《International Journal of Biological Macromolecules》：The role of cell surface RNAs in hepatocellular carcinoma
编辑推荐：
肝细胞癌（HCC）细胞表面存在RNA，包括糖基RNA，其通过调控凋亡、核糖体功能和牛磺酸代谢促进肿瘤进展，SERBP1是关键调控因子。
Jiaoxia He|Haifeng Jiang|Yuting Wang|Xing Su|Haoxi Zhang|Dazhi Zhang
中国重庆医科大学第二附属医院病毒性肝炎研究所，传染病分子生物学重点实验室（教育部），传染病科
摘要
肝细胞癌（HCC）是全球最常见的恶性肿瘤之一。肿瘤细胞表面的组成对细胞与微环境的相互作用起着关键调节作用，从而影响肿瘤的发生和发展。虽然最近在其他研究中也探讨了细胞表面RNA的存在，但其存在于肝癌细胞中的情况及其对HCC进展的具体影响尚不清楚。我们利用无铜点击化学反应和流式细胞术检测了HCC细胞表面的RNA。通过功能分析、蛋白质组学和代谢组学研究，分析了细胞表面RNA在HCC中的作用。我们的研究首次证实了肝癌细胞表面存在RNA，包括糖基化RNA（被N-糖链修饰的小RNA）。研究发现SERBP1在调节细胞表面RNA（包括糖基化RNA）的表达中起重要作用，这一发现通过蛋白质组学和siRNA干扰实验得到了验证。我们的结果表明，细胞表面RNA可能通过影响肝癌细胞的凋亡、核糖体功能和牛磺酸代谢来促进肿瘤进展。这项研究为肝癌细胞的表面结构提供了新的见解，并揭示了一种可能促进肿瘤进展的新机制。
引言
肝癌是全球癌症负担的主要来源之一[1]。预测显示，从2020年到2040年，肝癌的新发病例将增加55.0%，到2040年可能导致140万例诊断和130万例死亡[2]。尽管在诊断和治疗方面取得了显著进展，但大多数患者在晚期才被诊断出来，此时他们往往面临治疗抵抗和疾病进展[3]。肿瘤细胞表面的组成是这些细胞与其微环境相互作用的关键决定因素，对肿瘤的发生和发展有深远影响[4,5]。细胞表面由多种分子组成，包括蛋白质、脂质和碳水化合物，这些分子共同调控着诸如免疫逃逸、信号转导、代谢重编程、增殖和转移等恶性行为[[6], [7], [8]]。
核糖核酸（RNA）是细胞和某些病毒中信息传递的关键遗传物质[9,10]。传统上认为RNA仅分布在真核细胞的细胞核、细胞质和线粒体内[11]。然而，最近的研究表明，包括一种新发现的称为糖基化RNA的RNA也存在于哺乳动物细胞的表面[12,13]。已知糖基化RNA与细胞膜上的脂质筏共定位[14]。
有证据表明，细胞表面RNA对多种细胞功能至关重要。例如，据报道细胞表面RNA对中性粒细胞的招募至关重要，中性粒细胞表面的糖基化RNA对与内皮细胞的相互作用至关重要[15]。类似地，关于单核细胞-内皮细胞相互作用的研究表明，糖基化RNA可能在免疫反应中介导细胞间通讯[16]。此外，活细胞表面存在一类独特的RNA结合蛋白（RBPs）[17]。这些细胞表面RBPs（csRBPs）组织成富含多种RBPs和糖基化RNA的纳米簇。这些糖基化RNA-csRBP纳米簇作为细胞穿透肽（如转录激活因子TAT）的结合位点，去除细胞表面RNA或TAT的RNA结合活性会损害TAT的内吞作用。肺泡上皮细胞中的糖基化RNA也可能在调节上皮屏障功能和病毒感染过程中发挥重要作用[18]。
虽然Flynn等人发现了正常小鼠肝细胞中存在糖基化RNA[12]，但目前尚不清楚这些细胞表面RNA（包括糖基化RNA）是否也存在于肝癌细胞中以及它们的功能是什么。因此，本研究的目的是首先调查肝癌细胞表面RNA的存在，并阐明其对肝癌进展的影响，从而为肿瘤细胞的表面结构提供新的见解。
部分内容
肝癌细胞表面RNA的存在
先前的研究表明，糖基化RNA主要位于细胞膜上[12,19]。为了研究肝癌细胞表面RNA的存在，我们首先使用Ac4ManNAz对活的HepG2肝癌细胞进行代谢标记，该物质通过唾液酸合成途径被整合到糖链中。然后从这些细胞中纯化的RNA被二苯并环辛炔-聚乙二醇-4-生物素修饰
讨论
与已充分研究的蛋白质、糖类和脂质相比，关于细胞表面RNA的知识仍然有限。Huang等人的先前工作描述了主要存在于人循环单核细胞中的膜相关胞外RNA（maxRNAs），但其体内功能、产生和识别机制仍大部分未明确[13]。
虽然已知RNA以外泌体等形式存在于肿瘤细胞外[22], [23], [24]，但尚未有
结论
总之，我们的研究首次证实了肝癌细胞表面存在RNA，包括糖基化RNA。我们确定SERBP1是这些细胞中表面RNA表达的调节因子，并提出细胞表面RNA可能通过影响肝癌细胞的凋亡过程、核糖体功能和牛磺酸代谢来促进肿瘤进展。我们的发现为肝癌细胞的表面结构提供了新的见解。
缩写
| HCC | 肝细胞癌 |
| SERBP1 | SERPINE1 mRNA结合蛋白1 |
| RNA | 核糖核酸 |
| ARPLA | 适体与RNA原位杂交 |
| SPCgRNA | 固相化学酶法 |
| RBPs | RNA结合蛋白 |
| TAT | 转录激活因子 |
| FBS | 胎牛血清 |
| Ac4ManNAz | N-叠氮乙酰甘露胺-四酰基化 |
| GalNAc | N-乙酰-D-半乳糖胺 |
| Gal | D-(+)-半乳糖 |
| Pro K | 蛋白酶K |
| DBCO-PEG4-生物素 | 二苯并环辛炔-PEG4-生物素 |
| PBS | 磷酸盐缓冲盐水 |
| OD | 光密度 |
| EdU | 5-乙炔基-2′-脱氧尿苷 |
| dsRNA | 双链RNA |
| PI |
CRediT作者贡献声明
Jiaoxia He：撰写——原始草稿、可视化、验证、软件使用、方法学设计、数据分析。Haifeng Jiang：可视化、验证、软件使用、方法学设计、数据分析。Yuting Wang：可视化、验证、软件使用、方法学设计、数据分析。Xing Su：验证、软件使用、方法学设计、数据分析。Haoxi Zhang：验证、软件使用、方法学设计、数据分析。Dazhi Zhang：撰写——审稿与编辑、监督、资源协调、项目管理，
资助
本工作得到了重庆医科大学第二附属医院DengFeng计划的支持。
数据可用性
支持本研究结果的所有数据均可在文章及其在线补充材料中找到。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
