Menin：维持肺癌细胞内稳态的关键 “管家”

为探究 lysosome 和 mitochondria 基因转录的表观遗传机制，研究人员聚焦 menin，发现其对维持细胞器稳态至关重要。

　　

在细胞的微观世界里，溶酶体（Lysosome）和线粒体（Mitochondria）就像两个忙碌的 “管家”，它们维持着细胞的正常运转。溶酶体负责清除细胞内的垃圾和废物，线粒体则为细胞提供能量。然而，这两个 “管家” 的工作是如何被精细调控的呢？长期以来，科学家们对溶酶体和线粒体在应激条件下的激活机制有了不少了解，但对于它们基因表达的表观遗传调控机制却知之甚少。

肺癌，作为全球范围内严重威胁人类健康的恶性肿瘤，其发病机制复杂多样。深入探究肺癌细胞内的分子调控机制，对于寻找新的治疗靶点和策略至关重要。在这样的背景下，厦门大学的研究人员开展了一项关于 menin 在肺癌中作用的研究，相关成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上。

研究人员用到了多种关键技术方法。在动物实验方面，构建了多种基因型的小鼠模型，如野生型（WT）、肺泡 II 型细胞（ATII）特异性 Men1 敲除（KO）、ATII 特异性 Kras^G12D突变以及二者结合的模型等。通过对这些小鼠模型的研究，观察相关基因表达变化及疾病发展情况。在细胞实验中，进行了 RNA 测序（RNA-Seq）、染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）、蛋白质免疫印迹（Western blotting）等实验，从基因转录、蛋白质表达以及表观遗传修饰等多个层面进行深入分析。同时，运用透射电子显微镜（TEM）观察细胞和细胞器的形态，利用各种荧光染色和探针技术检测相关指标，如溶酶体的功能、线粒体膜电位等。此外，还使用了多种细胞系，包括 A549、NCI-H157、16-HBE 等，从不同角度验证研究结果。

研究结果如下：

1. Menin 维持溶酶体酶表达和功能：通过分析癌症基因组图谱（TCGA）中 537 例肺腺癌标本的转录组数据，发现 MEN1 低表达组中一些溶酶体基因显著低于 MEN1 高表达组。KEGG 分析显示 MEN1 表达与溶酶体途径显著相关。在 A549 细胞中进行 RNA-Seq 实验进一步证实，MEN1 敲低（KD）会下调某些溶酶体基因。通过多种实验方法，如 Western blotting、RT-qPCR、TEM、免疫荧光（IF）染色等，发现 Men1 在 KRAS^G12D驱动的肺癌中调节特定溶酶体基因的转录，且 Men1 缺失会导致溶酶体功能严重受损。

2. MEN1 缺失抑制自噬通量：自噬通量的完成依赖于完整的溶酶体功能。研究发现，MEN1-KD 抑制了自噬体的形成，且这种调节方式不依赖于 mTORC1 和 AMPK 通路。通过对 TCGA-LUAD 和 A549 细胞的转录组分析、RT-qPCR 以及 Western blotting 等实验，证实 Men1 通过调节关键自噬效应分子的表达来调控自噬通量，且在体内实验中也得到了验证。

3. Menin 通过 H3K4me3 维持溶酶体基因表达：MLL 介导的 H3K4me3 重塑是 Menin 调节基因转录的重要表观遗传机制。研究表明，Menin 依赖 MLL 调节某些溶酶体和自噬基因的转录。通过使用 MI-3 抑制剂、siRNA 介导的 MLL1 或 MLL4 敲低实验，以及 ChIP-seq、ChIP-qPCR 等实验，证实 Menin 介导的 H3K4me3 是调节特定溶酶体和自噬基因转录的表观遗传机制，且该调节机制独立于经典的 mTORC1 通路。

4. Menin 表观遗传调控 TFE3：TFE3 和 TFEB 是直接控制溶酶体和自噬基因表达的重要转录因子。研究发现，Menin 虽不与 TFE3 和 TFEB 相互作用，但能通过 MLL 介导的 H3K4me3 调节 TFE3 的转录。TFE3 的表达变化会影响溶酶体基因的转录，表明 Menin 对溶酶体基因的转录调控部分依赖于对 TFE3 的调控，且该调控机制不依赖于 mTORC1。

5. Loss of menin 导致线粒体功能障碍：Menin 缺失会导致线粒体形态改变，如嵴和体积减少，线粒体膜电位降低，mtDNA 完整性受损，线粒体呼吸功能受抑制，且抑制了线粒体自噬（Mitophagy）。研究还发现，Menin 通过依赖溶酶体的机制和直接调节 TFAM 来维持线粒体功能，且 Menin 对溶酶体和自噬基因的调节存在细胞特异性。

6. Loss of menin 导致肺癌代谢物积累：Menin 缺失导致 MEN1-KD A549 细胞中电子致密颗粒增加，出现糖原和蛋白质沉积，细胞内活性氧（ROS）水平升高，DNA 损伤增加。建立的 Men1^f/f;Ubc-Cre（Men1^Δ/Δ）小鼠模型出现典型肺癌形态，且在肺癌组织中，溶酶体和线粒体相关蛋白表达下调。SP2509 可有效恢复因 Men1 缺失而下调的基因表达，减轻 DNA 损伤。此外，Menin 对溶酶体和线粒体基因的调节不依赖于 P53-RB1 通路。

研究结论和讨论部分指出，Menin 是一种新型的转录调节因子，通过表观遗传机制直接控制溶酶体和线粒体基因的表达。Menin-MLL 调节的 H3K4me3 重塑是维持机体发育和内稳态的保守表观遗传机制，其功能障碍可能导致多种疾病。Menin 在 KRAS 激活的细胞中对溶酶体和自噬基因的调节作用更为显著，Men1 缺失可能通过抑制溶酶体功能和线粒体自噬，促进 KRAS 诱导的肺癌发生发展。此外，Menin 对溶酶体和线粒体功能的调节存在细胞特异性，其与内质网相关基因的关系也值得进一步研究。这项研究揭示了 Menin-MLL 介导的 H3K4me3 重塑在维持细胞器稳态中的重要生物学和机制意义，为肺癌的治疗提供了新的潜在靶点和理论依据。