KLF6 与 FOSL2 协同调控 H3K23su促进结直肠癌细胞 5-FU 耐药机制新发现

研究人员针对结直肠癌 5-FU 耐药问题，研究 H3K23su相关机制，发现关键调控通路及潜在治疗靶点。

　　在癌症的治疗领域，结直肠癌是全球范围内引发癌症相关死亡和发病的主要原因之一。目前，化疗、放疗和手术是治疗复发和转移性结直肠癌的主要手段，然而化疗过程中出现的耐药问题却极大地限制了治疗效果。5 - 氟尿嘧啶（5-FU）作为治疗结直肠癌的一线化疗药物，广泛应用于临床已有 30 多年，但许多患者会对其产生获得性耐药，这使得寻找新的治疗策略迫在眉睫。

为了深入探究 5-FU 耐药的分子机制，上海交通大学医学院附属瑞金医院等机构的研究人员开展了一系列研究。他们发现，组蛋白赖氨酸琥珀酰化（lysine succinylation）这种新兴的表观遗传标记在肿瘤耐药过程中发挥着重要作用，尤其是组蛋白 H3 赖氨酸 23 琥珀酰化（H₃K23^su）。相关研究成果发表在《Experimental & Molecular Medicine》杂志上。

在研究方法上，研究人员主要运用了 CUT&Tag（Cleavage Under Targets and Tagmentation）技术，结合转座酶可及染色质测序（ATAC-seq）和 RNA 测序（RNA-seq），对 5-FU 耐药的 HCT15 结直肠癌细胞系进行研究。同时，还利用了染色质免疫沉淀（ChIP）、蛋白质免疫印迹（Western blotting）、细胞增殖实验等多种实验技术。

研究结果显示：

1. H₃K23^su与基因表达的关系：研究人员通过 CUT&Tag 技术分析了 HCT15-Pa（亲本）和 HCT15-FR（5-FU 耐药）细胞系中 H₃K23^su的富集情况，发现 H₃K23^su的差异富集区域（DERs）与差异表达基因（DEGs）之间存在显著正相关。在 HCT15-FR 细胞中，H₃K23^su信号增加的区域（GAIN 区域）相关的 DEGs 主要富集在与结直肠癌相关的通路中，如 Wnt、MAPK 和 p53 信号通路；而 H₃K23^su信号减少的区域（LOSS 区域）相关的 DEGs 则主要参与胰岛素抵抗、HIF-1 和 ErbB 信号通路。这表明 H₃K23^su的改变与基因表达密切相关，可能通过调控关键基因的表达影响 5-FU 耐药。
2. 关键转录因子的作用：通过对 H₃K23^su DERs 进行转录因子（TF）结合基序富集分析，研究人员发现 AP-1 家族成员在 H₃K23^su GAIN 和 LOSS 区域均显著富集。进一步分析确定了 FOSL2 和 KLF6 是潜在调控与 H₃K23^su DERs 相关 DEGs 的关键 TFs。细胞增殖实验和裸鼠皮下肿瘤模型实验表明，FOSL2 和 KLF6 对维持 HCT15-FR 细胞的 5-FU 耐药性至关重要，敲低这两个基因会显著降低细胞对 5-FU 的耐药性，而过表达则增强耐药性。
3. FOSL2 与 KLF6 协同调控 SEMA3C：蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）网络和共表达分析表明，FOSL2 和 KLF6 存在协同作用。ChIP-qPCR 和 Western blotting 实验证实，FOSL2 和 KLF6 能够协同调节 SEMA3C 的表达。在 HCT15-FR 细胞中，SEMA3C 的表达高于 HCT15-Pa 细胞，敲低 FOSL2 或 KLF6 会降低 SEMA3C 的表达，同时敲低两者下降更明显；过表达 FOSL2 或 KLF6 则会增加 SEMA3C 的表达，同时过表达时增加更显著。
4. SEMA3C 激活 Wnt-β-catenin 信号通路：研究发现，SEMA3C 可以激活经典的 Wnt-β-catenin 信号通路。在 HCT15-FR 细胞中，敲低 SEMA3C 会导致 β-catenin 在细胞核中的积累减少，同时 TCF1 和 c-Myc 的表达也降低。相反，激活 Wnt-β-catenin 信号通路会使 FOSL2 表达上调。这表明 SEMA3C 通过激活 Wnt-β-catenin 信号通路，促进 c-Myc 和 FOSL2 的表达，进而增强细胞对 5-FU 的耐药性。
5. KLF6 对 H₃K23^su的调控：免疫沉淀（IP）和质谱（MS）分析发现，KLF6 与 PCAF 组蛋白乙酰转移酶复合物的成分 TAF6L 相互作用。荧光共聚焦显微镜和 Co-IP 实验进一步证实，KLF6 能够招募 PCAF 和 p300 到细胞核中，增强 H₃K23 的琥珀酰化水平。敲低 PCAF、p300 或 KLF6 会导致 H₃K23^su水平下降，而过表达 KLF6 则会增加 H₃K23^su水平，从而促进 5-FU 耐药性。

研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了 H₃K23^su在结直肠癌细胞 5-FU 耐药中的关键作用，明确了 KLF6、FOSL2、SEMA3C 和 Wnt-β-catenin 信号通路之间的相互关系。这些发现为理解癌症耐药机制提供了新的视角，也为开发针对 5-FU 耐药结直肠癌的潜在治疗策略提供了理论依据。例如，针对参与 H₃K23^su修饰的酶或关键 TFs 进行干预，有望成为克服 5-FU 耐药性的新方法。同时，研究还发现 p300 在调节 H₃K23^su水平中具有重要作用，这为进一步研究表观遗传调控在癌症治疗中的应用提供了方向。

总之，该研究成果不仅丰富了人们对结直肠癌 5-FU 耐药机制的认识，还为未来的临床治疗提供了潜在的靶点和方向，具有重要的科学意义和临床价值。