET外显子14跳跃的PSI值,敲低则相反(图7D-I)。
FTO WT过表达恢复hnRNPU敲低细胞的MET PSI值,但FTO R96Q突变体不能(图7J)。Fto-cKO小鼠肿瘤组织MET exon 14跳跃PSI显著低于WT(图7L-M)——体内验证FTO→MET剪接。MET-Δe14促进细胞增殖和克隆形成,而MET-L此效应。
图7. hnRNPU通过促进MET原癌基因转录本中外显子14的跳跃,增强胃癌细胞的增殖能力
回复实验:在hnRNPU敲低细胞中过表达MET-Δe14可恢复增殖和克隆形成能力,证明MET-Δe14是hnRNPU致癌功能的“下游效应器”。
TCGA分析发现ACTA2、AREG、BRCA1、DDX5、MSH6、PARP1在胃癌组织中的PSI值均升高,且高PSI值预测差预后(图8D-O)。GEPIA数据库确认hnRNPU、FTO、MET三者蛋白表达两两正相关(图8A-C)。
图8. GC预后相关AS事件的识别
MA在HGC27/N87中剂量依赖性抑制细胞增殖(图9B-D)。MA处理后hnRNPU mRNA下降、m6A水平升高、mRNA降解加速(图9E-G)。CDX和PDX两种小鼠模型均验证MA显著抑制肿瘤生长(图9H-M),且降低MET exon 14跳跃的PSI值(图9N-O)。
图9. 甲氯芬那酸作为FTO的选择性抑制剂,在体外和体内均能延缓胃癌进展
老药新用的临床转化优势明显——MA是已上市的非甾体抗炎药,安全性数据已有积累,临床前验证后进入临床试验的路径更短。
理论价值:首次阐明m⁶A修饰通过调控剪接因子影响胃癌可变剪接的机制。
临床启示:hnRNPU和MET exon 14跳跃可作为预后标志物,FTO抑制剂为潜在治疗药物。
局限性:MET之外的其他靶基因尚未完全明确,需进一步验证该轴在其他癌症中的普适性。
本研究揭示了FTO-hnRNPU-MET轴在胃癌中的关键作用:FTO通过去甲基化hnRNPU mRNA增强其稳定性,hnRNPU进而促进MET exon 14跳跃,最终驱动肿瘤进展。靶向该轴可能成为胃癌治疗的新策略。