《Cellular Oncology》：SREBP2-RAB11A-ZDHHC20 axis orchestrates FGFR3 palmitoylation and membrane retention to drive bladder cancer progression
编辑推荐：
本研究针对非肌层浸润性膀胱癌（NMIBC）中FGFR3信号通路异常激活但膜稳定性调控机制不明的难题，揭示了SREBP2通过液相分离转录激活RAB11A，进而支架ZDHHC20介导FGFR3棕榈酰化，促进其膜定位及肿瘤生长的全新轴心机制。该发现为FGFR3驱动型膀胱癌提供了潜在治疗靶点。
膀胱癌是全球泌尿系统常见的恶性肿瘤，其中非肌层浸润性膀胱癌（NMIBC）约占初诊病例的75%。尽管NMIBC患者预后相对较好，但其高复发率和进展风险给患者带来了长期的临床监测和反复治疗负担，构成了巨大的医疗压力。成纤维细胞生长因子受体3（FGFR3）的信号异常是大多数NMIBC病例中明确的驱动因素。然而，精确调控FGFR3在血浆膜上稳定性与运输的分子机制仍然不清楚，这限制了对FGFR3靶向治疗药物的进一步开发。因此，深入解析维持FGFR3在膜上稳定性的分子通路，并探讨其临床相关性，对于改善NMIBC的治疗策略具有重要意义。
为了回答上述问题，研究人员在《Cellular Oncology》上发表了一项研究，揭示了一条名为SREBP2-RAB11A-ZDHHC20的全新信号轴，该轴心通过调控FGFR3的棕榈酰化修饰和膜定位，在膀胱癌进展中扮演了关键角色。
研究人员综合利用了生物信息学分析、细胞功能实验（包括基因敲低、细胞增殖、凋亡、迁移侵袭检测）、分子生物学技术（如免疫共沉淀、双荧光素酶报告基因实验、染色质免疫沉淀）、蛋白质相互作用预测（AlphaFold-Multimer）以及体内动物模型（裸鼠皮下移植瘤）等多种关键技术方法。临床样本来源于武汉大学人民医院的NMIBC患者组织。
4.1 RAB11A在NMIBC中高表达且与FGFR3表达正相关
通过对癌症基因组图谱（TCGA）膀胱癌（BLCA）数据集的分析，研究人员发现RAB11A在Ta期（NMIBC）肿瘤中表达显著上调。生存分析显示，RAB11A高表达与患者较差的总生存期相关。此外，RAB11A的表达与FGFR3的mRNA水平呈显著正相关。在临床收集的NMIBC样本中，免疫组化、qRT-PCR和Western blotting均验证了RAB11A在肿瘤组织中的高表达。
4.2 RAB11A促进FGFR3高表达的RT4膀胱癌细胞的增殖和存活
在内源性高表达FGFR3的RT4膀胱癌细胞系中，敲低RAB11A后，细胞增殖能力和克隆形成能力显著减弱，同时细胞凋亡增加。这表明RAB11A对于FGFR3驱动型膀胱癌细胞的生存和增殖至关重要。
4.3 RAB11A促进膀胱癌细胞的迁移和侵袭能力
通过伤口愈合实验和Transwell实验（迁移和侵袭），研究人员发现敲低RAB11A显著抑制了RT4细胞的迁移和侵袭能力，表明RAB11A也参与了膀胱癌细胞恶性表型的调控。
4.4 SREBP2通过启动子结合直接调控RAB11A的转录
利用生物信息学工具预测发现SREBP2是RAB11A启动子的潜在转录因子。实验证实，敲低SREBP2会降低RAB11A的mRNA和蛋白水平。双荧光素酶报告基因实验和染色质免疫沉淀（ChIP）-qPCR实验证明，SREBP2能够直接结合RAB11A的启动子区域并激活其转录。
4.5 SREBP2 F178A突变破坏RAB11A的转录激活和核凝聚物招募
研究人员发现，SREBP2的转录激活功能依赖于其液相分离（LLPS）能力。使用相分离缺陷型SREBP2突变体（F178A）进行拯救实验，发现其无法像野生型SREBP2那样有效激活RAB11A启动子或招募至染色质。RNA荧光原位杂交（FISH）实验进一步显示，野生型SREBP2形成的核凝聚物能够招募RAB11A的新生转录本，而F178A突变体则无此功能。
4.6 RAB11A调控FGFR3的膜定位而不影响其转录表达
RNA测序（RNA-seq）分析表明，敲低RAB11A不影响FGFR3的mRNA水平，但显著降低了FGFR3的总蛋白水平。流式细胞术分析显示，敲低RAB11A specifically减少了FGFR3在细胞膜上的定位，表明RAB11A主要调控FGFR3的翻译后膜运输和稳定性。
4.7 RAB11A通过与ZDHHC20相互作用促进FGFR3的棕榈酰化和蛋白稳定性
蛋白质稳定性实验（环己酰亚胺CHX追踪）表明，敲低RAB11A加速了FGFR3蛋白的降解。酰基-生物素交换（ABE）实验显示，RAB11A敲低显著降低了FGFR3的棕榈酰化水平。免疫共沉淀（Co-IP）实验证实RAB11A能够同时与FGFR3和棕榈酰转移酶ZDHHC20相互作用。AlphaFold-Multimer模拟预测了RAB11A与FGFR3及ZDHHC20之间的相互作用界面。敲低ZDHHC20同样导致FGFR3蛋白水平下降和棕榈酰化减弱。免疫荧光显示RAB11A、ZDHHC20和FGFR3在细胞内存在共定位。
4.8 胆固醇丰富的脂筏是RAB11A-ZDHHC20依赖性稳定FGFR3所必需的
去垢剂抗性膜（DRM）分级实验表明，在对照细胞中，FGFR3主要分布于富含胆固醇的脂筏组分中，而敲低RAB11A或ZDHHC20后，FGFR3从脂筏组分中移位。共聚焦显微镜观察发现FGFR3与脂筏标记物GM1共定位，敲低RAB11A或ZDHHC20后这种共定位减少。使用甲基-β-环糊精（MβCD）消耗细胞膜胆固醇可降低膜FGFR3水平，而补充胆固醇则可恢复其水平，证明胆固醇环境对FGFR3膜稳定性至关重要。
4.9 敲低RAB11A或ZDHHC20在体内抑制肿瘤生长
在裸鼠皮下移植瘤模型中，敲低RAB11A或ZDHHC20的RT4细胞形成的肿瘤体积和重量均显著小于对照组。多重免疫荧光染色显示，敲低组肿瘤组织中相应的靶蛋白（RAB11A或ZDHHC20）及FGFR3的表达均明显降低，证实了该通路在体内的功能性作用。
本研究首次系统地阐明了一条从代谢转录因子SREBP2到膜运输调控蛋白RAB11A，再到棕榈酰转移酶ZDHHC20，最终作用于FGFR3的完整信号轴。该轴心通过调控FGFR3的棕榈酰化修饰，影响其脂筏定位和稳定性，从而维持其致癌信号输出。这一发现不仅深化了对膀胱癌，特别是FGFR3驱动型NMIBC发病机制的理解，更重要的是，揭示了SREBP2、RAB11A和ZDHHC20作为潜在治疗靶点的价值。针对该通路的干预，例如抑制SREBP2的转录活性、破坏RAB11A的支架功能或阻断ZDHHC20的酶活性，可能为克服现有FGFR3靶向药物的耐药性提供新的联合治疗策略，具有重要的临床转化意义。
