頭頸部鱗狀細胞癌(HNSCC)在全世界最常見的癌癥中排名第六，雖然HNSCC的治療是多模式的，包括手術(shù)、放療、化療、靶向治療和免疫治療，但HNSCC患者的總生存率在過去十年中并沒有改善。缺乏可獲得的靶向治療和不充分的臨床管理強調(diào)了研究HNSCC發(fā)病機理的分子機制的必要性。

磷酸果糖激酶血小板型（PFKP）是糖酵解途徑中的一個關(guān)鍵限速酶，它的異常表達通過改變多種生物學功能在多種人類癌癥的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。然而，PFKP在HNSCC中作用的確切分子機制尚未完全闡明。c-Myc是一個涉及細胞增殖、分化、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化和腫瘤微環(huán)境調(diào)節(jié)等多種生物過程的轉(zhuǎn)錄因子，c-Myc在HNSCC中的過表達與預后不良相關(guān)，但其在HNSCC中的機制尚不清楚。

2024年7月，安徽醫(yī)科大學劉業(yè)海等團隊在Molecular Cancer（IF=27.7）上發(fā)表了“A positive feedback loop between PFKP and c-Myc drives head and neck squamous cell carcinoma progression”的研究論文。該論文首次揭示了PFKP /c-Myc正反饋通路在HNSCC的惡性進展中發(fā)揮重要作用，同時靶向PFKP和c-Myc是一種新的HNSCC的有效治療策略。拜譜生物為該研究提供了蛋白互作組檢測服務(wù)，助力發(fā)現(xiàn)PFKP可能在HNSCC的進展過程中與ERK2相互作用，從而激活MAPK/ERK通路。

中文標題：PFKP和c-Myc之間的正反饋通路促進頭頸部鱗狀細胞癌的進展

發(fā)表期刊：Molecular Cancer

影響因子：27.7

發(fā)表時間：2024年7月

作者單位：安徽醫(yī)科大學

拜譜提供技術(shù)：蛋白互作組

技術(shù)路線：

研究結(jié)果

1.PFKP與ERK2相互作用，激活MAPK/ERK通路

前期的qRT-PCR和免疫印跡實驗結(jié)果表明PFKP在腫瘤組織中高表達，并與HNSCC患者預后不良相關(guān)，通過PFKP敲低及過表達的體內(nèi)體外實驗表明PFKP促進HNSCC患者的腫瘤發(fā)展。為了探究PFKP促進腫瘤發(fā)展的機制，使用PFKP敲低的細胞和對照組進行了轉(zhuǎn)錄組分析，共篩選出2019個差異基因，其中906個上調(diào)，1113個下調(diào)（圖1A）。差異基因的KEGG富集分析發(fā)現(xiàn)，MAPK途徑是PFKP抑制后顯著改變的途徑之一（圖1B），ERK途徑是所有MAPK信號轉(zhuǎn)導途徑中最重要的信號級聯(lián)，在腫瘤細胞的生存和發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。ERK級聯(lián)的激活在各種癌癥類型中普遍存在，超過90%的HNSCC患者存在磷酸化的ERK1/2 (p-ERK1/2)。結(jié)果表明，細胞中PFKP的敲低導致p-ERK1/2水平降低，而PFKP的過表達導致p-ERK1/2水平升高（圖1C）。通過蛋白互作組檢測、IF測定、CoIP 測定證明PFKP可能在HNSCC的進展過程中與ERK2相互作用（圖1D-1H），確定了PFKP和ERK2之間的結(jié)合區(qū)域位于氨基酸412-784（圖1J）。通過分子對接和CoIP檢測表明了PFKP與ERK2結(jié)合的特定殘基為K753。這些數(shù)據(jù)表明 PFKP 可能在 HNSCC 的進展過程中與 ERK2 相互作用。

圖1 PFKP通過ERK2激活MAPK/ERK通路

（圖源：Liu, Weiwei et al., Mol Cancer., 2024）

2.PFKP通過激活ERK通路來增強c-Myc蛋白的穩(wěn)定性

TCGA的GSEA數(shù)據(jù)顯示，HNSCC中PFKP高表達組Myc信號所靶向的基因存在富集（圖2A）。與p-ERK1/2水平一致，觀察到PFKP敲低的細胞中c-Myc和p-S62-Myc水平顯著降低，細胞過表達PFKP導致c-Myc和p-S62-Myc的上調(diào)（圖2B）。免疫熒光實驗證實了PFKP對c-Myc的正調(diào)控作用（圖2C）。然而qRT-PCR結(jié)果顯示，PFKP對c-Myc的調(diào)控不在mRNA轉(zhuǎn)錄水平（圖2D-E）。研究團隊通過CHX(環(huán)己酰亞胺)追蹤分析檢測蛋白質(zhì)穩(wěn)定性，與對照組相比，PFKP敲低的細胞中c-Myc的降解顯著加速（圖2G-H）。此外，MG132預處理可以抑制PFKP耗竭引起的c-Myc的加速降解（圖2F）。泛素化分析表明，PFKP的缺失促進了c-Myc的泛素化和降解，而過表達PFKP則抑制了這一過程（圖2L-M）。這些發(fā)現(xiàn)支持以下結(jié)論：PFKP 可能與 ERK2 相互作用，通過抑制泛素介導的 c-Myc 降解而上調(diào) c-Myc。

圖2 PFKP促進了ERK介導的c-Myc的穩(wěn)定性

（圖源：Liu, Weiwei et al., Mol Cancer., 2024）

3.c-Myc促進HNSCC中PFKP的轉(zhuǎn)錄

在PFKP敲低的細胞中過表達c-Myc，結(jié)果顯示，過表達c-Myc逆轉(zhuǎn)了PFKP敲低對于細胞增殖、血管生成、遷移和侵襲的抑制作用。PFKP可能通過增強c-Myc表達促進HNSCC進展、生長和轉(zhuǎn)移。為了進一步探究c-Myc調(diào)控PFKP轉(zhuǎn)錄的機制，通過生物信息學、TCGA-HNSCC數(shù)據(jù)及K-M生存分析揭示，轉(zhuǎn)錄因子c-Myc與PFKP呈正相關(guān)。來自公共數(shù)據(jù)庫的ChIP-seq和RNA-seq數(shù)據(jù)顯示，c-Myc在PFKP的啟動子區(qū)域具有顯信號，并且淋巴瘤細胞中c-Myc減少后PFKP mRNA水平表達量顯著降低（圖3A-F）。使用JASPAR(轉(zhuǎn)錄因子預測數(shù)據(jù)庫)預測分析，位點突變及ChIP-qRT-PCR結(jié)果表明c-Myc 可能通過直接結(jié)合 PFKP 的啟動子來轉(zhuǎn)錄上調(diào) PFKP（圖3G-K）。免疫組化染色結(jié)果顯示，與PFKP一致，c-Myc在癌組織中的表達高于其配對的正常組織，并且PFKP和c-Myc高表達的HNSCC患者的總生存期明顯更差（圖3L-P）。c-Myc可能通過結(jié)合PFKP基因的啟動子上調(diào)PFKP的轉(zhuǎn)錄，PFKP和c-Myc都可能與HNSCC的預后有關(guān)。

圖3 c-Myc刺激PFKP基因的轉(zhuǎn)錄

（圖源：Liu, Weiwei et al., Mol Cancer., 2024）

4.靶向 PFKP 和 c-Myc 抑制 HNSCC 腫瘤進展

研究者使用HNSCC PDO模型評估了PFKP抑制劑（PFKP siRNA）與c-Myc抑制劑（10,058-F4）聯(lián)合治療的療效。結(jié)果顯示，PFKP和c-Myc的聯(lián)合抑制比單抑制劑治療更有效地抑制HNSCC PDO的生長（圖4A-H）。

圖4 靶向 PFKP 和 c-Myc 抑制 HNSCC 腫瘤進展

（圖源：Liu, Weiwei et al., Mol Cancer., 2024）

文章小結(jié)

本研究利用轉(zhuǎn)錄組、蛋白互作組、免疫共沉淀和CAM實驗等分子生物學和細胞生物學技術(shù)對前期構(gòu)建的HNSCC細胞系、類器官、PDX模型及120例臨床樣本進行了深入研究，同時結(jié)合生信分析，發(fā)現(xiàn)HNSCC患者組織和細胞中PFKP表達水平明顯升高，并與患者的預后呈負相關(guān)；敲低PFKP顯著抑制了HNSCC的增殖、血管生成以及轉(zhuǎn)移。進一步研究發(fā)現(xiàn)，PFKP通過結(jié)合ERK2抑制c-Myc的泛素化降解，從而促進HNSCC的惡性進展。此外，c-Myc作為轉(zhuǎn)錄因子促進PFKP的轉(zhuǎn)錄，同時靶向PFKP和c-Myc治療HNSCC模型取得更好的腫瘤抑制效果（圖5）。

圖5 PFKP和c-Myc形成的反饋回路，促進HNSCC增殖、血管生成和轉(zhuǎn)移

（圖源：Liu, Weiwei et al., Mol Cancer., 2024）

拜譜小結(jié)

本研究旨在評估和驗證PFKP和c-Myc在HNSCC腫瘤與鄰近正常組織中的表達模式，探討其對HNSCC臨床特征的影響，并確定PFKP和c-Myc之間的正反饋回路在HNSCC進展中的功能作用和潛在機制。拜譜生物為本研究提供了蛋白互作組檢測服務(wù)，拜譜生物已研發(fā)完成并建立了完善成熟的轉(zhuǎn)錄組學、蛋白組學、修飾蛋白組學、代謝組學以及多組學聯(lián)合產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)體系，助力發(fā)表高分文獻，歡迎致電咨詢！

參考文獻：

Liu W, Ding Z, Tao Y, Liu S, Jiang M, Yi F, Wang Z, Han Y, Zong H, Li D, Zhu Y, Xie Z, Sang S, Chen X, Miao M, Chen X, Lin W, Zhao Y, Zheng G, Zafereo M, Li G, Wu J, Zha X, Liu Y. A positive feedback loop between PFKP and c-Myc drives head and neck squamous cell carcinoma progression. Mol Cancer. 2024 Jul 9;23(1):141. doi: 10.1186/s12943-024-02051-6. PMID: 38982480; PMCID: PMC11232239