《Oncogene》：POM121 O-GlcNAcylation facilitates bone metastasis in non-small cell lung cancer through enhanced c-MYC nuclear import and ECM reprogramming
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本研究针对非小细胞肺癌（NSCLC）骨转移机制不明的临床难题，通过系统分析高骨转移亚群，首次发现核孔蛋白POM121的O-GlcNAc修饰（Ser199位点）通过拮抗TRIM21介导的泛素化降解稳定POM121，进而促进致癌转录因子c-MYC核转位，激活ECM相关基因转录并驱动骨转移。该研究揭示了OGT-POM121-c-MYC-ECM信号轴在NSCLC骨转移中的关键作用，为预后评估和靶向治疗提供了新策略。
骨转移是非小细胞肺癌（NSCLC）患者最常见的远端转移类型之一，约30%-40%的晚期患者会发生骨转移，导致剧烈骨痛、病理性骨折等严重并发症，其中位生存期仅6个月。当前临床主要采用双膦酸盐、地诺单抗等靶向破骨细胞的疗法，但缺乏对肿瘤细胞本身的精准靶向能力。因此，揭示NSCLC骨转移的分子机制，寻找有效的预后标志物和治疗靶点，成为亟待解决的科学问题。
近日发表于《Oncogene》的研究首次阐明了O-连接N-乙酰葡萄糖胺（O-GlcNAc）修饰通过调控核孔蛋白POM121稳定性，进而驱动c-MYC核转运及细胞外基质（ECM）重编程的分子通路，为NSCLC骨转移提供了新的机制解释和治疗方向。
研究人员通过体内筛选技术从NSCLC细胞系（H460、H1299、H1437）中分离出高骨转移亚群（BM亚系），发现其O-GlcNAc转移酶（OGT）表达显著升高。利用凝集素亲和纯结合质谱技术，鉴定出核孔蛋白POM121在骨转移细胞中发生显著的O-GlcNAc修饰。通过位点突变实验证实Ser199是关键的修饰位点，该修饰通过阻碍E3泛素连接酶TRIM21的结合，抑制POM121的泛素化降解，从而稳定蛋白水平。功能实验表明，稳定表达的POM121促进致癌转录因子c-MYC的核转位，激活ECM相关基因（如LOX、COL1A1等）转录，进而通过PI3K-AKT-mTOR信号通路增强肿瘤细胞的侵袭和骨转移能力。动物实验进一步验证，POM121S199A突变体或OGT敲低显著抑制骨转移灶形成。临床数据分析显示，POM121与c-MYC的高共表达与NSCLC患者不良预后显著相关。
关键技术方法包括：通过体内筛选建立骨转移细胞模型；利用凝集素亲和纯化（sWGA-beads）结合质谱鉴定O-GlcNAc修饰蛋白；采用免疫共沉淀（Co-IP）和蛋白质稳定性实验（CHX追踪）验证蛋白互作与降解机制；通过核质分离和免疫荧光分析c-MYC核转位；基于转录组测序（RNA-seq）和基因集富集分析（GSEA）挖掘下游信号通路；使用裸鼠心内注射模型评估体内转移能力。
POM121 exhibits marked O-GlcNAcylation in the bone-metastatic H460-BM subline
通过对比亲本细胞与骨转移亚群，发现转移细胞中OGT表达升高，全局O-GlcNAc修饰水平增强。质谱分析鉴定出563个O-GlcNAc修饰蛋白，其中核孔复合体成分显著富集。进一步验证显示POM121在骨转移细胞中修饰水平显著升高。
O-GlcNAcylation at S199 site of POM121 promotes NSCLC bone metastasis
LC-MS/MS鉴定出POM121的6个潜在O-GlcNAc修饰位点，其中Ser199是主要功能位点。S199A突变体实验表明该位点修饰缺失会抑制肿瘤细胞侵袭和体内骨转移能力。
O-GlcNAcylation mediates stabilization of POM121
机制研究表明，O-GlcNAc修饰通过阻断TRIM21介导的泛素化，延长POM121半衰期。蛋白酶体抑制剂MG132处理可逆转POM121S199A的降解，证实其通过泛素-蛋白酶体途径降解。
O-GlcNAcylated POM121 evades ubiquitin-dependent degradation by blocking TRIM21 binding
IP-MS鉴定TRIM21为POM121互作蛋白，O-GlcNAc修饰可削弱两者结合。在骨转移细胞中，POM121-TRIM21相互作用减弱，泛素化水平降低。
POM121 drives bone metastasis via enhanced c-MYC nuclear import
RNA-seq和GSEA分析发现POM121调控c-MYC信号通路。核质分离实验证实POM121促进c-MYC核转位，而POM121敲低或S199A突变会抑制该过程。
c-MYC facilitates bone metastasis via transcriptional activation of ECM-associated genes
c-MYC核转位后激活ECM相关基因转录，并增强PI3K-AKT-mTOR通路磷酸化。临床数据验证ECM基因与POM121/c-MYC表达正相关。
Conservation of the OGT-POM121-c-MYC-ECM axis drives bone metastasis in heterogeneous NSCLC models
在H1299、H1437等多种NSCLC模型中验证该通路的普适性。骨转移细胞均呈现POM121 O-GlcNAc修饰升高、c-MYC核积聚和ECM基因激活的特征。
研究结论表明，OGT-POM121-c-MYC-ECM轴是NSCLC骨转移的关键驱动机制。该发现不仅揭示了O-GlcNAc修饰通过调控核孔蛋白功能影响肿瘤转移的新范式，还为开发针对POM121 O-GlcNAc修饰的抑制剂提供了理论依据。值得注意的是，该通路中多个节点（如OGT、c-MYC、ECM成分）均具有临床转化潜力，未来可能通过联合靶向策略实现更有效的骨转移防控。
