《Metabolism》：PDAP1 reprograms fatty acid metabolism and drives malignant transformation via HSPA8-Mediated ERK/MAPK activation in hepatocellular carcinoma
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PDAP1通过稳定HSPA8 mRNA激活ERK/MAPK通路，调控SREBP1和PPARα表达，驱动脂肪酸代谢重编程及肝癌恶性转化，与患者预后显著相关。
李家正|孔向旭|孙怀斌|郭秀文|周华新|关正耀|卢康平|尹兆清|李一新|杜刚|张浩|金斌
山东省第二人民医院肝胆外科，山东大学齐鲁医院器官移植科，山东大学，济南，山东，中国
摘要
目的
肝细胞癌（HCC）表现出异常的脂质代谢特征，尤其是新合成的脂肪酸增加和脂肪酸氧化减少。PDAP1是一种与癌症相关的RNA结合蛋白，在多种恶性肿瘤中过度表达，但其对脂肪酸代谢重编程和HCC进展的具体贡献仍不明确。
方法
利用公共数据集研究了PDAP1的表达模式及其预后相关性，并在临床样本中进行了验证。为了评估PDAP1的功能作用，进行了一系列体外实验，包括CCK-8实验、菌落形成实验、EdU实验、伤口愈合实验、Transwell侵袭实验和流式细胞术实验。体内研究使用了多种小鼠模型，包括皮下肿瘤模型、原位肝肿瘤模型以及肺和肝转移模型。通过批量和单细胞RNA测序阐明了PDAP1的作用机制，并通过RNA免疫沉淀实验、RNA pull-down实验和脂质代谢相关实验进一步验证了这些结果。
结果
PDAP1在HCC中显著上调，与总体生存率和无进展生存率较低相关。功能实验表明，PDAP1敲低可抑制HCC细胞的增殖、迁移和侵袭，同时促进细胞凋亡；相反，PDAP1过表达则产生相反的效果。在体内实验中，PDAP1还显示出促进HCC生长和转移的作用。机制上，PDAP1稳定了HSPA8 mRNA，激活了ERK/MAPK通路，从而增强了SREBP1介导的脂肪酸合成并抑制了PPARα驱动的脂肪酸氧化，进而推动了HCC的脂肪酸代谢重编程和恶性转化。
结论
PDAP1作为一种RNA结合蛋白，通过稳定HSPA8 mRNA来激活ERK/MAPK信号通路，进而调节SREBP1和PPARα的表达，最终通过脂肪酸代谢重编程促进HCC的进展和转移。靶向PDAP1可能为HCC的治疗提供新的策略。
引言
肝细胞癌（HCC）是全球第六大常见癌症类型，也是癌症相关死亡的第四大原因[1]。尽管在HCC的诊断和治疗方面取得了显著进展，但患者的预后仍然不理想。饮食和酒精摄入是主要的环境风险因素，它们通过促进氧化应激、损害线粒体功能以及扰乱脂质代谢（特别是通过激活脂肪酸合成和抑制脂肪酸氧化（FAO）来导致肝脏损伤和肝癌发生[2]。因此，阐明HCC背后的分子机制，尤其是涉及代谢重编程的机制，对于开发有效的靶向疗法至关重要。
越来越多的证据表明，脂质代谢紊乱与HCC的发病机制密切相关。增强的脂肪酸新生合成通过产生具有生物活性的脂质来促进肿瘤细胞增殖，这些脂质可以激活致癌信号通路并改变细胞膜流动性[3][4]；而脂肪酸氧化的激活则通过限制脂质积累和缓解代谢应激而具有肿瘤抑制作用[5][6]。最近的研究表明，脂肪酸合成与脂肪酸氧化之间的不平衡促进了肝癌的发生[7]。因此，靶向脂肪酸代谢途径可能为HCC的治疗提供新的策略。
PDGFA相关蛋白1（PDAP1）最初在大鼠视网膜细胞中被发现为一种有丝分裂调节因子，它与PDGFA和PDGFB相关。在生理条件下，PDAP1调节T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖、稳态和正常功能[8][9]。病理学上，PDAP1参与甲型肝炎病毒（HAV）的复制，表明其在甲型肝炎的发病机制中起作用[10]。此外，研究表明PDAP1参与多种恶性肿瘤的起始和进展，包括结直肠癌、胰腺癌和乳腺癌[11][12][13]。值得注意的是，PDAP1具有RNA结合活性[8]。许多RNA结合蛋白（RBPs）对癌症进展至关重要[14][15][16][17][18]，然而，PDAP1的促癌机制是否依赖于其RNA结合功能尚不清楚。此外，PDAP1在HCC中的脂质代谢中的作用尚未得到充分研究。因此，本研究旨在探讨PDAP1在HCC中的作用，重点关注其RNA结合功能和脂肪酸代谢重编程的作用。
本研究首次发现PDAP1在公共可用的HCC转录组数据和我们自主研发的蛋白质组数据中表达存在差异。此外，PDAP1的表达与HCC患者的不良预后相关。随后我们在临床HCC样本中验证了PDAP1在mRNA和蛋白质水平上的上调。通过体外和体内功能实验评估了PDAP1对HCC恶性表型的影响。此外，还进行了批量和单细胞RNA测序，并通过验证实验探讨了PDAP1在HCC中的潜在致癌机制。
临床样本和伦理批准
临床样本包括配对的肿瘤组织和相邻的非肿瘤组织，来自在山东省第二人民医院接受根治性肝切除术的HCC患者。在样本收集之前，已获得所有参与者的书面知情同意。本研究遵循《赫尔辛基宣言》的规定，并获得了山东省第二人民医院科学研究伦理委员会的批准（批准编号：KYL2023413）。
PDAP1在HCC中上调且与不良预后相关
通过对五个数据集（TCGA-LIHC、GSE146115、GSE146409以及我们自主研发的转录组和蛋白质组数据）中共同上调基因的交叉分析，发现了九个重叠基因：S100A10、PDAP1、RALY、TXN、PLOD3、HTATIP2、HSP90AB1、BUD23和GOLM1（图1A、B）。同样，对共同下调基因的交叉分析发现了一个重叠基因：MAT1A（图1C）。在这些候选基因中，PDAP1特别值得关注，因为尽管它作为一种RNA结合蛋白的作用已被广泛认可，但其具体机制仍需进一步研究。
讨论
HCC对人类健康构成重大威胁，因此识别疾病生物标志物基因成为研究的重点。在本研究中，我们将公共HCC数据库与自主研发的转录组和蛋白质组数据整合起来，以识别新的诊断和预后标志物，并通过全面的体外和体内分析来阐明它们在HCC发病机制中的功能和作用机制。在选定的五个数据集中，有11个基因表现出一致的失调模式。
CRediT作者贡献声明
李家正：撰写——初稿、软件使用、方法学设计、数据分析。
孔向旭：撰写——初稿、软件使用、数据管理。
孙怀斌：撰写——初稿、数据可视化。
郭秀文：数据可视化。
周华新：数据可视化。
关正耀：数据分析。
卢康平：数据管理。
尹兆清：数据管理。
李一新：撰写——审稿与编辑、概念构思。
杜刚：撰写——审稿与编辑、概念构思。
张浩：撰写——审稿。
伦理批准和参与同意
本研究遵循《赫尔辛基宣言》的原则进行。所有动物实验均获得了山东省第二人民医院动物使用和护理委员会的批准（批准编号：KYL2024857）。人类样本和数据的使用也经过了山东省第二人民医院科学研究伦理委员会的审查和批准（批准编号：KYL2023413）。所有人类参与者均签署了知情同意书。
资助
本研究得到了中国博士后科学基金会（资助编号：2023M742128）、国家自然科学基金（资助编号：62331016）和山东省自然科学基金（资助编号：ZR2024QH227）的资助。
利益冲突声明
作者声明没有利益冲突。
