核仁蛋白Fibrillarin通过EZH2介导的Scribble表达调控维持上皮完整性的新机制

《Cell Reports》：Fibrillarin regulates epithelial integrity via EZH2-mediated modulation of scribble expression

本刊推荐：为揭示上皮完整性丧失如何驱动肿瘤转移，研究人员聚焦核仁蛋白Fibrillarin (FBL) 的功能。研究发现，FBL缺失导致EZH2从核仁易位至核质，通过增加SCRIB启动子区域H3K27me3沉积抑制Scribble表达，进而破坏E-cadherin介导的细胞连接，诱导上皮-间质转化(EMT)并促进肿瘤转移。该研究首次揭示了FBL-EZH2轴在维持上皮稳态中的关键作用，为癌症治疗提供了新靶点。

　　

上皮组织是人体内部与外部环境之间的重要屏障，其结构的完整性对于维持组织功能和防止疾病发生至关重要。上皮细胞通过E-cadherin等粘附分子紧密连接在一起，形成具有极性的细胞层。然而，在癌症发展过程中，上皮细胞会经历一种称为上皮-间质转化(EMT)的生物学过程，丧失其特有的"铺路石"形态，获得迁移和侵袭能力，从而促进肿瘤转移。尽管科学家们已经认识到EMT在癌症转移中的关键作用，但调控这一过程的精确分子机制，特别是核内特殊结构如何参与其中，仍有待深入探索。

在这项发表于《Cell Reports》的研究中，Santam Saha、Balaji A.K.等研究人员将目光投向了核仁——这个传统上被认为是核糖体合成工厂的细胞器。他们重点关注了核仁蛋白Fibrillarin (FBL)，这是一个在rRNA生物合成中起关键作用的甲基转移酶。有趣的是，先前的研究发现FBL在多种癌症中表达异常，但其在上皮完整性维持中的具体功能尚不明确。

为了回答这一科学问题，研究团队运用了多种先进的实验技术。他们通过RNA干扰技术在DLD-1结直肠癌细胞和MCF10A乳腺上皮细胞中敲低FBL表达，并利用RNA测序(RNA-seq)技术全面分析基因表达变化。通过基因集富集分析(GSEA)，研究人员发现FBL缺失显著影响细胞粘附和EMT相关通路。在机制探索方面，团队采用了染色质免疫共沉淀(ChIP)技术分析组蛋白修饰变化，免疫荧光和细胞分馏技术观察蛋白质亚细胞定位，以及BioID2邻近标记技术验证蛋白质相互作用。此外，还通过划痕实验和Boyden小室实验评估细胞迁移能力，并利用小鼠异种移植模型验证FBL在体内肿瘤生长和转移中的作用。

FBL缺失破坏细胞间连接并改变细胞形态

研究人员发现，敲低FBL后，上皮细胞失去了典型的铺路石形态，变得细长且纺锤形。通过免疫荧光观察，他们发现E-cadherin从细胞膜内化到细胞质中，与早期内体标志物EEA1和循环内体标志物Rab11共定位增加，表明FBL缺失增强了E-cadherin的内吞和运输。这种内化作用可通过dynamin抑制剂Dynasore处理得到挽救，说明该过程依赖于clathrin介导的内吞作用。除了粘附连接蛋白E-cadherin，FBL缺失还影响了紧密连接蛋白ZO-1和occludin的定位。功能实验表明，FBL缺失显著增强了细胞迁移和侵袭能力。

FBL缺失下调Scribble表达，增强细胞迁移

RNA-seq分析显示，FBL缺失导致多种细胞粘附和极性相关通路失调，其中极性蛋白Scribble表达显著下调。免疫印迹和RT-qPCR验证了Scribble在蛋白和mRNA水平的降低。功能上，Scribble敲低增强了细胞迁移，而过表达Scribble可部分挽救FBL缺失引起的迁移表型。

FBL缺失增加抑制性组蛋白标记(H3K27me3)在Scribble启动子上的占据

通过分析公共ChIP-ATLAS数据和实验验证，研究人员发现SCRIB启动子区域富含活性标记H3K4me3和抑制性标记H3K27me3。FBL缺失后，EZH2和H3K27me3在SCRIB启动子上的占据显著增加。使用EZH2抑制剂GSK126处理可降低H3K27me3水平并挽救SCRIB表达，同时减少E-cadherin内化和细胞迁移。相反，过表达EZH2导致E-cadherin内化和细胞迁移增加。

EZH2在FBL缺失后从核仁易位至核质

细胞分馏和免疫荧光实验证实，FBL缺失后，EZH2从核仁易位至核质，尽管总EZH2蛋白水平不变。研究人员构建了RNA结合域缺失的FBL突变体(△RBD FBL)，发现破坏FBL-EZH2相互作用足以引起EZH2核仁定位减少和核质定位增加。

FBL介导的EZH2核仁滞留维持Scribble表达

通过BioID2 ChIP-qPCR技术，研究人员证实FBL缺失后，从核仁易位的EZH2被招募到SCRIB启动子。破坏FBL-EZH2相互作用导致E-cadherin内化、Scribble表达下调和细胞迁移增加，表明FBL通过滞留EZH2于核仁来维持Scribble表达和上皮完整性。

FBL缺失通过调节Scribble表达水平诱导EMT

长时间FBL缺失(72小时)诱导EMT，表现为间质标志物Snail1、Twist1、Zeb1和vimentin表达上调，上皮标志物E-cadherin和occludin表达下调。同时，Akt磷酸化水平增加，而H3K27me3水平降低。值得注意的是，Scribble在72小时时部分恢复表达，但主要定位于细胞质而非细胞膜。破坏FBL-EZH2相互作用加剧EMT表型，而Akt抑制剂GSK690693处理可挽救EMT。

FBL缺失增加肿瘤发生性和肺转移

体内实验表明，在NOD-SCID小鼠中，FBL缺失显著促进DLD-1细胞皮下肿瘤的生长和肺转移。肿瘤组织分析显示EZH2核仁定位减少，Scribble表达下调，H3K27me3水平增加，与体外实验结果一致。

本研究系统阐明了FBL在维持上皮完整性中的新功能，揭示了FBL-EZH2-Scribble轴在调控EMT和癌症转移中的核心作用。研究发现不仅扩展了对核仁非经典功能的认识，还为癌症治疗提供了新的潜在靶点。特别值得注意的是，研究指出针对FBL的直接降解策略可能因破坏上皮完整性而不可行，而开发稳定FBL-EZH2相互作用的小分子化合物可能成为更有前景的治疗方向。这一发现对于理解癌症转移的分子机制和开发新型抗癌策略具有重要意义，为靶向核仁蛋白治疗癌症提供了理论依据。