《Molecular Cell》是一本旨在發(fā)表細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)及相關(guān)交叉領(lǐng)域的突破性原創(chuàng)研究與權(quán)威綜述，是該領(lǐng)域國際公認(rèn)的核心期刊之一。該期刊創(chuàng)刊于1997年，由CELL PRESS出版商出版，出版周期Semimonthly。

影響因子：16.6

期刊ISSN：1097-2765

分區(qū)：中科院1區(qū)。

發(fā)文量：329/年

自引率：4.10%

平均審稿速度： 約1月

一、 研究背景

腫瘤抑制蛋白p53在維持基因組完整性和抑制腫瘤發(fā)生中發(fā)揮著核心作用，它主要通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控參與細(xì)胞周期調(diào)控和DNA損傷修復(fù)的基因來實現(xiàn)其功能。當(dāng)細(xì)胞遭受不可逆損傷時，p53可觸發(fā)多種形式的程序性細(xì)胞死亡以清除這些細(xì)胞，例如其促凋亡功能已被充分證實。近年來，p53也被發(fā)現(xiàn)是鐵死亡的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。

銅死亡是一種新近被發(fā)現(xiàn)的、依賴于銅并主要影響依賴線粒體代謝的細(xì)胞的細(xì)胞死亡形式。已有多想研究提示p53可能在調(diào)控銅死亡中扮演角色。首先，p53是重要的糖酵解調(diào)節(jié)因子，它抑制糖酵解但促進TCA循環(huán)和氧化磷酸化。其次，p53可能促進鐵硫簇的生物合成，而鐵硫簇在銅死亡過程中會發(fā)生降解。最后，p53還控制著谷胱甘肽的生物合成，后者不僅是有效的抗氧化劑，也是天然的銅螯合劑。盡管上述研究暗示了p53與銅死亡之間可能存在聯(lián)系，但p53如何控制銅死亡以及參與此過程的具體因子仍不清楚。

二、 研究結(jié)果

1、 circFRMD4A的鑒定與特征

研究人員對野生型 p53 陽性 CAL51 細(xì)胞經(jīng) 5-FU、順鉑或 Nutlin-3 處理后行表達芯片分析，發(fā)現(xiàn) 1165 種 200-1000 核苷酸的 circRNA 顯著上調(diào)（p<0.05），其中 hsa_circ_0004183（命名為 circFRMD4A）在三種野生型 p53 細(xì)胞系中均被 Nutlin-3 誘導(dǎo)上調(diào)；臨床結(jié)果提示，其在結(jié)直腸癌、乳腺癌組織中低表達，與結(jié)直腸癌患者不良預(yù)后相關(guān)，且 p53 野生型樣本中表達更高；基因組分析證實其由 FRMD4A 外顯子 16-21 反向剪接形成，經(jīng)測序等驗證為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，具備抗 RNase R 降解、穩(wěn)定性高、定位于細(xì)胞質(zhì)等 circRNA 典型特征。

2、 p53對circFRMD4A的調(diào)控機制

研究人員發(fā)現(xiàn)p53能夠轉(zhuǎn)錄激活其靶基因FRMD4A的表達，從而增加circFRMD4A的水平 。染色質(zhì)免疫沉淀和熒光素酶報告基因?qū)嶒炞C實，p53通過結(jié)合FRMD4A啟動子區(qū)域的一個特定反應(yīng)元件來發(fā)揮這一作用 。RNA結(jié)合蛋白EWSR1通過結(jié)合circFRMD4A側(cè)翼的內(nèi)含子序列，促進了其環(huán)化形成 。

3、 circFRMD4A的腫瘤抑制功能

研究人員通過體內(nèi)外敲低和過表達circFRMD4A發(fā)現(xiàn)，circFRMD4A 是結(jié)直腸癌和乳腺癌的抑癌因子，過表達時可抑制癌細(xì)胞增殖、集落形成、遷移和侵襲，促進癌細(xì)胞凋亡，并在體內(nèi)抑制腫瘤生長；敲低circFRMD4A時促進癌癥進展，且其功能不影響宿主基因 FRMD4A 的表達。

4、 p53通過circFRMD4A提高對銅死亡的敏感性

研究人員發(fā)現(xiàn)circFRMD4A過表達能增強癌細(xì)胞對Elesclomol誘導(dǎo)的銅死亡的敏感性，而敲低circFRMD4A則產(chǎn)生抵抗。p53激活帶來的銅死亡敏感性增加部分依賴于circFRMD4A。circFRMD4A直接結(jié)合PKM2蛋白的A1和B結(jié)構(gòu)域，抑制其四聚體化，從而降低PKM2激酶活性。這導(dǎo)致磷酸烯醇式丙酮酸積累、丙酮酸和乳酸減少，同時TCA循環(huán)中間產(chǎn)物檸檬酸增加，實現(xiàn)了糖酵解通量向線粒體代謝的重定向。而過表達PKM2可以逆轉(zhuǎn)p53激動劑Nutlin-3帶來的銅死亡增敏效果。

5、 Elesclomol與p53激動劑協(xié)同抑制腫瘤生長

研究人員發(fā)現(xiàn) p53 激活可增強癌細(xì)胞對 Elesclomol 誘導(dǎo)的銅死亡的敏感性，進而評估藥物聯(lián)合效果：Elesclomol 與 p53 激動劑（Nutlin-3、APG-115）聯(lián)合時，協(xié)同抑制結(jié)直腸癌和乳腺癌細(xì)胞生長（CI<1），而與順鉑、5-FU 聯(lián)合無協(xié)同作用；體內(nèi)實驗中，APG-115 與 Elesclomol 聯(lián)合對結(jié)直腸癌的抑制效果顯著優(yōu)于單獨用藥，并且不良反應(yīng)可耐受，提示該聯(lián)合具有癌癥治療潛力。

三、 總結(jié)

該篇文章首次揭示p53 通過特異性結(jié)合 FRMD4A 基因啟動子區(qū)的 p53-RE3 元件，轉(zhuǎn)錄激活 FRMD4A 的表達，在 RNA 結(jié)合蛋白 EWSR1的協(xié)助下，生成環(huán)形 RNA circFRMD4A。circFRMD4A 作為關(guān)鍵效應(yīng)分子，一方面可直接結(jié)合糖酵解關(guān)鍵酶 PKM2 的 N 端、A1 及 B 結(jié)構(gòu)域，抑制其活性四聚體的形成，進而介導(dǎo)代謝重編程，具體表現(xiàn)為抑制腫瘤細(xì)胞糖酵解過程、降低乳酸生成，同時將代謝通量轉(zhuǎn)向TCA循環(huán)，進而增強線粒體代謝；另一方面通過該代謝重編程過程，下調(diào)銅死亡核心調(diào)控分子 FDX1 的表達，提升癌細(xì)胞對 Elesclomol 的敏感性，最終介導(dǎo)代謝重編程與銅死亡的雙重抗腫瘤效應(yīng)。