EI24：癌症代谢新靶点，助力破解精氨酸剥夺疗法耐药难题
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来源：Cellular & Molecular Biology Letters
EI24：癌症代谢新靶点，助力破解精氨酸剥夺疗法耐药难题
在癌症的 “战场” 上，癌细胞就像一群狡猾的 “敌人”，它们有着独特的生存策略。为了满足自身快速生长和扩散的需求，癌细胞会巧妙地改变代谢方式，利用各种营养物质。其中，精氨酸在癌细胞的代谢过程中扮演着重要角色。一方面，精氨酸参与尿素循环，还能作为多胺和一氧化氮（NO）的前体，对癌细胞的侵袭有着促进作用。因此，通过剥夺癌细胞的精氨酸来抑制其生长，成为了一种备受关注的癌症治疗策略，目前正处于多种癌症的临床试验阶段。然而，令人困扰的是，肿瘤细胞似乎学会了 “反抗”，对这种治疗产生了耐药性，但其背后的分子机制却如同迷雾，一直未被清晰揭示。
与此同时，一种名为依托泊苷诱导蛋白 2.4 同源物（EI24）的蛋白质，虽然已被发现与细胞凋亡、自噬等过程有关，但它在癌症代谢中的作用，特别是在精氨酸代谢方面，仍是一个未解之谜。在这样的背景下，来自韩国延世大学（Yonsei University）等机构的研究人员，决心揭开这些谜团，开展了一系列深入研究。
研究人员通过一系列实验，得出了令人瞩目的结论。他们发现，EI24 在精氨酸匮乏的情况下，能够显著促进癌细胞的存活。具体来说，EI24 可以通过诱导磷酸酶和张力蛋白同源物（PTEN）的非活性 S - 亚硝基化形式，激活磷酸肌醇 3 - 激酶（PI3K）/ 蛋白激酶 B（AKT）信号轴，从而促进精氨琥珀酸合酶 1（ASS1）的翻译。这一发现揭示了一种全新的机制，表明 EI24 在癌症对精氨酸剥夺的抵抗中发挥着关键作用。而且，这种促进癌细胞存活的作用在多种 ASS1 缺陷型癌细胞中都能观察到，并且与 p53 的状态无关。此外，研究还发现，EI24 的表达与精氨酸代谢途径的富集以及癌症患者的不良预后相关。
这些研究成果意义重大，为深入理解癌症代谢以及开发更有效的癌症治疗策略开辟了新的方向。该研究成果发表在《Cellular & Molecular Biology Letters》杂志上。
研究人员为开展这项研究，运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面，利用多西环素诱导系统或腺病毒转导来过表达 EI24，通过小干扰 RNA（siRNA）敲低 EI24；采用氨基酸剥夺培养基培养细胞，进行细胞活力测定、划痕实验等。在分子检测层面，运用蛋白质免疫印迹（western blot）和免疫共沉淀（co - IP）技术检测蛋白表达与激活情况；借助定量聚合酶链反应（qPCR）分析基因表达；通过多聚核糖体分离分析和表面翻译检测（SUnSET）实验评估蛋白质翻译水平。此外，还从公共癌症数据集中获取数据进行生物信息学分析，包括基因集富集分析（GSEA）、生存分析等。
下面来看具体的研究结果：
- EI24 在 ASS1 缺陷型乳腺癌细胞中增加 ASS1 表达：研究人员对不同亚型的乳腺癌细胞进行氨基酸缺失实验，发现精氨酸对 MDA - MB - 231 等侵袭性较强的癌细胞的存活至关重要。MDA - MB - 231 和 Hs 578T 等细胞天然缺乏精氨酸合成酶 ASS1，但精氨酸利用酶水平较高，依赖外源性精氨酸。过表达 EI24 能提高这些细胞在精氨酸剥夺条件下的存活率，延长 ASS1 的瞬时回升时间，增加其酶活性，且在高 EI24 表达的 Hs 578T 细胞中效果更明显。通过分析公共数据集，发现高 EI24 表达的乳腺癌组织中精氨酸水平较高，EI24 与精氨酸和脯氨酸代谢途径富集相关12。
- EI24 调节 ASS1 的蛋白质合成：qPCR 分析表明，EI24 是通过转录后过程调节 ASS1 表达。蛋白质翻译抑制剂环己酰亚胺（CHX）可减弱 ASS1 在精氨酸剥夺后的出现，而蛋白酶体抑制剂 MG - 132 和自噬抑制剂巴弗洛霉素 A1（Baf）则无此作用，说明 ASS1 主要受蛋白质翻译调控。SUnSET 实验和共沉淀分析显示，EI24 能维持核糖体 S6 蛋白的磷酸化并促进其与核糖体的结合，增强 ASS1 的翻译。多聚核糖体分离分析表明，EI24 特异性增加 ASS1 的翻译，且 ASS1 的翻译依赖于 PI3K/AKT 通路34。
- PI3K/AKT 调节 ASS1 翻译是通过 NO 调节的 PTEN 亚硝基化实现：精氨酸是 NO 的来源，精氨酸剥夺会降低癌细胞中代表 NO 产生的亚硝酸盐含量，而 EI24 可恢复这一含量。NO 供体 DETA NONOate 能增加 pAKT 和 ASS1 的表达与翻译，抑制 NO 产生的 L - 硝基精氨酸甲酯（L - NAME）则会抑制这些过程，导致细胞死亡。生物素开关实验显示，EI24 可通过 NO 依赖的方式恢复精氨酸剥夺导致的 S - 亚硝基化 PTEN 减少，表明 EI24 通过调节 PTEN 的亚硝基化激活 PI3K/AKT 通路，进而调节 ASS1 翻译56。
- 精氨酸在乳腺癌多胺合成中起关键作用：qPCR 数据显示，精氨酸缺失时，多胺合成酶 ODC1 的 mRNA 表达显著增加，而其他相关酶无明显变化。补充多胺（如亚精胺）可挽救精氨酸剥夺导致的细胞活力和侵袭能力下降，且多胺处理可使精氨酸剥夺诱导的 ASS1 表达恢复到基线水平，抑制多胺合成则会上调 ASS1 mRNA 水平，说明癌细胞会根据多胺的可用性调节精氨酸合成78。
- EI24 在多种 ASS1 缺陷型癌症中增强 ASS1 表达，且不依赖 p53 作为 ASS1 的转录因子：研究发现，虽然 p53 野生型细胞中 ASS1 水平较高，但转染不同 p53 质粒到 p53 缺失的 H1299 肺癌细胞中，以及在 p53 野生型的 MCF7 细胞和 p53 突变的 MDA - MB - 231 细胞中进行相关处理，均表明 p53 对 ASS1 表达影响不大。而 c - MYC 的小分子抑制剂 10074 - G5 可抑制 MDA - MB - 231 细胞中 ASS1 的转录。在肾细胞癌（RCC）和肺腺癌（LUAD）的部分细胞系中，EI24 同样能通过增强 ASS1 表达延长癌细胞在精氨酸剥夺条件下的存活时间。此外，EI24 和 ASS1 在多种癌症中均显示出不良的预后价值910。
综合研究结论和讨论部分，这项研究首次揭示了 EI24 在促进癌细胞存活方面的新功能，即通过对代谢酶 ASS1 的翻译调控来实现。这不仅为理解癌症代谢提供了新的视角，也为克服精氨酸剥夺疗法的耐药性提供了潜在的治疗靶点。然而，EI24 在其他应激条件下对癌细胞的影响以及 ASS1 激活的更多机制仍有待进一步研究。未来的研究可以围绕这些方向展开，有望为癌症治疗带来新的突破。
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