肿瘤内源性白细胞介素-1β前体通过RACK1/RhoA轴驱动细胞骨架重塑促进转移的"兼职"功能

《Nature Communications》：A moonlighting function of tumoral interleukin-1β precursor promotes metastasis via RACK1-mediated actin remodeling

本研究针对头颈鳞癌（HNSCC）中高表达的IL-1β前体（Pro-IL-1β）的非经典功能展开探索，发现其通过结合支架蛋白RACK1抑制泛素化降解，激活RhoA信号通路，诱导肌动蛋白重构进而促进肿瘤转移。研究不仅揭示了Pro-IL-1β的"兼职"作用机制，还筛选到天然化合物Q3MG可靶向降解Pro-IL-1β并抑制转移，为靶向肿瘤内源性前体蛋白的疗法提供了新策略。

　　

在肿瘤微环境研究中，白细胞介素-1β（IL-1β）作为关键炎症因子已被广泛证实可促进癌症进展。然而，其无活性的前体形式——Pro-IL-1β在肿瘤细胞内的功能却长期被忽略。传统观点认为，Pro-IL-1β仅作为成熟IL-1β的"储存库"，需经caspase-1切割活化后才能发挥生物学作用。但近年来多项临床研究提示，直接靶向细胞外IL-1β的疗法（如canakinumab）在部分癌症临床试验中未达到预期疗效，这促使科学家重新思考：肿瘤细胞内大量存在的Pro-IL-1β是否具有不依赖于成熟IL-1β的独立功能？

发表于《Nature Communications》的这项研究首次揭示，在头颈鳞癌（HNSCC）细胞中，Pro-IL-1β通过一种全新的"兼职"（moonlighting）机制直接调控肿瘤转移。研究人员发现，HNSCC肿瘤样本中Pro-IL-1β显著高表达，且其水平与远处转移和不良预后正相关。机制研究表明，细胞内Pro-IL-1β可直接与支架蛋白RACK1结合，阻断UBE2T介导的RACK1泛素化降解，从而稳定RACK1蛋白并激活下游RhoA/ROCK信号通路，最终诱导肌动蛋白细胞骨架重组和伪足形成，促进肿瘤细胞侵袭转移。

为验证这一机制，团队通过基因敲除、点突变构建（非切割型Pro-IL-1β）及动物模型实验，证实Pro-IL-1β的促转移功能完全不依赖于其切割为成熟IL-1β。更引人注目的是，研究通过高通量虚拟筛选发现天然化合物Quercetin 3-O-(6"-O-malonyl)-β-D-glucoside（Q3MG）可直接结合Pro-IL-1β并促进其溶酶体降解，在体外和体内实验中均表现出显著抑制转移的效果。

关键技术方法

研究整合临床样本分析（90例HNSCC组织）、细胞模型（HK1、FaDu等鳞癌细胞）和动物模型（尾静脉肺转移、舌原位淋巴转移），采用超级增强子分析、CRISPR/dCas9-KRAB增强子干预、蛋白质相互作用筛选（BioID）、分子对接、热位移实验（CETSA）及体外泛素化分析等关键技术，明确ΔNp63α依赖的超级增强子驱动IL1B转录，Pro-IL-1β通过直接结合RACK1抑制其降解的分子机制。

研究结果

1. Pro-IL-1β高表达与HNSCC转移和不良预后相关

通过对TCGA数据库和临床样本分析，发现IL1B mRNA和Pro-IL-1β蛋白在HNSCC组织中显著升高，且蛋白水平与晚期T分期、远处转移和不良总生存率密切相关。

2. Pro-IL-1β以不依赖于细胞因子的方式促进HNSCC细胞迁移和侵袭

功能实验表明，敲低或敲除Pro-IL-1β显著抑制肿瘤细胞迁移和侵袭，而过表达野生型或非切割型Pro-IL-1β则显著增强该表型。添加外源性IL-1β（≤10 pg/mL）或IL-1受体拮抗剂均不影响表型，证实Pro-IL-1β的细胞自主性功能。

3. Pro-IL-1β通过激活RhoA-ROCK信号诱导细胞骨架重塑

扫描电镜和免疫荧光显示，Pro-IL-1β促进伪足形成和F-肌动蛋白聚合。分子机制上，Pro-IL-1β特异性激活RhoA而非RAC1/CDC42，且该过程可被ROCK抑制剂Y27632或细胞松弛素B逆转。

4. Pro-IL-1β结合并稳定RACK1蛋白

通过BioID筛选和Co-IP验证，发现Pro-IL-1β直接结合RACK1，抑制UBE2T介导的RACK1泛素化降解，延长其半衰期。临床样本中RACK1蛋白水平与Pro-IL-1β呈正相关。

5. RACK1稳定化介导Pro-IL-1β诱导的RhoA激活和转移

敲低RACK1可逆转Pro-IL-1β引发的RhoA激活、细胞骨架重构及转移表型。动物实验进一步证实RACK1是Pro-IL-1β促转移的关键介质。

6. Q3MG靶向Pro-IL-1β蛋白并抑制HNSCC转移潜能

虚拟筛选获得的Q3MG可直接结合Pro-IL-1β，促进其溶酶体降解，并显著抑制肿瘤细胞转移，且该作用依赖于Pro-IL-1β的存在。

结论与意义

本研究突破了"Pro-IL-1β无生物学功能"的传统认知，揭示了其作为支架蛋白调控RACK1/RhoA轴的全新"兼职"机制，为理解肿瘤内源性蛋白的非经典功能提供了新范式。从转化医学角度看，研究不仅阐明了HNSCC转移的新机制，还提出了靶向细胞内Pro-IL-1β的治疗策略，为克服现有IL-1β靶向疗法的局限性提供了新方向。

值得注意的是，该研究并未否定细胞外IL-1β在肿瘤中的作用，而是强调肿瘤细胞内前体蛋白的独立功能，提示针对不同细胞定位的IL-1β形式需采取差异化治疗策略。未来，基于Pro-IL-1β-RACK1互作界面开发小分子抑制剂，或与免疫疗法联合应用，可能为转移性HNSCC患者带来新的希望。