翻譯組測序揭示核糖體蛋白RPS15可作為食管癌中潛在治療靶點

食管鱗狀細胞癌(ESCC)是癌癥的主要組織學亞型,患者的發病率和死亡率較高,是一種常見的侵襲性惡性腫瘤,其分子機制和預后生物標志物尚不清楚。

2023年6月,中國醫學科學院劉芝華團隊在?Signal Transduction and Targeted Therapy(IF=39.3)在線發表題為“RPS15 interacted with IGF2BP1 to promote esophageal squamous cell carcinoma development via recognizing m6A modification”的研究,揭示了核糖體蛋白RPS15與 IGF2BP1通過識別m6A修飾相互作用進而促進食管鱗狀細胞癌的發生,并提出靶向RPS15的小分子抑制劑葉酸聯合DPP可以作為新的食管癌治療策略。

研究材料

人食管癌癥組織及癌旁組織、人ESCC細胞系、小鼠食管癌組織及對照等。

研究方法

Ribo-seq、RNA-seq、CoIP、免疫組化(IHC)、蛋白印跡(WB)、m6A qPCR、RIP-qPCR等。

研究思路

主要結果

1.確定關鍵分子:核糖體蛋白RPS15,其高表達與ESCC轉移及預后不良相關

研究構建了基于靶向核糖體大亞基蛋白(RPLs)和核糖體小亞基蛋白(RPSs)的 CRISPR SAM 系統模型,篩選ESCC轉移中發揮關鍵作用的核糖體蛋白,結合qPCR、IHC等驗證實驗,發現高水平的RPS15與食管癌患者的淋巴結轉移能力顯著正相關,且與食管癌患者的不良預后有關;體內、外功能實驗表明高水平的RPS15促進ESCC的進展與轉移。

圖1 促轉移核糖體蛋白(RPs)篩選示意圖

2.確定目標分子功能:RPS15選擇性增強p38 MAPK和E2F通路相關基因的翻譯效率

通過Ribo-seq(諾禾致源提供Ribo-seq建庫測序服務)與轉錄組關聯分析,結果表明:高水平的RPS15增強了p38 MAPK通路基因的翻譯效率,以及E2F通路中的參與細胞周期和細胞分裂相關基因的翻譯效率。研究認為:RPS15高表達對E2F和MAPK通路中編碼基因的轉錄本翻譯效率具有選擇性增強的影響。研究進一步通過p38 MAPK抑制劑(SB203580)測試了RPS15在ESCC惡性表型中的調節作用:RPS15的過表達顯著增加了ESCC細胞的遷移和侵襲能力。

圖2 細胞核糖體圖譜示意圖

3.機制探究:RPS15通過IGF2BP1與MAPK14和MKK6 mRNA轉錄本的直接結合調節p38 MAPK通路

免疫沉淀、銀染、質譜、分子對接模型等表明RPS15通過其D82位氨基酸位點與IGF2BP1(m6A閱讀蛋白)的KH3-4結構域直接結合,增強了整體蛋白質翻譯,并選擇性地增強了MAPK途徑基因轉錄本的翻譯。結合RIP-seq數據分析結果、m6A qPCR 實驗及RIP-qPCR實驗表明,IGF2BP1以m6A依賴的方式識別并結合MAPK14和MKK6 mRNA 3′UTR區。進一步結合蛋白印跡等驗證實驗,發現RPS15促進了p38 MAPK通路核心蛋白的翻譯效率,促進ESCC細胞的增殖和轉移。最后,在明確RPS15的惡性功能及分子機制的基礎上,研究進一步探究了靶向RPS15成藥的可能性。通過篩選一個已上市的藥物數據庫,結合體內、外篩選驗證,最終發現葉酸(T0062)促進RPS15降解從而對ESCC具有治療作用,并通過與DDP(順鉑)聯合可增強這種作用。

圖3 IGF2BP1 RIP-seq數據的m6a峰在MAPK14和MKK6 mRNA轉錄本中的分布

本研究確定了核糖體蛋白RPS15對食管癌進展的促進作用:RPS15與IGF2BP1的KH3-4結構域相互作用,IGF2BP1直接結合并識別MAPK14和MKK6 mRNA 3′UTR區,并促進p38 MAPK通路核心蛋白的翻譯。此外葉酸抑制RPS15、IGF2BP1敲除或SB203580治療將通過p38 MAPK信號通路抑制ESCC轉移和增殖。研究結果表明RPS15有望成為ESCC患者新的治療靶點。

圖4 RPS15和IGF2BP1通過p38 MAPK途徑對ESCC進展的貢獻
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