p300介导KLF13乙酰化通过上调CES2增强胃癌细胞对伊立替康敏感性的机制研究

《iScience》：KLF13-mediated CES2 upregulation via p300-dependent acetylation sensitizes gastric cancer cells to irinotecan

本研究针对胃癌(GC)患者对伊立替康(CPT-11)反应差异大的临床难题，揭示了p300-KLF13-CES2信号轴的关键调控作用。研究人员发现转录因子KLF13通过直接激活羧酸酯酶2(CES2)的表达增强CPT-11敏感性，且该过程依赖p300介导的KLF13乙酰化修饰。这一发现为预测CPT-11疗效提供了新型生物标志物，并为改善胃癌化疗效果提供了新策略。

　　

在胃癌治疗领域，伊立替康(CPT-11)作为重要的二线或后线挽救治疗药物，其临床应用却面临着患者反应差异大的严峻挑战。这种"同药不同效"的现象背后，隐藏着一个关键的科学问题：为什么有些胃癌患者对CPT-11敏感，而另一些却表现出耐药性？答案可能在于药物在肿瘤细胞内的活化过程。CPT-11需要经过羧酸酯酶2(CES2)的转化才能变成活性形式SN-38，但CES2在胃癌中的调控机制却一直是未解之谜。

为了揭开这一谜团，上海东方医院的研究团队在《iScience》上发表了他们的最新发现。他们不仅找到了调控CES2的关键"开关"——转录因子KLF13，还揭示了一个精细的多层调控机制：组蛋白乙酰转移酶p300通过乙酰化修饰KLF13，从而增强其转录活性，最终上调CES2表达。这一p300-KLF13-CES2通路的发现，为理解胃癌细胞对CPT-11的敏感性差异提供了全新视角。

研究团队首先从临床实际出发，分析了30例接受CPT-11治疗的晚期胃癌患者的肿瘤样本。结果发现，KLF13的表达与CES2水平呈显著正相关，且高表达KLF13的患者往往对治疗有更好的反应。这一临床观察为后续的机制研究提供了重要线索。

在确认了KLF13与CES2的临床关联后，研究人员在胃癌细胞系中进行了功能验证。通过在NUGC4和AGS细胞中过表达KLF13，他们发现CES2在蛋白和mRNA水平均显著上调；相反，敲低KLF13则导致CES2表达下降。重要的是，这种调控具有特异性，KLF13并不影响CES1同工酶的表达。

为了阐明KLF13如何调控CES2，研究团队进行了一系列启动子活性分析。他们发现KLF13能够激活CES2启动子的转录活性，且这一作用依赖于启动子区域三个特定的KLF13结合位点。当这些位点发生突变时，KLF13对CES2启动子的激活作用完全消失，证实了KLF13是CES2的直接转录调控因子。

更重要的是，研究揭示了p300在这一调控通路中的核心作用。当使用p300/CBP抑制剂A485处理细胞时，KLF13介导的CES2表达上调被显著抑制，同时细胞对CPT-11的敏感性也相应降低。进一步的机制研究表明，p300能够与KLF13发生物理相互作用，并催化其乙酰化修饰。

研究的最精彩部分在于对KLF13乙酰化功能的验证。通过构建KLF13的乙酰化缺陷型(K226/227R)和乙酰化模拟型(K226/227Q)突变体，研究人员发现乙酰化修饰是KLF13发挥功能的关键"分子开关"。与野生型KLF13相比，乙酰化缺陷型突变体几乎完全丧失了调控CES2表达和增强CPT-11敏感性的能力，而乙酰化模拟型突变体则能够很好地模拟野生型KLF13的功能。

主要技术方法

本研究使用了30例胃癌患者组织样本进行临床相关性分析，采用免疫共沉淀(Co-IP)验证蛋白相互作用，通过荧光素酶报告基因检测分析启动子活性，利用点突变技术构建KLF13乙酰化位点突变体，使用XTT法评估细胞活力，并通过蛋白质印迹(Western Blot)和实时定量PCR(qPCR)检测基因表达。

KLF13表达与CES2正相关并关联CPT-11治疗反应

通过对临床样本的分析，研究人员发现KLF13的表达水平与CES2呈正相关趋势，且高表达KLF13的患者对CPT-11治疗表现出更好的反应性。这一发现为KLF13在调控CES2表达中的潜在作用提供了临床依据。

KLF13直接调控CES2转录

实验证实KLF13能够特异性上调CES2的表达，而不影响CES1。启动子分析显示KLF13通过结合CES2启动子区域的三个特定位点直接激活其转录，位点突变实验进一步验证了这些结合位点的功能性。

KLF13-CES2轴是CPT-11化疗敏感性的功能决定因素

功能实验表明，过表达KLF13能够增强胃癌细胞对CPT-11的敏感性，而敲低KLF13则导致细胞产生耐药性。这证实了KLF13-CES2调控轴在决定CPT-11化疗敏感性中的关键作用。

p300乙酰转移酶活性对KLF13介导的CES2调控至关重要

p300抑制剂A485能够抑制KLF13对CES2的调控作用，同时降低细胞对CPT-11的敏感性。这表明p300的乙酰转移酶活性是KLF13功能发挥的必要条件。

p300介导的KLF13乙酰化是其转录活性的关键分子开关

Co-IP实验证实p300与KLF13存在物理相互作用，且KLF13的乙酰化修饰依赖于p300的活性。功能研究表明，KLF13的乙酰化修饰是其调控CES2表达和影响CPT-11敏感性的决定性因素。

研究结论与意义

本研究系统阐明了p300-KLF13-CES2信号通路在调控胃癌细胞对伊立替康敏感性中的核心作用。该发现不仅为理解CPT-11疗效差异提供了分子机制解释，更重要的是为胃癌的个体化治疗提供了新的生物标志物和治疗靶点。KLF13表达水平可能成为预测CPT-11疗效的有效指标，而针对p300-KLF13轴的干预策略有望为克服伊立替康耐药提供新思路。这一研究突破了传统上主要关注系统药物浓度的局限，提出了通过增强肿瘤局部药物活化来提高疗效的新策略，对改善晚期胃癌患者的治疗预后具有重要临床意义。