HNRNPC的乳酰化通过调节PAK6的可变剪接来促进胰腺癌的进展

《Cancer Letters》：HNRNPC lactylation promotes pancreatic cancer progression through mediating the alternative splicing of PAK6

胰腺癌中HNRNPC K176la乳酰化调控RNA剪接促进肿瘤进展。通过LC-MS/MS鉴定发现HNRNPC K176la在PC中显著升高，抑制该修饰可抑制肿瘤生长和转移。机制研究显示K176la增强HNRNPC与PAK6前mRNA poly-U序列结合，导致外显子10剪接跳跃，上调致癌异构体PAK6S表达。

　　

作者列表： 李博浩（BoHao Li） 詹汉翔（HanXiang Zhan） 高飞（Fei Gao） 文明新（MingXin Wen） 马云汉（Yunhan Ma） 修玉晨（YuChen Xiu） 刘振雅（ZhenYa Liu） 黄凯伟（KaiWei Huang） 王云山（YunShan Wang） 魏光伟（GuangWei Wei） 段杨苗（YangMiao Duan） 所属机构： 中国山东省济南市山东大学齐鲁医学院基础医学科学院细胞生物学系及实验胚胎学重点实验室，邮编250012

摘要

胰腺癌（PC）是一种高度恶性且致命的胃肠道肿瘤。乳酸积累是癌症中代谢重编程的经典特征。乳酸衍生的赖氨酸乳酸化（Kla）被确定为一种新的翻译后修饰（PTMs）类型，已被证实参与了多种生物过程。然而，PC中蛋白质Kla的癌特异性调控机制仍需进一步阐明。本研究报道了一系列与人类胰腺癌中RNA剪接相关的Kla位点异常，发现异质核核糖核蛋白C（HNRNPC K176la）的赖氨酸176位点的Kla显著升高。阻断HNRNPC K176la可显著抑制胰腺癌的生长和转移。机制上，K176la增强了HNRNPC与p21激活激酶6（PAK6）前体mRNA中poly-U基序的结合，从而促进了致癌异构体PAK6S的表达。因此，本研究识别出多个位于可变剪接（AS）相关蛋白质上的癌特异性Kla位点，并揭示了HNRNPC K176la在RNA剪接和胰腺癌发展中的重要作用。

引言

胰腺癌仍然是最具侵袭性的胃肠道肿瘤之一，死亡率超过90% [1]。传统治疗方法主要涉及手术切除结合化疗，但由于化疗耐药性和肿瘤微环境的复杂性，治疗效果仍然有限 [2,3]。因此，阐明胰腺癌进展中的关键调控机制为寻找新的治疗靶点提供了可能。 可变剪接（AS）由剪接体催化，剪接体是一种负责结合前体mRNA的核糖核蛋白复合体，能够使单个前体mRNA产生多种转录本，增加蛋白质组的复杂性 [4,5]。前体mRNA包含剪接调控元件，如外显子/内含子剪接增强子（ESEs/ISEs）和沉默子（ESSs/ISSs），而富含丝氨酸/精氨酸（SR）的蛋白质及异质核核糖核蛋白（HNRNP）家族通过与这些元件的相互作用在RNA剪接过程中发挥重要作用 [6,7]。异常的可变剪接经常与癌症的发生和发展相关 [8, [9], [10]]。HNRNPC作为HNRNP家族的核心成员 [11,12]，与前体mRNA的非翻译区（UTRs）中的polyU或U富集序列相互作用，从而调节RNA剪接 [13, [14], [15]]。HNRNPC的缺失会抑制多种致癌亚型（如TAF8、FOXM1、PKM）的剪接，进而抑制癌细胞的增殖、迁移和侵袭，并诱导细胞凋亡 [15, [16], [17]]。此外，HNRNPC第57位酪氨酸的磷酸化增强了其与尿激酶型纤溶酶原激活剂受体-mRNA（uPAR-mRNA）的结合亲和力，最终促进mRNA稳定并促进肿瘤进展 [18]。这些结果表明HNRNPC对维持正常的剪接过程至关重要，其功能障碍在疾病发展中起着重要作用。然而，PC中HNRNPC的调控机制仍大部分未知。 乳酸是糖酵解的副产物，在肿瘤细胞中过度积累 [19]。随着高分辨率液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术的发展，蛋白质中的乳酸衍生赖氨酸乳酸化（Kla）被确定为一种新的翻译后修饰类型 [20]。越来越多的证据表明，蛋白质乳酸化通过影响底物蛋白质的结构、活性或空间构象来调节多种细胞功能 [19,21]。赵等人的研究发现，组蛋白乳酸化介导了脂多糖（LPS）刺激的促炎M1巨噬细胞向抗炎M2巨噬细胞的表型转变 [22]。最新研究还表明，乳酸转移酶AARS2可促进cGAS的乳酸化，从而抑制先天免疫反应的激活 [23]。一些临床研究表明，靶向蛋白质乳酸化可作为抑制癌症进展的治疗手段 [24,25]。因此，更好地理解蛋白质乳酸化介导RNA剪接和肿瘤进展的分子机制对于开发新的胰腺癌治疗方法具有重要意义。 本研究通过生物信息学分析，发现了与RNA剪接相关的蛋白质（尤其是HNRNPC）在乳酸化修饰和蛋白质表达方面的异常。值得注意的是，PC中HNRNPC K176位的乳酸化显著升高，增强了HNRNPC与PAK6前体mRNA中polyU基序的结合，并促进了外显子10的跳跃，从而上调了致癌异构体PAK6S的表达。功能分析表明，HNRNPC K176位的乳酸化在调控胰腺癌的恶性过程中起着关键作用。

人类组织样本

来自山东大学齐鲁医院的组织样本经过组织学确认为胰腺癌（PC）及其相邻的正常组织，用于免疫组化（IHC，表S1）和Western blotting（表S2）分析，所有操作均获得了机构研究伦理审查委员会的批准和参与者的同意。切除的组织立即在液氮中快速冷冻，并储存在-80°C以备后续分析。表S1、S2和S3提供了临床信息的总结。

广泛存在于剪接相关蛋白质上的乳酸化修饰

为了全面阐明Kla在胰腺癌进展中的作用，我们在之前的研究中对10名胰腺癌患者的肿瘤组织和正常组织进行了深入的乳酸组分析 [27]。主成分分析（PCA）显示组内重复样本具有高重现性，而组间存在显著差异（图1A）。生物信息学分析发现，405种蛋白质中的1063个Kla位点在胰腺癌中表达量发生显著变化。

讨论

胰腺癌（PC）是一种全球范围内高度恶性且致命的胃肠道肿瘤。随着液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术的发展，越来越多的致病性乳酸化位点被鉴定出来 [42,43]。基于我们之前的数据 [27]，本研究表明，胰腺癌的进展与非组蛋白赖氨酸乳酸化（Kla）调控的剪接体通路有关。

CRediT作者贡献声明

李博浩（BoHao Li）：撰写初稿、数据可视化、正式分析、数据管理。 詹汉翔（HanXiang Zhan）：监督、资源提供、方法学设计、正式分析、概念构思。 高飞（Fei Gao）：软件开发、资源提供、正式分析、数据管理、概念构思。 文明新（MingXin Wen）：资源获取、资金申请、正式分析、数据管理、概念构思。 马云汉（Yunhan Ma）：方法学设计。 修玉晨（YuChen Xiu）：资源提供、实验设计、数据管理。 刘振雅（ZhenYa Liu）：资源提供、实验设计、数据管理。 黄凯伟（KaiWei Huang）：数据分析。

伦理批准

已事先获得患者的知情同意，并获得了中国山东大学齐鲁医院医学伦理委员会的批准（伦理批准号：KYLL-202301-017）。患者信息在分析前已进行去标识处理。动物实验已由山东大学基础医学科学院的伦理审查委员会审核并批准（伦理批准号：IRB-SBMS-SDU (S) 2025-02-4）。

资金声明

我们非常感谢本研究的支持者。本工作得到了以下机构的资助： - 国家自然科学基金（82273252、32400632、82573210、32570912） - 山东省自然科学基金（ZR2023QH228、ZR2022MC093） - 山东省技术创新引导计划（YDZX2024085） 同时，感谢山东大学转化医学核心设施在实验咨询和仪器供应方面的支持。

利益冲突声明

所有作者均已阅读并批准了最终稿件。我们声明不存在任何需要报告的利益冲突。