《Journal of Genetics and Genomics》：Chromatin-binding protein HMGN1 promotes HCC tumorigenesis via histone methylation-induced
RALB transcriptional suppression
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肝细胞癌（HCC）中高迁移率组蛋白结合域1（HMGN1）通过表观遗传调控促进RALB基因沉默，驱动转移。研究发现HMGN1在HCC组织中显著过表达，并与晚期疾病及不良预后相关。机制上，HMGN1直接结合RALB基因启动子，招募H3K9me2抑制其转录，导致肿瘤细胞迁移增强。采用siRNA纳米颗粒（NP）递送系统有效沉默HMGN1表达，在体内外模型中均显著抑制HCC转移。本研究揭示HMGN1/RALB调控轴在HCC转移中的关键作用，为纳米靶向治疗提供新策略。
Xiameng Su|Leirong Gu|Tingting Gao|Wanjin Chen|Ming Tan|Yuting Liu|Zhiling Wang|Xinyan Chen|Hui Zhang|Shengtao Cheng
临床实验室部门，传染病分子生物学重点实验室（教育部），重庆医科大学第二附属医院，中国重庆400016
摘要
肝细胞癌（HCC）是全球癌症相关死亡的主要原因之一，其高死亡率的主要原因是转移。染色质结合蛋白高迁移组核小体结合结构域1（HMGN1）已被认为与肿瘤进展有关，但其在HCC转移中的具体作用和机制仍不清楚。本研究探讨了HMGN1的功能及其作为治疗靶点的潜力。对患者样本的分析证实，HCC组织中HMGN1的表达上调，这与疾病进展和预后不良相关。功能实验表明，HMGN1在体外和体内均能促进HCC的转移。通过整合RNA测序和染色质免疫沉淀测序分析发现，HMGN1与RAS样原癌基因B（RALB）的启动子结合，招募抑制性组蛋白标记H3K9me2，从而在表观遗传水平上沉默其转录并驱动转移。在治疗方面，一种用于递送针对HMGN1的siRNA的纳米粒子（NP）系统能够有效沉默其表达，并在原位肝移植肿瘤模型中抑制转移。我们的发现确立了HMGN1作为HCC转移的关键表观遗传驱动因素的地位，并强调了siRNA-纳米粒子靶向HMGN1作为一种有前景的精准治疗策略。
引言
肝细胞癌（HCC）是全球第六大常见癌症，也是癌症相关死亡的第三大原因，对全球健康构成了重大负担（Jemal等人，2017；Villanueva，2019；Sung等人，2021）。早期HCC患者的5年总体生存率超过70%，但晚期HCC患者的预后明显较差，中位生存期约为1.5年（Llovet等人，2021）。这种显著差异源于HCC具有侵袭血管和远处转移的倾向，导致超过60%的患者术后复发（Lu等人，2019）。尽管外科技术和化疗的进步显著提高了HCC患者的总体生存率，但转移性HCC患者的治疗效果仍然不佳，因为超过13.5%的HCC患者会出现肺部、骨骼或脑部的远处转移，而传统疗法在这些情况下效果有限（Yan等人，2020）。因此，全面了解HCC进展和转移的机制基础，特别是通过识别与转移相关的分子靶点和表观遗传调节因子，可能会为这种侵袭性恶性肿瘤带来有希望的治疗机会。
高迁移组核小体结合结构域1（HMGN1）是一种染色质结合蛋白，它与核小体DNA的内部区域相互作用，调节DNA-组蛋白八聚体的相互作用，并维持转录活跃基因周围的开放染色质构象（He等人，2018）。这种结构调节使HMGN1在转录控制中发挥关键作用。HMGN1可以通过整合到多蛋白复合体中（Lim等人，2002）或直接与转录因子（如雌激素受体α（ERα）和血清反应因子（SRF）相互作用而被招募到特定启动子处。一旦定位在启动子区域，HMGN1会调节组蛋白修饰（Zhu和Hansen，2007）和特定核小体的重新定位（Belova等人，2008），从而塑造染色质结构。泛癌分析显示，HMGN1在多种实体瘤中的表达经常上调，并与疾病进展阶段晚和预后不良相关（Guo等人，2025）。新兴研究进一步将HMGN1与胃癌、乳腺癌（Lee等人，2015；Guo等人，2025）、肺癌（Wu等人，2024）和宫颈癌（Li等人，2024）的发病机制联系起来。尽管越来越多的证据表明HMGN1参与多种癌症类型的肿瘤发生，但其在HCC中的具体作用仍很大程度上未被探索。我们之前的初步研究表明，HMGN1通过表观遗传修饰增强乙型肝炎病毒（HBV）共价闭合环状DNA（cccDNA）的转录（Ming等人，2024）。鉴于HBV在HCC进展中的关键作用，我们假设HMGN1通过表观遗传修饰调节基因转录，从而促进HCC的转移。
RAS样原癌基因B（RALB）属于Ras相关GTP酶家族，在调节细胞增殖、迁移和囊泡运输中起着关键作用（Richardson等人，2022）。在细胞信号网络中，RALB作为关键的下游分子，受到多种上游分子的调控，并与多种癌症类型的发生和发展密切相关。例如，丁酸可以上调CRC细胞中的RALB表达，从而增强自噬（Dong等人，2024）。此外，cyclin D1/CDK4通过激活RALB促进胶质母细胞瘤（GBM）的扩散（Cemeli等人，2022）。另外，miR-139通过靶向RALB调节胰腺癌的细胞周期，从而影响细胞增殖（Wang等人，2021）。然而，RALB在HCC中的表达模式和功能意义仍不甚明确，尤其是其与表观遗传修饰的关系。
本研究证明HMGN1在HCC中高表达，并促进HCC的转移。从机制上讲，HMGN1直接结合RALB的启动子，并通过改变H3K9me2修饰来抑制其转录，从而在表观遗传水平上沉默RALB的转录。这些发现揭示了一个HMGN1/RALB调控轴，其中HMGN1对RALB的抑制通过丧失肿瘤抑制控制来促进HCC的发病。在治疗方面，我们开发了一种基于纳米粒子的递送系统，实现了高效的siHMGN1递送，在体外和体内模型中均显示出显著的治疗效果。
HMGN1表达增加表明HCC患者预后不良
为了探讨HCC中HMGN1的表达情况，我们对90个包含HCC的数据集进行了大规模数据挖掘分析，发现16个数据集（共482名HCC患者）中HMGN1的mRNA水平发生了显著变化。其中，12个数据集的HCC组织中HMGN1的mRNA水平显著升高（图1A）。TCGA数据集的分析也显示，与相邻的正常对照组相比，肿瘤组织中HMGN1的mRNA表达显著上调（图S1A）。
讨论
HCC的预防和治疗仍然是全球医学领域的重大挑战。HCC的病因主要与慢性HBV感染密切相关（Rizzo等人，2022）。近年来，越来越多的证据表明，高迁移组蛋白超家族（HMG）与HCC的进展和转移密切相关（Han等人，2017；Lv等人，2017；Zhang等人，2017；Feng等人，2023）。基于我们之前的发现，HMGN1与HBV结合……
临床样本
人类HCC肝组织及其配对的相邻非肿瘤组织（36对）来自中国重庆医科大学第一附属医院。所有实验均获得了重庆医科大学伦理委员会的批准（批准编号2024134）。所有实验均遵循相关指南和规定进行。
细胞培养
MHCC-97H细胞购自复旦大学中山医院肝癌研究所
数据可用性
支持本研究结果的数据已存放在CNCB（人类数据存储库）中，访问编号分别为HRA014790、HRA014803和HRA014792。
CRediT作者贡献声明
Xiameng Su：方法学、研究、数据分析、验证、可视化、初稿撰写、审阅与编辑。
Leirong Gu：方法学、研究、数据分析、验证、可视化。
Tingting Gao：方法学、软件应用、数据分析、验证、可视化。
Wanjin Chen：方法学、软件应用。
Ming Tan, Yuting Liu, Zhiling Wang, Xinyan Chen：方法学、研究、数据管理。
Hui Zhang：验证、监督、可视化。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（资助编号82473089，资助单位STC）、重庆市自然科学基金（资助编号CSTB2024NSCQ-QCXMX0003，资助单位STC）以及重庆市教委科技研究计划（资助编号KJQN202300465，资助单位STC）的支持。我们感谢American Journal Experts（AJE）提供的英语语言编辑服务。作者还感谢重庆医科大学实验动物中心提供的小鼠饲养和护理支持。
