《Cellular Oncology》：CircBARD1 suppresses tumor progression driven by H3K18 lactylation-CCNA2 axis in human bladder cancer
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本文针对膀胱癌预后不良的临床问题，研究了环状RNA circBARD1的肿瘤抑制功能。研究发现，circBARD1通过与糖酵解酶ENO1蛋白相互作用，促进FBXW7介导的ENO1泛素化降解，从而抑制肿瘤糖酵解和H3K18组蛋白乳酸化，最终下调原癌基因CCNA2的表达，在体内外抑制膀胱癌的进展。该研究揭示了一种全新的circRNA调控代谢与表观遗传的分子机制，为膀胱癌治疗提供了潜在的新靶点。
膀胱癌是全球发病率排名第四的恶性肿瘤，其治疗效果，尤其是晚期患者的预后，仍然不尽如人意。在肿瘤细胞中，一种被称为瓦博格效应的代谢重编程现象十分常见，即细胞倾向于利用效率较低的糖酵解途径而非有氧氧化来产生能量，这导致了乳酸的大量堆积。近年来，一个令人兴奋的发现是，这些过量的乳酸不仅可以作为代谢产物，更能作为一种“信号分子”来修饰我们的基因“开关”——组蛋白，这种全新的表观遗传修饰被称为“组蛋白乳酸化”。它像一顶帽子戴在组蛋白上，能开启特定基因的转录，从而影响细胞命运。然而，在膀胱癌中，组蛋白乳酸化究竟扮演着何种角色，其上游又由哪些分子精密调控，仍然是未解之谜。
为了解答这一问题，研究团队在浙江大学医学院附属第一医院的主导下展开研究，其成果发表在学术期刊《Cellular Oncology》上。他们聚焦于一类结构特殊的非编码RNA——环状RNA。这类RNA因其头尾相连的环形结构而异常稳定，是近年来癌症研究的热点。研究人员通过分析公共数据库和临床样本，发现一个名为circBARD1的环状RNA在膀胱癌组织和细胞中表达量显著降低，且与不良预后相关。进一步的实验表明，circBARD1在体外和体内均能有效抑制膀胱癌细胞的增殖、迁移和成瘤能力，扮演着“肿瘤抑制因子”的角色。
为了揭示其背后的分子机制，研究人员采用了一系列关键的技术方法。他们利用了RNA免疫沉淀(RIP)和RNA pull-down结合质谱分析，寻找与circBARD1直接相互作用的蛋白。通过染色质免疫沉淀(ChIP)、CUT&Tag等高通量测序技术，他们分析了组蛋白修饰（H3K18乳酸化）在全基因组范围内的分布及其对基因转录的影响。此外，还通过蛋白质免疫共沉淀(Co-IP)和蛋白酶体抑制剂等实验，研究了目标蛋白的稳定性与泛素化修饰。研究过程中使用的膀胱癌组织样本和细胞系均遵循了相关伦理规范。
3.1 CircBARD1在BCa中下调并抑制肿瘤细胞生长和迁移
研究人员通过整合多个基因表达数据集，筛选出在膀胱癌中显著下调的circBARD1。实验证实了其环状结构，并发现其主要定位于细胞质。功能实验表明，过表达circBARD1能够显著抑制膀胱癌细胞的活力、克隆形成和迁移侵袭能力，证实了其肿瘤抑制功能。
3.2 CircBARD1结合ENO1蛋白并促进其经FBXW7介导的多聚泛素化和降解
机制探索发现，circBARD1并非通过常见的“分子海绵”方式发挥作用，而是直接与α-烯醇化酶1(ENO1)蛋白结合。ENO1是糖酵解途径中的一个关键酶，在多种癌症中高表达并促进肿瘤进展。研究显示，circBARD1通过与ENO1结合，招募了E3泛素连接酶FBXW7，从而促进了ENO1蛋白的泛素化修饰，并最终导致其被蛋白酶体降解。这一定量减少了细胞内的ENO1蛋白水平。
3.3 CircBARD1作为糖酵解和H3K18乳酸化的抑制因子
由于ENO1是糖酵解的核心酶，其降解必然影响代谢。实验证实，过表达circBARD1确实降低了癌细胞的葡萄糖摄取和乳酸生成，即抑制了糖酵解通量。而乳酸正是组蛋白乳酸化的直接前体物质。有趣的是，研究人员发现，circBARD1的过表达也同步降低了组蛋白H3第18位赖氨酸乳酸化(H3K18la)的整体水平。这提示circBARD1可能通过抑制糖酵解-乳酸轴，进而抑制了H3K18乳酸化这一表观遗传事件。
3.4 CCNA2是circBARD1-H3K18la调控轴促进BCa进展的靶点
接下来，研究人员利用CUT&Tag技术和转录组测序(RNA-seq)寻找受H3K18la直接调控的下游基因。他们发现细胞周期蛋白A2(CCNA2)的启动子区域富集了H3K18la修饰，且其表达受乳酸水平调节。临床数据分析也显示CCNA2在膀胱癌中高表达且与不良预后相关。功能回复实验证明，过表达CCNA2能够逆转由circBARD1过表达所引起的肿瘤抑制效应。这表明CCNA2是circBARD1-H3K18la调控轴发挥致癌作用的关键下游效应分子。
3.5 CircBARD1-ENO1轴在体内外抑制BCa细胞的肿瘤生长和转移
最后，体内实验进一步验证了上述分子轴的功能。在裸鼠皮下成瘤模型中，过表达circBARD1能显著抑制肿瘤的生长，而这种抑制作用可被同时过表达ENO1所部分挽救。对肿瘤组织的分析显示，circBARD1过表达组的肿瘤中ENO1、H3K18la和CCNA2的水平均下调，与体外实验结果一致。
综合以上结果，本研究得出了一个清晰的结论：在膀胱癌中，circBARD1的表达下调，失去了其肿瘤抑制功能。circBARD1能够作为“脚手架”，结合并稳定ENO1与FBXW7的相互作用，从而促进ENO1的泛素化降解。ENO1的减少抑制了糖酵解和乳酸生成，进而降低了组蛋白H3K18乳酸化水平。H3K18la的降低减弱了其对原癌基因CCNA2启动子的激活作用，最终下调CCNA2的表达，抑制膀胱癌的恶性进展。这一“circBARD1/ENO1/FBXW7-H3K18la-CCNA2”调控轴的阐明，首次将环状RNA、肿瘤代谢重编程和表观遗传修饰（组蛋白乳酸化）这三个前沿领域紧密连接起来，揭示了一种前所未有的肿瘤抑制机制。它不仅深化了我们对膀胱癌发生发展分子机理的理解，更重要的是，circBARD1、ENO1、H3K18la或CCNA2都可能成为未来膀胱癌诊断或治疗的新靶点，为开发针对肿瘤代谢-表观遗传交叉对话的创新疗法提供了坚实的理论依据。
