FBXW7-KMT2 轴：肿瘤微环境中癌症相关成纤维细胞调控肿瘤生长的关键新靶点

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：The FBXW7–KMT2 axis in cancer-associated fibroblasts controls tumor growth via an epigenetic-paracrine mechanism

本文聚焦肿瘤微环境（TME），发现 F-box 和 WD 重复结构域蛋白 7（FBXW7）在癌症相关成纤维细胞（CAFs）中随胰腺癌和肺癌进展而下调。它通过与 RbBP5 结合抑制组蛋白赖氨酸甲基转移酶 2（KMT2），影响肿瘤生长，为抗癌治疗提供新方向。

　　### FBXW7–KMT2 轴在癌症相关成纤维细胞中通过表观遗传 - 旁分泌机制控制肿瘤生长
肿瘤微环境（TME）对肿瘤的发生发展至关重要，其中癌症相关成纤维细胞（CAFs）是重要组成部分，它能分泌多种物质促进肿瘤进展。F-box 和 WD 重复结构域蛋白 7（FBXW7）作为一种肿瘤抑制因子，以往研究多关注其在肿瘤细胞本身的作用，在 TME 中 CAFs 里的作用尚不明确。组蛋白赖氨酸甲基转移酶 2（KMT2）家族在基因转录调控中发挥关键作用，与肿瘤发生关系密切，但 FBXW7 与 KMT2 在胰腺癌和肺癌 TME 中的相互作用及生物学后果也不清楚。

FBXW7 在胰腺癌和肺癌组织的 CAFs 中表达随疾病进展逐渐降低

研究人员对胰腺癌和肺癌组织的单细胞转录组数据集进行深入分析，通过统一流形近似和投影（UMAP）可视化技术，将细胞群体分类。结果发现，在胰腺癌和肺癌组织中，随着疾病向更恶性阶段进展，CAFs 中的 FBXW7 信使 RNA（mRNA）表达逐渐下调，而其他细胞簇中的 FBXW7 mRNA 表达趋势相对不规则。这表明 CAF FBXW7 可能在人类胰腺癌和肺癌的进展中发挥肿瘤抑制作用。

FBXW7 与 KMT2 复合物中的 RbBP5 直接相互作用

为探究 FBXW7 在 TME 中的作用机制，研究人员进行免疫沉淀（IP） - 基于的下拉实验和质谱分析，发现 KMT2 复合物的 6 个成员可能与 FBXW7 结合。在多种细胞系中进一步验证，发现 FBXW7 与 RbBP5 的结合在各细胞系中均能检测到。体外实验证实 FBXW7 直接与 RbBP5 结合，且二者在细胞核中共定位。通过表达截断突变体映射相互作用结构域，发现 FBXW7 通过 ΔWD40 或 WD40 结构域与 RbBP5 直接结合，而 RbBP5 的 N 端与 FBXW7 结合。

FBXW7 不使 RbBP5 不稳定，但竞争性抑制其与其他 KMT2 成分结合

实验表明，用 MLN4924 处理细胞或敲除 FBXW7，RbBP5 及其他 KMT2 成分的蛋白水平均未受影响，说明 FBXW7 不会使 RbBP5 等成分不稳定。而 FBXW7 过表达会降低 RbBP5 与 KMT2A 或 KMT2F 的结合，敲低或缺失 FBXW7 则增强它们之间的结合，这表明 FBXW7 通过竞争性抑制 RbBP5 与 KMT2 复合物的结合发挥作用。

FBXW7 抑制 KMT2 甲基转移酶活性

由于 RbBP5 对 KMT2 的酶活性至关重要，研究人员检测 FBXW7 对 KMT2 在组蛋白 H3 赖氨酸 4（H3K4）上甲基转移酶活性的影响。结果显示，敲低或敲除 FBXW7 会显著增加 H3K4 的单甲基化（H3K4me1）、二甲基化（H3K4me2）和三甲基化（H3K4me3）水平。使用 MM - 102 抑制 KMT2A 或敲低相关基因，能部分阻断因 FBXW7 缺失导致的 H3K4 甲基化增加。体外酶活性实验也表明，FBXW7 能剂量依赖性地抑制 KMT2A 对 H3K4 的甲基化，且这种抑制作用依赖于其 WD40 结构域。

FBXW7 缺失通过增强 H3K4 甲基化改变全局基因表达

KMT2 甲基转移酶通过介导 H3K4 甲基化调控基因转录，研究人员通过切割并使用核酸酶释放靶点（CUT&RUN）实验和 RNA 测序（RNA - seq）来探究 FBXW7 对基因表达的影响。结果发现，FBXW7 缺失导致全基因组中 H3K4me1 和 H3K4me3 峰显著增加，同时鉴定出 1200 多个差异表达基因（DEGs）。对相关基因进行京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析，发现炎症性 IL - 17 信号通路被激活。qRT - PCR 和 ELISA 实验证实，FBXW7 缺失会使 IL - 17 信号通路相关基因表达上调，细胞分泌的细胞因子水平升高。此外，异位表达 FBXW7 或其突变体的实验表明，突变体 FBXW7 - R479Q 在抑制 KMT2 活性和 IL - 17 信号方面效果最差。

Fbxw7 缺失激活 IL - 17 信号通路促进体外迁移、侵袭、球体形成和体内肿瘤生长

研究发现，Fbxw7 缺失激活 IL - 17 信号通路及其他炎症通路，促进癌细胞迁移、侵袭和球体形成，且这种作用在很大程度上依赖于 KMT2A 甲基转移酶活性。体内实验中，将 Fbxw7 缺失的小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）与肺癌细胞共注射到免疫缺陷小鼠体内，结果显示 Fbxw7 缺失的 MEFs 能促进体内肿瘤生长，表明其通过分泌肿瘤促进细胞因子 / 趋化因子，形成有利于肿瘤生长的 TME，而 FBXW7 通过抑制 KMT2 活性，以旁分泌机制发挥肿瘤抑制功能。

缺氧通过 ETS1 下调 CAFs 中的 FBXW7，促进癌细胞迁移和侵袭

缺氧是肿瘤微环境的常见特征，研究人员发现缺氧会降低胰腺癌和卵巢癌来源的 CAFs 以及 MEFs 中 FBXW7 的蛋白和 mRNA 水平，同时增加 H3K4 甲基化水平。进一步研究表明，缺氧诱导的 FBXW7 下调是由转录抑制因子 ETS1 介导的，ETS1 直接结合到 FBXW7 启动子上抑制其转录。敲低 ETS1 可增加 FBXW7 的表达，且 FBXW7 敲低会激活 CAFs 中的 IL - 17 信号通路。此外，缺氧暴露的 CAFs 条件培养基能促进胰腺癌细胞的迁移和侵袭，说明缺氧条件下，FBXW7 在 CAFs 中被 ETS1 下调，进而以旁分泌方式促进癌细胞迁移和侵袭。

讨论

本研究证实 FBXW7 在 CAFs 中作为肿瘤抑制因子，以旁分泌方式发挥作用。它与 RbBP5 结合抑制 KMT2 活性，导致 H3K4 甲基化改变，激活 IL - 17 信号通路，促进炎症细胞因子和趋化因子分泌，影响癌细胞行为。同时，研究还发现缺氧通过 ETS1 下调 CAF FBXW7，为 FBXW7 作为肿瘤抑制因子的机制增添新内容。本研究支持针对 CAFs 尤其是 FBXW7 下调的 CAFs 的治疗策略，为抗癌治疗提供了新的方向。