PROCA11早期激活通过调控细胞存活与迁移促进前列腺癌神经内分泌表型转化

《iScience》：PROCA11 early activation fuels prostate cancer neuroendocrine traits by regulating cell survival and migration

本研究针对前列腺癌治疗中雄激素剥夺疗法(ADT)后肿瘤可塑性导致去势抵抗性前列腺癌(CRPC)和神经内分泌前列腺癌(NEPC)转化的关键科学问题，首次发现并系统阐明了长链非编码RNA PROCA11在ADT早期被快速激活并持续高表达于NE样细胞中的新机制。研究证实PROCA11通过调控细胞周期、凋亡抵抗和迁移能力，与CCAR2和CTNNA1等蛋白相互作用，重塑细胞黏附和细胞骨架，为前列腺癌谱系可塑性和治疗抵抗提供了新的理论依据和潜在靶点。

　　

前列腺癌作为男性常见的恶性肿瘤，其发生发展与雄激素及其受体(AR)信号通路密切相关。雄激素剥夺疗法(ADT)是目前晚期前列腺癌的主要治疗手段，但多数患者最终会发展为去势抵抗性前列腺癌(CRPC)，其中高达20%的病例会进一步转化为更具侵袭性的神经内分泌前列腺癌(NEPC)，导致5年生存率骤降至30%。这种肿瘤表型转换的背后，隐藏着肿瘤细胞巨大的可塑性潜能，而非遗传学因素，特别是长链非编码RNA(lncRNA)在这一过程中的动态调控作用仍知之甚少。

发表在《iScience》的这项研究深入探索了前列腺癌在ADT压力下发生神经内分泌转分化的早期分子事件。研究团队利用能够模拟CRPC和NEPC发生过程的LNCaP细胞模型，通过全面的转录组动态监测，发现了一个名为PROCA11的全新lncRNA在雄激素剥夺后迅速被激活，成为早期响应中最显著上调的lncRNA分子。

研究采用的主要技术方法包括：动态前列腺癌细胞模型的建立与表征；链特异性总RNA测序和CUT&RUN技术分析转录组和AR结合谱；单分子RNA荧光原位杂交(smiFISH)确定PROCA11亚细胞定位；功能获得与缺失实验结合实时细胞分析、流式细胞术评估表型；RNA亲和纯化联合质谱(RAP-MS)和RNA免疫共沉淀(RIP)筛选互作蛋白；并整合分析了TCGA、GTEx等公共数据库的临床样本数据。

RESULTS

Characterization of the dynamic transcriptomic atlas revealed PROCA11, a lncRNA rapidly induced by androgen deprivation in prostate cancer cells

研究人员建立了模拟ADT早期响应和NE表型获得的动态细胞模型，通过RNA测序分析发现在雄激素剥夺条件下，964个lncRNA显著上调。经过多步筛选，鉴定出15个未注释的lncRNA，其中PROCA11表达上调最为显著。分子克隆鉴定出PROCA11存在三种主要异构体(V1、V2、V3)。CUT&RUN分析显示在雄激素存在条件下，AR结合于PROCA11启动子区，而在雄激素剥夺后AR解离，PROCA11转录被激活。

PROCA11 is an AR-repressed lncRNA transcriptionally activated early upon androgen deprivation and localized majorly in the nucleus

AR敲低实验证实PROCA11受AR转录抑制。新生转录本检测表明雄激素剥夺通过增强转录而非提高RNA稳定性诱导PROCA11表达。PROCA11的激活早于经典NE标志物ENO2，smiFISH显示其主要在核内定位，三种异构体在亚细胞分布上存在差异。

PROCA11 expression patterns in tumor tissues suggest its strong association with CRPC and NEPC onset

临床数据分析显示PROCA11在正常前列腺组织中低表达，而在高危前列腺癌、CRPC和NEPC肿瘤中显著高表达。特别是在治疗后转移性CRPC肿瘤中，PROCA11在AR阳性腺癌和AR阴性NEPC中均有表达，且高PROCA11水平与神经突触传递、激素合成、细胞黏附等通路基因富集相关。

PROCA11 is expressed in an ADT-naive tumor of the mixed adenocarcinoma and NE phenotype

单细胞转录组分析发现，在未经历ADT治疗的混合型肿瘤中，PROCA11在AR阳性腺癌细胞和NE细胞中均有表达，而在纯腺癌肿瘤中几乎不表达。表达PROCA11的腺癌细胞显示细胞周期相关基因上调，G2/M期细胞比例增加。

PROCA11 regulates cell proliferation and NE features through regulation of apoptosis, adhesion, and hormone metabolism genes

功能实验表明，过表达PROCA11三种异构体均能促进细胞增殖，而敲低PROCA11则导致G1期阻滞并增加凋亡。伤口愈合实验显示PROCA11过表达降低细胞迁移能力。转录组分析发现PROCA11影响激素代谢、cAMP和Ras信号通路，以及细胞黏附相关基因表达。

PROCA11 interacts with proteins regulating cell proliferation and adhesion

蛋白质组学筛选发现PROCA11与多种蛋白相互作用，包括细胞周期凋亡调节因子CCAR2和黏附连接蛋白CTNNA1。RIP实验验证了PROCA11与这两个蛋白的结合。在雄激素剥夺条件下，PROCA11过表达导致核内CCAR2蛋白水平降低。

讨论与结论

本研究首次系统揭示了PROCA11作为ADT早期响应lncRNA在前列腺癌神经内分泌转分化中的关键作用。PROCA11的转录受AR抑制，在雄激素剥夺后迅速激活，并通过与CCAR2和α-连环蛋白等相互作用，调控细胞存活、增殖和迁移，促进肿瘤细胞适应雄激素缺乏环境。研究提出了PROCA11作为支架RNA在细胞核内调控蛋白功能，在细胞质中影响黏附连接的新模式，为理解前列腺癌谱系可塑性和治疗抵抗提供了新视角，也为开发针对CRPC和NEPC的治疗策略提供了潜在靶点。

研究的局限性主要在于PROCA11在雄激素剥夺下的诱导表达在其他雄激素依赖性细胞系中难以验证，且缺乏合适的NE细胞模型进行深入研究。未来需要更多研究揭示PROCA11与蛋白质相互作用的动态性和功能重要性。