《Redox Biology》：p53 and fatty acids collaborate to trigger ferroptosis via the FBXO2-FABP5 axis in colorectal cancer
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本研究揭示了在结直肠癌中，p53通过转录激活FBXO2，进而通过分子伴侣介导的自噬途径降解FABP5，导致多不饱和脂肪酸水平下降，从而诱导铁死亡抵抗的创新机制。研究人员发现补充花生四烯酸可逆转此过程并与p53协同触发铁死亡，为结直肠癌治疗提供了新的联合治疗策略。
在肿瘤生物学领域，铁死亡作为一种铁依赖性的程序性细胞死亡方式，因其在肿瘤治疗中的潜在价值而备受关注。这一过程主要由铁稳态、脂质过氧化和抗氧化系统三大生化通路精密调控。著名的肿瘤抑制蛋白p53在调控细胞对铁死亡诱导剂的反应中扮演着关键角色，但其在结直肠癌中对铁死亡的确切调控机制仍存争议，有时抑制有时促进，这种双重角色背后的分子开关成为领域内亟待解决的科学问题。
传统观点认为，p53主要通过抑制SLC7A11等抗氧化基因来增强铁死亡敏感性，但近年研究发现，在结直肠癌中，p53反而可能通过与其他蛋白相互作用来抵抗铁死亡。这种矛盾现象提示，可能存在尚未阐明的关键机制在决定p53对铁死亡的最终调控方向。理解这一机制对于开发针对p53野生型结直肠癌的有效治疗策略具有重要意义。本项发表于《Redox Biology》的研究正是致力于解开这一谜团。
为了深入探索这一问题，研究团队运用了多种关键技术方法：包括RNA测序和微阵列分析筛选p53靶基因、染色质免疫沉淀验证p53与靶基因启动子结合、免疫共沉淀和质谱分析鉴定蛋白相互作用、免疫印迹分析蛋白表达水平、细胞活力检测和集落形成分析评估细胞生长、流式细胞术分析细胞凋亡和脂质活性氧、小鼠异种移植模型验证体内效果、脂质组学分析脂质变化，以及临床样本免疫组化分析蛋白表达与预后关联。
FBXO2是p53的转录靶基因
研究人员通过综合分析多个数据库的测序数据，发现FBXO2可能是p53的潜在靶基因。实验证实，在野生型p53的结直肠癌细胞中，多种p53激动剂均可显著上调FBXO2的mRNA和蛋白水平。相反，敲低p53则降低FBXO2表达。生物信息学分析发现FBXO2启动子区存在保守的p53反应元件，荧光素酶报告基因和染色质免疫沉淀实验均验证p53可直接结合并激活FBXO2转录。
FBXO2促进结直肠癌的生长和进展
功能实验表明，过表达FBXO2能增强结直肠癌细胞的增殖、集落形成和迁移能力，并减少细胞凋亡。小鼠体内实验进一步证实，稳定过表达FBXO2可显著促进移植瘤生长。相反，敲低FBXO2则获得相反表型。这些结果明确FBXO2在结直肠癌中的促癌作用。
FBXO2与FABP5相互作用并促进其降解
机制探索中，研究人员通过免疫共沉淀-质谱联用技术发现FABP5是FBXO2的相互作用蛋白。系列实验证实两者在体内外均存在直接结合，且FBXO2通过其N端F-box结构域与FABP5结合。重要的是，FBXO2过表达降低FABP5蛋白水平，而敲低FBXO2则增加FABP5水平，且这一调控不依赖于蛋白酶体途径而通过自噬-溶酶体途径实现。
FBXO2和FABP5在结直肠癌中表达呈负相关
临床样本分析显示，在结直肠癌组织中FBXO2表达上调而FABP5表达下调，两者表达呈负相关。生存分析发现FBXO2高表达与患者不良预后相关，而FABP5高表达则与较好预后相关。同时具有FBXO2高表达和FABP5低表达的患者预后最差。
FBXO2通过分子伴侣介导的自噬促进FABP5降解
进一步机制研究表明，FBXO2诱导的FABP5降解可被自噬抑制剂氯喹逆转。研究人员在FABP5中发现了一个KFERQ样基序QLEGR，该基序对FABP5与分子伴侣HSPA8的结合至关重要。过表达HSPA8降低FABP5水平，而敲低溶酶体膜蛋白LAMP2A则增加FABP5水平。FBXO2能增强FABP5与HSPA8的相互作用，表明FBXO2通过分子伴侣介导的自噬途径促进FABP5降解。
FABP5通过维持多不饱和脂肪酸水平增强铁死亡敏感性
脂质组学分析显示，敲低FABP5显著降低多不饱和脂肪酸水平。功能上，FABP5过表达增强细胞对铁死亡诱导剂Erastin的敏感性，而敲低FABP5则产生抵抗。FABP5调控铁死亡的相关指标变化，包括丙二醛水平、脂质活性氧生成和谷胱甘肽水平。补充花生四烯酸可逆转FABP5敲低引起的铁死亡抵抗。
p53通过FBXO2-FABP5轴促进铁死亡抵抗
研究人员发现激活p53可诱导铁死亡抵抗，而这一效应可被敲低FBXO2或过表达FABP5逆转。补充花生四烯酸也能抵消p53介导的铁死亡抵抗，表明p53通过FBXO2-FABP5轴限制多不饱和脂肪酸可用性是其诱导铁死亡抵抗的关键机制。
花生四烯酸与p53协同触发铁死亡
最后，研究证明花生四烯酸与p53激活剂（如Nutlin-3）或化疗药物（5-氟尿嘧啶）联合使用，可协同诱导铁死亡并抑制结直肠癌细胞生长。动物实验进一步验证了5-氟尿嘧啶与花生四烯酸联合治疗的显著抗肿瘤效果。
本研究系统阐明了p53通过FBXO2-FABP5轴调控铁死亡的新机制，解决了p53在铁死亡中双重角色的争议。发现FBXO2是p53的新型靶基因，但其功能却是促进肿瘤进展。研究揭示了p53通过限制多不饱和脂肪酸可用性来抑制铁死亡的创新机制，而补充花生四烯酸可逆转这一过程并与p53协同触发铁死亡。这些发现不仅深化了对p53功能复杂性的理解，也为结直肠癌治疗提供了新的联合治疗策略，具有重要的理论意义和临床转化价值。
