综述：腺苷酸环化酶8（ADCY8）基因敲除通过线粒体蛋白组重塑促进胶质瘤细胞代谢重编程

这篇综述揭示了ADCY8在U87MG胶质瘤细胞中的关键调控作用：通过CRISPR-Cas9技术敲除ADCY8可显著上调线粒体相关蛋白表达（包括翻译机器组件），驱动代谢从糖酵解（Warburg效应）转向氧化磷酸化（OXPHOS），表现为TCA循环通量增加和氧耗率（OCR）升高。研究为靶向Ca2+/cAMP信号通路（涉及CREB、ERK等转录因子）的癌症治疗提供了新思路。

　　

腺苷酸环化酶8（ADCY8）基因敲除引发的代谢革命

3.1. ADCY8敲除模型的建立与验证

研究团队采用CRISPR-Cas9技术在U87MG胶质瘤细胞的ADCY8基因第一外显子引入202碱基缺失，成功构建了纯合敲除株（U87MG-ΔAC8）。通过FRET生物传感器检测发现，野生型细胞在毒蕈碱受体激动剂卡巴胆碱（Cch）刺激下产生的Ca²⁺依赖性cAMP信号，在敲除株中完全消失。这种信号缺失伴随着基础cAMP水平下降（降低约40%），而重新转染AC8可逆转该现象，证实了ADCY8在钙敏感染料酸环化酶功能中的不可替代性。

3.2. 线粒体蛋白组的系统性重塑

质谱蛋白质组学分析显示，U87MG-ΔAC8细胞中有1235个蛋白质表达发生显著变化（占检测总量的21%），其中855个上调蛋白主要富集于线粒体相关通路。GO分析突出显示了"线粒体核糖体"（校正p值<0.0001）、"氧化磷酸化"（p=0.002）等术语的显著富集。特别值得注意的是，线粒体翻译机器组件如MRPL系列蛋白表达量普遍提升2-3倍，暗示AC8缺失可能通过解除对线粒体生物合成的抑制发挥作用。

3.3. 能量代谢的范式转变

Seahorse能量代谢分析仪数据揭示出戏剧性变化：ΔAC8细胞的糖酵解能力（ECAR）降低15%，而最大呼吸容量（FCCP刺激的OCR）提升近30%。稳定同位素示踪实验进一步显示，[U-¹³C]葡萄糖在敲除株中更多流向TCA循环中间体——苹果酸（MCL增加58%）、天冬氨酸（+42%）和谷氨酸（+35%）的¹³C标记率显著升高，而乳酸（M+3）产量则呈现下降趋势（p=0.12）。这种代谢转变与Warburg效应的逆转高度一致。

机制探讨与治疗潜力

现有证据支持AC8通过Ca²⁺/cAMP/CREB信号轴调控核编码线粒体蛋白的转录。在胶质瘤微环境中，AC8的持续激活可能通过抑制PGC-1α等线粒体生物发生调节因子，迫使细胞依赖糖酵解供能。该研究首次揭示ADCY8可作为代谢检查点分子，其抑制剂开发或成为干扰肿瘤微环境乳酸信号（通过GPR81受体）的替代策略。不过，AC8与AC1的功能冗余问题（尤其在神经元中）仍是药物开发需要克服的关键挑战。