刘默芳课题组发表miRNA调控肝癌糖代谢的机制

　　

糖代谢重编程是癌症的基本特征，被称为Warburg效应。癌细胞能将它们的能源从氧化磷酸化迅速地调整为糖酵解代谢，达到在缺氧环境下高效增殖的目的，但我们尚未了解清楚其中的这种转化机制。The EMBO journal于9月7日在线发表了中科院上海生化细胞所刘默芳课题组关于缺氧条件下肝癌细胞糖代谢的研究成果。（miRNA agomir、mimics、inhibitor及siRNA由锐博生物提供）

研究者缺氧处理人肝癌细胞株SMMC-7721和Hep3B，检测它们38个癌症相关的miRNA的表达，结果显示有5个在两株细胞里共同下调的miRNA，其中miR-199a下调最显著，转染miR-199a mimics则可以挽救缺氧应激对葡萄糖积累和乳糖合成的影响。miR-199a于两个位点编码，其中位点2即mir-199a-2是主要编码基因，它与mir-124都位于同一条lncRNA——DNM3os上。研究者发现miR-214会随着DNM3os在缺氧肝癌细胞中的增加而增加，但是miR-199a却会减少。Northern blot显示miR-199a成熟体和前体均减少，但pri-miR-199a在缺氧Hep2B细胞中增加，表明缺氧条件选择性地抑制了肝癌细胞中pri-miR-199a的成熟过程。于是研究者敲降了一系列已报道能抑制miRNA的RNA结合蛋白，发现只有敲降HuR能完全挽救缺氧对miR-199a的抑制。缺氧条件能促进HuR与pri-miR-199a结合，抑制pri-miR-199a的成熟过程，影响葡萄糖代谢和肿瘤发生。

 
转染所示的各种靶基因siRNA以及srambled siRNA（阴性对照），只有HuR-siR（绿色）能完全挽救缺氧Hep3B细胞中miR-199a的表达

软件预测miR-199a的靶基因为Warburg效应的两个关键糖酵解基因Hk2和Pkm2。研究者使用miR-199a mimics进行了荧光素酶报告实验、免疫荧光实验、Western blot，证明Hk2和Pkm2确实是miR-199a靶基因。除此以外，研究者发现miR-199a还有另一个途径抑制Hk2和Pkm2：靶向编码O2调节元件HIF-1的基因HIF-1a。研究者随后证实了miR-199a:Hk2/Pkm2轴在肝癌细胞中起着调节糖代谢及控制肿瘤发生的重要作用，且在体内被缺氧条件调节。研究者对荷肝肿瘤的小鼠系统地注射miR-199a agomir，有限地抑制了肿瘤生长。

 
转染cy3荧光标记的miR-199a mimics（红色）进SMMC-7721细胞后，内源HK2及PKM2（绿色）显著减少

 
皮下移植SMMC-7721细胞到NOD-SCID小鼠，2周后尾微静脉注射胆固醇修饰及Cy3荧光标记的miR-199a agomir（使用脂质给药试剂），每3天一次，共7次。三周后进行microPET/CT成像，agomiR-199a处理后肝肿瘤吸收的[18F]FDG（氟代脱氧葡萄糖）减少，即肿瘤生长减缓

 
缺氧促进了HuR与pri-miR-199a结合，阻断miR-199a成熟，miR-199a的下调参与促糖代谢的缺氧效应

此研究揭示了缺氧促进癌细胞糖酵解的新机制，发现了miR-199a是癌细胞糖代谢的重要调控因子，为靶向肝癌肿瘤糖酵解和肿瘤生长提供了新的潜在药靶分子。在本研究中，锐博生物提供的miRNA agomir、mimics、inhibitor及siRNA表现出优异的实验结果，是研究者们进行miRNA功能研究的最佳选择。

原文：Zhang LF, Lou JT, Lu MH, Gao C, et al. Suppression of miR-199a maturation by HuR is crucial for hypoxia-induced glycolytic switch in hepatocellular carcinoma. EMBO J. 2015 Sep 7. pii: e201591803.

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