项目文章 | IF=17.298！脂质代谢组学助力P53调控肝癌研究

2022年4月10日，武汉大学李友军，汪付兵及朱亚辉团队共同通讯在Hepatology（IF=17.298）在线发表题为“P53 deficiency affects cholesterol esterification to exacerbate hepatocarcinogenesis”的研究论文，表明SOAT1通过促进胆固醇酯化参与了肝癌的发生，SOAT1是p53缺陷型肝癌的潜在生物标志物和治疗靶点。迈维代谢为本次研究提供了广泛靶向脂质组学检测服务。

肿瘤抑制基因P53调控许多生物过程，包括调节应激反应和生长；通过监测糖脂代谢来控制细胞代谢和能量动态平衡以及抑制胆固醇生物合成和抑制肿瘤生长。P53基因在癌症的发展中起着核心作用，超过60%的人类癌症携带P53基因错义突变或缺失。

胆固醇是维持细胞生长、细胞膜完整性和流动性所必需的一种基本脂质。胆固醇是通过直接饮食吸收或乙酰辅酶A经甲氧戊酸途径从头合成获得的。在许多癌症中，这一途径中的几种酶被解除调控，包括HMGCR和SQLE。因此，异常的胆固醇摄取和合成是癌症潜在的代谢脆弱性。一些转化的细胞改变了胆固醇转运蛋白的表达，例如LDLR。

胆固醇酯的生物合成和动态平衡在包括肝细胞癌在内的许多癌症中起着关键作用，但它们在肝癌疾病发展中的确切作用机制尚不清楚。

DEN(二乙基亚硝胺)处理的野生型(WT)和肝细胞特异性P53敲除(P53hep)小鼠分别饲喂正常饮食(NCD)、高脂饮食(HFD)和高胆固醇高脂饮食(HCHFD)后,称量肿瘤数量、大小和肝脏重量、检测肝毒性标记物血清谷丙转氨酶(ALT)。采用脂质代谢组学比较三组小鼠HCCs（肝细胞癌细胞）中脂质差异。分别以HMGCR抑制剂辛伐他汀和SQLE抑制剂特比萘芬和SOAT1抑制剂阿伐西米（avasimibe）干预三组小鼠病程。

环己酰亚胺(CHX)阻断Huh7细胞中SOAT1蛋白的合成后，用蛋白酶体抑制剂MG132、溶酶体抑制剂NH₄Cl和自噬抑制剂3MA处理Huh7细胞。通过RNA-Seq检测细胞质内质网中介导了SOAT1蛋白稳定性的细胞质去泛素(DUBs)。

以Motifmap分析SOAT1和USP19启动子(-10到+5kb)内假定的P53结合位点。用MDM2抑制剂Nutlin-3a处理HCC细胞，抑制MDM2-P53相互作用，促进P53蛋白的稳定性，检测USP19和SOAT1表达的影响。将Soat1肝细胞条件敲除(Soat1fl/flAlb-Cre)小鼠与P53Δhep小鼠杂交，获得Soat1ΔhepP53Δhep小鼠，经DEN处理诱导HCCs，检测小鼠肝细胞参数。

技术路线流程图

1.HCHFD-P53hep 组小鼠HCCs中游离脂肪酸（FFA）和胆固醇酯含量明显增加，胆固醇酯化介导P53缺乏诱导肝癌发生。

图1 胆固醇脂化诱导的P53缺乏诱导肝癌发生

2.阿伐西米对SOAT1的药物抑制可消除HCHFD诱导的HCC

 图2 阿伐西米对SOAT的药理学抑制消除HCHFD诱导的肝癌

3.胆固醇酯组成成分SOAT1蛋白水平在P53ΔhepHCCs中高于P53fl/flHCCs，并且SOAT1蛋白水平与mRNA水平不成比例，提示SOAT1的差异表达至少部分是在翻译后阶段引起的。只有MG132处理阻断了SOAT1蛋白水平的下降，SOAT1蛋白的稳定性主要受蛋白酶体活性的影响。95个已知dub中，有71个dub在胞浆中表达与HCC患者的生存率呈负相关，其中USP19下调显著降低SOAT1荧光素酶活性，USP19介导SOAT1去泛素化和稳定。

图3 USP19介导SOAT1去泛素化和稳定

4.P53的缺失使FHCC98细胞中USP19和SOAT1的mRNA和蛋白水平显著升高。P53在转录和翻译水平上直接抑制USP19和SOAT1的表达。Soat1Δhep小鼠诱导HCCs的肿瘤数量、大小和全肝重量参数均低于对照组。

 图4 P53通过转录抑制USP19和SOAT1表达

5.敲除Soat1后，P53Δhep小鼠的肿瘤数量、大小和全肝重量等参数均显著降低，而且不受饮食类型的影响。在这些小鼠的HCCs和血清中，胆固醇酯合成和SOAT1酶活性也都增加。过表达SOAT1K120N突变体的小鼠比过表达SOAT1WT的小鼠更能促进HCC的发生和胆固醇酯的积累，过表达SOAT1WT或K120N突变体均可通过促进WT小鼠胆固醇酯合成促进HCC的发生。

图5 P53缺失情况下SOAT1加速肝癌生长

结果小结

SOAT1通过促进胆固醇酯化参与了肝癌的发生，SOAT1是p53缺陷型肝癌的潜在生物标志物和治疗靶点。该研究报告了一个新发现的肿瘤抑制因子P53在其抑制泛素特异性多肽酶19(USP19)和固醇O-酰基转移酶1(SOAT1)中的作用，后者维持胆固醇酯的稳态。USP19通过去泛素化和稳定SOAT1促进胆固醇酯化，促进肝癌的发生。SOAT1或USP19的缺失显著降低了以正常饮食(NCD)或高胆固醇、高脂肪饮食(HCHFD)喂养的p53基因缺陷小鼠的胆固醇酯化和肝癌的发生。与从头合成胆固醇的抑制剂相比，SOAT1抑制剂阿伐西米对HCHFD维持的p53缺陷小鼠的肝癌进展有更多的抑制作用。在肝癌中研究发现P53-USP19-SOAT1信号轴存在失调。

 图6 肝癌细胞中异常的P53-USP19-SOAT1信号轴

P53缺失或突变直接导致USP19和SOAT1表达增加，以促进胆固醇酯化，从而支持肿瘤的发生。阿伐西米等药物对SOAT1的抑制代表了一种可行的新的治疗策略，特别是那些面对HCHFD而出现的、由p53缺失或突变驱动的肝癌。类似的治疗方法可能适用于其他癌症，因为Usp19和SOAT1上调的频率与较低的存活率相关。

脂质组学研究各类脂质的结构、功能、相互作用，以及对机体生理病理状态的调控。迈维代谢提供的广泛靶向脂质组学服务结合了非靶脂质和靶向脂质的优势，可以一次性准确定性定量检测上千种脂质（包括PC、PE、PS、PA、PG、LPA、LPC、LPE、LPG、LPS、CE、Cer、HexCer、DG、TG、MG等多类脂质），有助于发现体内重要的关键脂质代谢物，阐明脂质和疾病的关系。

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