研究背景

皮膚鱗狀細(xì)胞癌（cSCC）是全球范圍內(nèi)發(fā)病率第二的癌癥，其惡性程度高、轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)、生存率低。過量紫外輻射暴露是誘發(fā)cSCC的首要環(huán)境因素，亟需深入了解紫外線誘發(fā)cSCC的分子機(jī)制、開發(fā)有效的cSCC新療法。低氧誘導(dǎo)因子HIF-1α對紫外輻射敏感，其表達(dá)水平與cSCC細(xì)胞增殖和糖酵解代謝水平密切相關(guān)，并與cSCC分級呈正相關(guān)，但之前的研究并未揭示其調(diào)控機(jī)理。

幾項(xiàng)主要的研究成果

1） 鑒定cSCC中的HOXA9

研究發(fā)現(xiàn)癌基因miR-365在cSCC中異常過表達(dá)，通過數(shù)據(jù)庫預(yù)測及熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)顯示miR-365直接靶向HOXA9的3’UTR。隨后表達(dá)譜分析發(fā)現(xiàn)HOXA9表達(dá)水平在cSCC中顯著下調(diào),敲降miR-365可使HOXA9表達(dá)上調(diào)。

2）HOXA9體外功能研究

隨后，通過siRNA將cSCC中的HOXA9敲降，發(fā)現(xiàn)cSCC細(xì)胞增殖、遷移、侵襲能力急劇增加，凋亡減少；挽救實(shí)驗(yàn)及過表達(dá)HOXA9則能抑制細(xì)胞增殖、遷移、侵襲，促進(jìn)凋亡。表明HOXA9可抑制cSCC細(xì)胞的腫瘤生長、遷移和侵襲。

3）HOXA9調(diào)控cSCC中的信號通路

為進(jìn)一步理解HOXA9在cSCC中介導(dǎo)的分子事件，對siNC和siHOXA9處理的cSCC細(xì)胞進(jìn)行RNA-Seq。發(fā)現(xiàn)siHOXA9處理的細(xì)胞中有3545個轉(zhuǎn)錄本顯著調(diào)節(jié)，GO及KEGG分析發(fā)現(xiàn)HIF-1信號通路顯著增強(qiáng)，并且該通路中與糖酵解代謝相關(guān)的8個基因HIF-1α、GLUT1 (SLC2A1)、HK2、PDK1、PFKL、PGK1、PFKFB3和ENO2的表達(dá)水平顯著上調(diào)。

HOXA9是否調(diào)節(jié)cSCC細(xì)胞的糖酵解代謝過程？研究發(fā)現(xiàn)減少HOXA9可增強(qiáng)糖酵解代謝并抑制氧化磷酸化（OXPHOS）；挽救實(shí)驗(yàn)及過表達(dá)HOXA9則抑制糖酵解并促進(jìn)OXPHOS，表明HOXA9缺失可促進(jìn)cSCC細(xì)胞的糖酵解代謝。

4）作用機(jī)制研究

通過qRT-PCR及 western blot驗(yàn)證了HOXA9缺失可上調(diào)HIF-1α及其下游糖酵解代謝基因。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)HOXA9可抑制HIF-1α的表觀遺傳活性。

隨后，通過免疫沉淀、HPLC-MS和western blot發(fā)現(xiàn)HOXA9可與抗癌轉(zhuǎn)錄因子CRIP2相互作用，HOXA9過表達(dá)會導(dǎo)致CRIP2蛋白下拉增強(qiáng)。CRIP2功能缺失性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)敲降CRIP2導(dǎo)致HIF-1α、HK2、GLUT1和PDK1的蛋白表達(dá)顯著上調(diào)，cSCC細(xì)胞增殖、遷移、侵襲增強(qiáng)。此外，CRIP2缺失還會導(dǎo)致糖酵解增強(qiáng)并抑制氧化磷酸化。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)CRIP2缺失時，HOXA9不再抑制HIF-1α及其下游糖酵解基因的表達(dá)，消除了HOXA9在代謝調(diào)節(jié)中的功能。表明了HOXA9以CRIP2依賴性方式抑制糖酵解作用。證實(shí)了HOXA9與CRIP2相互作用調(diào)控HIF-1α及其下游糖酵解基因的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制。

5）體內(nèi)功能驗(yàn)證

通過構(gòu)建異種移植腫瘤模型，發(fā)現(xiàn)HOXA9缺失導(dǎo)致腫瘤大小顯著增強(qiáng)，HIF-1α及其下游糖酵解代謝基因顯著上調(diào)，此外還導(dǎo)致葡萄糖攝取和保留（代謝調(diào)控）增強(qiáng)（fig8）。HOXA9過表達(dá)則結(jié)果相反。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明HOXA9通過負(fù)調(diào)控HIF-1α及其下游糖酵解基因（包括GLUT1、HK2和PDK1）來抑制糖酵解。