通过Brusatol靶向FOXM1/PSAT1轴可以抑制肺癌的恶性进展

《Pathology - Research and Practice》：Targeting FOXM1/PSAT1 axis by Brusatol inhibits lung cancer malignant progression

Brusatol通过抑制PSAT1及调控FOXM1通路发挥肺癌抗癌作用

　　

欧阳思怡|王晓波|孙玉兰|梁永峰|白静|韩长春|宋静

摘要

从Brucea javanica中提取的Brusatol已被发现能够抑制癌症进展。然而，Brusatol的下游靶点及其在肺癌中的作用机制尚未完全阐明，需要进一步研究。本研究发现，Brusatol显著下调了磷酸丝氨酸氨基转移酶1（PSAT1）的mRNA和蛋白质水平。值得注意的是，PAST1的过表达会削弱Brusatol对肺癌细胞的抗肿瘤作用（无论是在体外还是体内）。进一步的机制研究表明，重要的转录因子FOXM1直接结合在PSAT1的启动子上，促进了其转录。此外，FOXM1的上调会抵消Brusatol对PSAT1的抑制作用，从而维持肿瘤细胞的存活。总体而言，我们的数据表明FOXM1/PSAT1轴可能在Brusatol的抗肿瘤作用中起重要作用，Brusatol有望成为治疗肺癌的新策略。

引言

肺癌仍然是全球最常见的癌症之一，每年导致约179.6万人死亡，占所有癌症相关死亡人数的18.4%[1]、[2]。非小细胞肺癌（NSCLC）占所有肺癌病例的85%以上，其中肺腺癌（LUAD）和肺鳞状细胞癌（LUSC）占NSCLC诊断病例的约80%[3]。尽管有化疗、放疗和免疫疗法等治疗方法，但晚期患者的预后仍然较差，五年生存率仅为0-10%，这与早期病例的60%生存率形成鲜明对比[4]、[5]、[6]。这种差异主要是由于肿瘤对化疗和放疗的耐药性以及肿瘤表现出的免疫反应异质性[7]。因此，迫切需要新的治疗方法来改善肺癌的治疗效果。

最新研究表明，丝氨酸的过度激活会促进肿瘤发生[8]、[9]。丝氨酸在支持癌细胞增殖、迁移和耐药性的生物分子合成中起着关键作用[10]、[11]。在细胞内，丝氨酸通过三步反应合成：首先，3-磷酸甘油酸被磷酸甘油酸脱氢酶（PHGDH）氧化为磷酸羟基丙酮酸（pPYR）；随后，磷酸羟基丙酮酸（pPYR）在磷酸丝氨酸氨基转移酶（PSAT1）的作用下生成磷酸丝氨酸（pSER）；最后，磷酸丝氨酸（pSER）被1-3-磷酸丝氨酸磷酸酶（PSPH）去磷酸化生成丝氨酸[12]。研究发现，PSAT1在胶质母细胞瘤、乳腺癌和非小细胞肺癌（NSCLC）中表达上调，并且会增强细胞增殖、转移和化疗耐药性，这些因素都导致了不良的预后[13]、[14]、[15]。所有这些结果表明，PSAT1可能是一个有前景的抗癌靶点。

目前只有少数化合物被证明是PSAT1的潜在抑制剂。从传统中药中提取的Coniferin和Tetrahydrocurcumin对PSAT1表现出较强的抑制活性[16]，但尚未有进一步的实验研究和机制验证。

Brusatol（BRU）是一种Nrf2核因子相关因子2（Nrf2）抑制剂，据报道通过多种抗癌机制抑制多种类型的癌症[17]。我们之前的研究表明，Brusatol通过下调Krüppel样因子4（KLF4）和硬脂酰辅酶A去饱和酶-1（SCD1）来抑制黑色素瘤细胞的生长，揭示了其抗肿瘤作用的新机制[18]、[19]。在本研究中，我们首先发现Brusatol下调了PSAT1的表达，进而抑制了肺癌的恶性进展（无论是在体外还是体内）。此外，FOXM1直接结合在PSAT1的启动子上并促进其表达。FOXM1通过上调PSAT1来抵消Brusatol的抗肿瘤作用。综上所述，Brusatol通过FOXM1依赖性机制抑制PSAT1，从而在肺癌中发挥抗肿瘤作用，显著减少细胞增殖并诱导细胞凋亡。

实验部分

细胞培养、试剂和抗体

人肺癌细胞系A549和NCI-H1299从美国类型培养集（ATCC）购买，并在含有10%胎牛血清（FBS）的RPMI-1640培养基（Gibco）中，在标准条件（37°C，5% CO₂）下培养。Brusatol（Yuanye Biotechnology，上海，中国；批号P28M11F114247）溶解在DMSO中用于体外实验。

Western blot分析

蛋白质使用含有1% NP40的裂解缓冲液提取，并加入蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物。大约30

Brusatol降低肺癌细胞中的PSAT1表达

为了识别受Brusatol调控的新基因，我们对用0、40和80 nM Brusatol处理的A549细胞的mRNA表达谱进行了RNA测序（见图1A）。基因本体分析显示，差异表达的基因主要富集在与甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸相关的代谢途径中（见图1B）。在下调的基因中，PHGDH和PSAT1的表达显著降低（见图1C）。为了验证这些发现，A549和H1299细胞被暴露于

讨论

近年来，研究人员越来越关注探索传统中药作为潜在抗癌剂的来源。Brusatol是一种从Brucea javanica中提取的生物活性喹啉类化合物，因其强大的抗肿瘤特性而受到广泛关注[22]。核因子相关因子2（Nrf2）是细胞抗氧化和抗炎反应的主要调节因子，在癌症中通过促进基因表达发挥双重作用

伦理批准和参与同意

所有实验程序均符合1996年美国国立卫生研究院关于实验动物护理和使用的指南以及大连医科大学动物护理和使用委员会批准的伦理标准（批准编号：XL250704122）。

资金

不适用

作者贡献声明

韩长春：监督。宋静：写作 – 审稿与编辑，撰写初稿，监督。王晓波：正式分析，数据管理。孙玉兰：正式分析，数据管理。梁永峰：正式分析。白静：监督，数据管理。欧阳思怡：研究，正式分析，数据管理。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

不适用

患者出版同意

不适用

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。