E2F1-PKMYT1轴通过抑制PPAR信号通路促进前列腺癌进展的新机制

《Scientific Reports》：E2F1-mediated PKMYT1 upregulation promotes prostate cancer progression by inhibiting the PPAR signaling pathway

本研究针对前列腺癌(PCa)治疗中castration-resistant prostate cancer(CRPC)的难题，揭示了转录因子E2F1调控PKMYT1表达进而抑制PPAR信号通路促进肿瘤进展的新机制。通过多组学分析和功能实验验证，发现靶向PKMYT1可有效抑制PCa细胞增殖、迁移和上皮-间质转化(EMT)过程，为前列腺癌治疗提供了新的潜在靶点。

　　

前列腺癌是男性泌尿系统最常见的恶性肿瘤之一，尤其在美国等发达国家，其发病率位居男性恶性肿瘤首位。虽然早期前列腺癌可通过根治性手术或放疗取得较好疗效，但晚期患者主要依赖雄激素剥夺治疗(ADT)。令人困扰的是，多数患者在接受ADT治疗2年左右会发展为去势抵抗性前列腺癌(CRPC)，导致治疗失败。这一严峻现状迫切要求科学家们深入探索前列腺癌发生发展的新机制，寻找新的治疗靶点。

近日发表在《Scientific Reports》的一项研究为我们带来了突破性发现。由青岛大学附属医院泌尿外科寇增顺等研究人员完成的这项研究，首次系统阐明了PKMYT1在前列腺癌中的关键作用及其分子机制。PKMYT1是WEE激酶家族成员，通过磷酸化CDK1的Thr14和Tyr15位点抑制其活性，从而阻止细胞从G2期进入M期，是细胞周期调控的重要"刹车"蛋白。虽然此前研究提示PKMYT1与多种癌症相关，但其在前列腺癌中的具体功能和调控机制仍不明确。

研究人员采用多数据库联合分析、单细胞测序和体外功能实验相结合的策略，主要关键技术包括：基于TCGA和GEO数据库的生物信息学分析、GSE137829单细胞测序数据解析、免疫组化(IHC)检测临床样本、构建PKMYT1稳定敲低的PC-3细胞系、CCK-8细胞增殖实验、划痕愈合实验、Transwell迁移侵袭实验、Western Blot蛋白印迹分析和实时荧光定量PCR(qPCR)等。

3.1. PKMYT1在前列腺癌中过表达

通过TCGA-PRAD数据库分析发现，PKMYT1在肿瘤组织中的表达显著高于正常组织，这一结果在配对癌旁组织比较中得到验证。GSE46602数据集分析同样显示PKMYT1在肿瘤组明显上调。单细胞测序分析将GSE137829数据中的细胞分为11类，PKMYT1主要表达于恶性肿瘤细胞。跨癌种分析进一步表明PKMYT1在28种癌症中高表达。

3.2. PKMYT1与前列腺癌不良预后相关

生存分析显示PKMYT1高表达组的总生存期(OS)和疾病特异性生存期(PFS)均显著较差。随着肿瘤恶性程度进展(如临床分期升高、PSA水平上升和Gleason评分增加)，PKMYT1表达呈现逐渐升高趋势。诊断ROC曲线显示PKMYT1对前列腺癌具有良好的诊断效能。Nomogram预测模型整合了病理T分期、M分期、Gleason评分和PKMYT1表达水平等多个因素，可用于临床预后评估。

3.3. PKMYT1的免疫相关性分析

肿瘤微环境(TME)中免疫细胞浸润与肿瘤进展密切相关。研究发现Th2细胞与PKMYT1的相关性最高(相关系数0.523)，且PKMYT1高表达组中Th2细胞的富集分数显著升高。免疫细胞比例分析显示PKMYT1表达水平影响肿瘤微环境中免疫细胞的组成分布。

3.4. 敲低PKMYT1抑制前列腺癌细胞恶性行为

多种前列腺癌细胞系中PKMYT1表达均升高，其中PC-3细胞表达最高。成功构建PKMYT1稳定敲低的PC-3细胞系后，功能实验表明：CCK-8实验显示敲低组细胞生长速率显著降低；划痕实验显示细胞迁移能力明显减弱；Transwell实验证实PKMYT1沉默后细胞侵袭和迁移能力显著下降。Western Blot检测上皮-间质转化(EMT)标志物发现，PKMYT1敲低后E-Cadherin蛋白表达上升，N-Cadherin和Vimentin蛋白表达下降。

3.5. E2F1是PKMYT1的潜在转录因子

GSEA分析显示PKMYT1显著富集于E2F靶标通路。通过Cistrome DB数据库预测发现E2F1在PKMYT1启动子区域有明显结合峰。Jaspar数据库比对鉴定出两个可能的E2F1结合序列，其中结合评分最高的为位点2。UALCAN数据库分析显示E2F1与PKMYT1在前列腺癌中高度相关(R=0.89)。TCGA-PRAD数据中E2F1在肿瘤组表达显著升高，且随Gleason评分增加而上升。临床样本免疫组化验证了E2F1在肿瘤组织中染色更强。

3.6. E2F1通过上调PKMYT1促进前列腺癌进展

功能实验验证E2F1的致癌作用：E2F1敲低后，CCK-8显示细胞增殖速率降低；划痕实验显示愈合程度减慢；Transwell实验表明侵袭迁移能力受抑制。Western Blot证实E2F1沉默后PKMYT1蛋白表达显著下降，表明E2F1通过调控PKMYT1发挥促癌作用。

3.7. PKMYT1的相关性分析

STRING数据库和Cytoscape软件构建的蛋白互作网络显示20个与PKMYT1密切相关的蛋白质。GeneMANIA数据库鉴定出20个与PKMYT1最相关的基因。TCGA-PRAD数据集相关性分析筛选出20个与PKMYT1正相关的基因。GO分析表明PKMYT1与细胞器分裂、核分裂、染色体分离和DNA复制等生物过程密切相关；在细胞组分方面，与染色体区域、纺锤体、凝缩染色体和动粒相关；分子功能方面主要涉及微管蛋白结合、微管结合和ATP水解活性。KEGG富集分析显示PKMYT1与细胞周期、DNA复制、Fanconi贫血通路和p53信号通路等重要通路相关。

3.8. PKMYT1的基因集富集分析

GSEA分析揭示PKMYT1在细胞周期和代谢相关通路中显著富集，包括细胞周期、卟啉和叶绿素代谢、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化、抗坏血酸和醛酸代谢以及淀粉和蔗糖代谢通路。HALLMARK分析进一步显示PKMYT1与E2F靶标、G2/M检查点、有丝分裂纺锤体、Myc靶标和mTOR信号通路密切相关。值得注意的是，PPAR信号通路在PKMYT1低表达时显著富集且呈负相关。

3.9. PKMYT1抑制PPAR信号通路表达

TCGA数据库分析显示PPARA、PPARD和PPARG在肿瘤组表达低于正常组。GEPIA数据库相关性分析表明PKMYT1与PPARA、PPARD和PPARG表达呈负相关。qPCR实验显示PKMYT1沉默后PPARA、PPARD和PPARG表达上升。Western Blot实验再次验证PKMYT1敲低可显著上调PPAR信号通路相关蛋白表达。

研究结论表明，PKMYT1在前列腺癌中过表达，与肿瘤进展、不良预后和Th2细胞浸润密切相关。PKMYT1通过EMT过程促进肿瘤细胞增殖、迁移和侵袭能力。E2F1是调控PKMYT1表达的重要因子，而PKMYT1通过抑制PPAR信号通路活性促进肿瘤生长。值得注意的是，PPAR信号通路在脂肪酸分解代谢、能量稳态和细胞分化中发挥关键作用，其异常与肿瘤代谢重编程密切相关。

讨论部分指出，虽然本研究首次将E2F1-PKMYT1轴与PPAR信号通路联系起来，但仍存在一定局限性，特别是缺乏E2F1直接转录调控PKMYT1的实验证据，如双荧光素酶报告基因实验和电泳迁移率变动分析(EMSA)等。然而，这些发现为靶向PKMYT1治疗前列腺癌提供了新的理论依据，尤其是针对CRPC的治疗策略开发具有重要意义。

该研究的创新性在于首次系统阐述了PKMYT1在前列腺癌中的多功能作用机制，不仅证实其在细胞周期调控中的经典功能，还揭示了其通过代谢重编程影响肿瘤进展的新机制。E2F1-PKMYT1-PPAR信号轴的确立为理解前列腺癌的异质性和治疗抵抗提供了新视角，为开发联合靶向治疗策略奠定了坚实基础。随着PKMYT1抑制剂RP-6306等药物的研发进展，这一研究方向的临床转化前景值得期待。