ABHD5 调控细胞自噬依赖嘧啶合成介导结肠癌对5-FU _健康小知识

作者：百趣代谢组学

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发表期刊：NatureCommunications
影响因子：12.353
发表时间：2019年
合作单位：第三军医大学附属西南医院
今天百趣代谢组学将给大家分享NatureCommunications上的一篇文章：ABHD5bluntsthesensitivityofcolorectalcancertofluorouracilviapromotingautophagicuracilyield 。
百趣代谢组学分享，氟尿嘧啶（Fu）是最常用的治疗直肠癌（CRC）的药物。然而因药物抗性，极大限制了其治疗的疗效。自噬（macroautophagy）是一种细胞分解代谢过程，自噬有潜力为附近所有代谢途径供能，为细胞提供巨大的代谢可塑性。代谢重编程和代谢酶的异常活跃被认为是恶性肿瘤的特征之一。
作者证明ABHD5定位于溶酶体后与PDIA5相互作用，防止PDIA5与RNASET2相互作用，从而使RNASET2失活。代谢组学分享，它会损害RNASET2介导的自噬尿嘧啶产量，促进结直肠癌细胞将FU作为外源尿嘧啶摄入，从而增加其对FU的敏感性。研究结果首次揭示了ABHD5在调节溶酶体功能中的新作用，对基于FU辅助化疗后的机体恢复提供了重要见解。
ABHD5降低了CRC细胞对FU的敏感性

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图1ABHD5降低了CRC细胞对FU的敏感性
采用癌症药物敏感性基因组学数据集，将ABHD5表达水平与化疗结果相关的敏感性数据集集合起来，通过Pearson’scorrelations的分析方法， ABHD5表达在pMMR和dMMRCRC细胞系中都和IC50呈现正相关（图1a）。代谢组学分享，相比较与正常的癌细胞， ABHD5基因敲除的细胞（ABHD5KD）在FU处理下IC50 ，细胞活力显著降低（图1b-c），细胞凋亡率显著升高（图1d）。
随后作者做了小鼠实验，通过生物发光成像和TUNEL染色，得到同样的结论， ABHD5KD组小鼠对FU处理后肿瘤负荷明显减小（图e），并且组织中肿瘤细胞凋亡率增加（图f）。代谢组学分享，对不同的小鼠做ABHD5基因敲入和敲除后，用PBS或FU处理，每隔一段时间给小鼠和肿瘤组织称重，发现ABHD5KD+FU处理组明显病情得到缓解（图1g-h）。再通过Caspase-3对凋亡细胞或Ki67对增殖细胞做免疫组化检测，也得到相同的结论ABHM5KD+FU处理明显抑制了细胞的增值并表现较强的敏感性（图1i-j）。
FU辅助的化疗效果受ABHD5表达量影响

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图2ABHD5的表达以及FU辅助化疗的疗效
将NCBI-GEO数据集中361名CRCs患者分为ABHD5high组（262例）和ABHD5low组（99例），统计结果显示ABHD5high可能是BRAF阳性突变（BRAFMT）， p53野生型（p53WT）和染色体不稳定阴性型（CIN-）（图2a-b）。只用FU治疗的ABHD5high效果较好，有化疗的还是ABHD5low组更好（图2c-d）。代谢组学分享，用另外一组大数据量进行验证，也是同样的结果， ABHD5low组更适合FU+化疗（图e-f）。
ABHD5通过提高自噬性
尿嘧啶的产量来控制FU的摄取

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图3ABHD5影响CRC细胞对FU的摄取
通过HPLC发现ABHD5KD细胞中FU浓度增加， WB显示PBS或者FU处理的正常癌症细胞中都没有发现TS,TP,DPD（这3个酶控制FU代谢）的变化，可能是FU浓度和药物吸收能力相关（图3a-b）。代谢组学分享，但是FU处理后， ABHD5KD细胞尿嘧啶减少（图3c），但是尿嘧啶生物合成限速酶CPSII和UMPS没有发生变化（图3d）。 ABHD5可能通过其他的方式影响了尿嘧啶的产量。
在GSE38832数据集122例CRCs ， ABHD5low组溶酶体途径相关基因是下降的（图3e），根据数据做了个热图，猜想溶酶体RNA的降解使得细胞产生了自噬，从而提高了尿嘧啶的含量（图3f）。 HCS分析显示自噬体的量和FU的含量呈现负相关趋势（图3g-h）。代谢组学分享， ABHD5过表达的细胞在FU和靶向药物处理后，才使得胞内尿嘧啶和FU的浓度提高（图3i-j）。在PDX模型中BECN1激活剂对ABHD5KD中的尿嘧啶和FU的浓度影响不是很大（图3k-l）,说明ABHD5通过其他途径调节细胞自噬。