組蛋白乳酸化調(diào)控肝癌細(xì)胞干性

肝癌是世界范圍內(nèi)最常見(jiàn)的腫瘤之一，也是腫瘤致死的主要原因之一。肝癌干細(xì)胞(LCSCs)被認(rèn)為直接參與調(diào)控肝癌的進(jìn)展、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移和耐藥，是肝癌的重要生物標(biāo)記物。去甲澤拉木醛（demethylzeylasteral，DML）是一種三萜類(lèi)化合物，提取自傳統(tǒng)藥材雷公藤。研究報(bào)道，DML及其衍生物可以抑制黑色素瘤、乳腺癌和膠質(zhì)瘤等多種腫瘤細(xì)胞的增殖，并且可以促進(jìn)胰腺癌和結(jié)直腸癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性。但是關(guān)于DML對(duì)LCSCs的作用及機(jī)制卻未見(jiàn)報(bào)道。

細(xì)胞代謝重編程是癌癥的主要標(biāo)志。乳酸從腫瘤細(xì)胞中的丙酮酸轉(zhuǎn)化而來(lái)，是眾所周知的能源和代謝副產(chǎn)物。然而，其在生理和疾病中的非代謝功能仍然未知。乳酸化修飾 (lactylation) 為芝加哥大學(xué)趙英明教授團(tuán)隊(duì)于2019年在Nature雜志首次報(bào)道的一種組蛋白翻譯后修飾，發(fā)揮著基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的功能。

最近，重慶大學(xué)團(tuán)隊(duì)在Pharmacological Research 期刊發(fā)表題名為：Demethylzeylasteral targets lactate by inhibiting histone lactylation to suppress the tumorigenicity of liver cancer stem cells文章。該研究發(fā)現(xiàn)DML通過(guò)下調(diào)組蛋白乳酸化水平，抑制LCSCs增殖和自我更新，誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡和周期阻滯。為肝癌的臨床診療提供更多理論依據(jù)。

1. 收集具有腫瘤干細(xì)胞特性的球狀細(xì)胞

首先，體外培養(yǎng)肝癌細(xì)胞系HCCLM3 和Hep3B，獲得了具有肝癌干細(xì)胞特征的球狀細(xì)胞(SFCs)。這群細(xì)胞具有自我更新和增殖能力，同時(shí)表達(dá)腫瘤干細(xì)胞標(biāo)記物CD133、CD90、CD44 和OCT3/4，這表明SFCs具有腫瘤干細(xì)胞特性。

2. DML以濃度依賴(lài)的方式抑制LCSC的增殖

然后，作者利用小分子藥物DML處理SFCs，發(fā)現(xiàn)DML以濃度梯度依賴(lài)的方式抑制肝癌細(xì)胞的增殖。DML處理后，干性標(biāo)志物CD133和CD44以及腫瘤支持基因CYLD的表達(dá)水平降低。這些發(fā)現(xiàn)表明DML顯著抑制LCSC的生長(zhǎng)和增殖。DML處理SFCs，流式檢測(cè)發(fā)現(xiàn)DML以濃度梯度依賴(lài)的方式誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞周期停滯在S期進(jìn)而抑制LCSC的增殖。流式檢測(cè)流式檢測(cè)發(fā)現(xiàn)DML以濃度梯度依賴(lài)的方式誘導(dǎo)肝癌細(xì)胞凋亡。DML還以濃度梯度依賴(lài)的方式抑制肝癌細(xì)胞EMT和遷移。

3. DML調(diào)節(jié)LCSC中的糖酵解/糖異生代謝途徑

為了探究DML調(diào)控LCSC的機(jī)制，作者應(yīng)該用RNA-seq探究DML影響的基因表達(dá)。測(cè)序結(jié)果顯示，DML誘導(dǎo)2361個(gè)基因表達(dá)上調(diào)和1729個(gè)基因表達(dá)下調(diào)。KEGG分析顯示，多種表達(dá)差異的基因富集在細(xì)胞代謝通路中。GC-MS實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)糖酵解/糖異生通路的代謝產(chǎn)物含量變化明顯，其中代謝物乳酸含量顯著降低。

4. DML通過(guò)降低LCSC的乳酸水平調(diào)節(jié)組蛋白乳酸化

之前研究表明，代謝物乳酸可以修飾組蛋白。因此，作者使用乳酸化修飾抗體對(duì)細(xì)胞中蛋白質(zhì)乳酸化水平進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示：DML處理后，H3K9和H3K56的乳酸化修飾水平顯著降低。使用乳酸直接處理細(xì)胞，可以提高組蛋白的乳酸化修飾水平，促進(jìn)細(xì)胞增殖和克隆形成，上調(diào)細(xì)胞周期相關(guān)蛋白的表達(dá)。

5. 體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證DML抑制肝癌生長(zhǎng)

最后，作者使用DML處理荷瘤小鼠，結(jié)果顯示DML可以在動(dòng)物體內(nèi)抑制肝癌細(xì)胞SFCs的增殖，且可以下調(diào)腫瘤細(xì)胞中乳酸含量和組蛋白的乳酸化修飾。

研究結(jié)果表明，DML通過(guò)抑制H3組蛋白乳酸化來(lái)抑制LCSC誘導(dǎo)的致瘤性，因此DML是肝細(xì)胞輔助治療的潛在候選藥物。該研究機(jī)制設(shè)計(jì)不夠深入，調(diào)控機(jī)制不明確，有后續(xù)研究?jī)r(jià)值。