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ABHD5 調控細胞自噬依賴嘧啶合成介導結腸癌對5-FU

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作者：百趣代謝組學
ABHD5 調控細胞自噬依賴嘧啶合成介導結腸癌對5-FU
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發表期刊：NatureCommunications
影響因子：12.353
發表時間：2019年
合作單位：第三軍醫大學附屬西南醫院
今天百趣代謝組學將給大家分享NatureCommunications上的一篇文章：ABHD5bluntsthesensitivityofcolorectalcancertofluorouracilviapromotingautophagicuracilyield 。
百趣代謝組學分享 ， 氟尿嘧啶（Fu）是最常用的治療直腸癌（CRC）的藥物 。 然而因藥物抗性 ， 極大限制了其治療的療效 。 自噬（macroautophagy）是一種細胞分解代謝過程 ， 自噬有潛力為附近所有代謝途徑供能 ， 為細胞提供巨大的代謝可塑性 。 代謝重編程和代謝酶的異?；钴S被認為是惡性腫瘤的特征之一 。
作者證明ABHD5定位于溶酶體后與PDIA5相互作用 ， 防止PDIA5與RNASET2相互作用 ， 從而使RNASET2失活 。 代謝組學分享 ， 它會損害RNASET2介導的自噬尿嘧啶產量 ， 促進結直腸癌細胞將FU作為外源尿嘧啶攝入 ， 從而增加其對FU的敏感性 。 研究結果首次揭示了ABHD5在調節溶酶體功能中的新作用 ， 對基于FU輔助化療后的機體恢復提供了重要見解 。
ABHD5降低了CRC細胞對FU的敏感性
ABHD5 調控細胞自噬依賴嘧啶合成介導結腸癌對5-FU
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圖1ABHD5降低了CRC細胞對FU的敏感性
采用癌癥藥物敏感性基因組學數據集 ， 將ABHD5表達水平與化療結果相關的敏感性數據集集合起來 ， 通過Pearson’scorrelations的分析方法 ， ABHD5表達在pMMR和dMMRCRC細胞系中都和IC50呈現正相關（圖1a） 。 代謝組學分享 ， 相比較與正常的癌細胞 ， ABHD5基因敲除的細胞（ABHD5KD）在FU處理下IC50 ， 細胞活力顯著降低（圖1b-c） ， 細胞凋亡率顯著升高（圖1d） 。
隨后作者做了小鼠實驗 ， 通過生物發光成像和TUNEL染色 ， 得到同樣的結論 ， ABHD5KD組小鼠對FU處理后腫瘤負荷明顯減小（圖e） ， 并且組織中腫瘤細胞凋亡率增加（圖f） 。 代謝組學分享 ， 對不同的小鼠做ABHD5基因敲入和敲除后 ， 用PBS或FU處理 ， 每隔一段時間給小鼠和腫瘤組織稱重 ， 發現ABHD5KD+FU處理組明顯病情得到緩解（圖1g-h） 。 再通過Caspase-3對凋亡細胞或Ki67對增殖細胞做免疫組化檢測 ， 也得到相同的結論ABHM5KD+FU處理明顯抑制了細胞的增值并表現較強的敏感性（圖1i-j） 。
FU輔助的化療效果受ABHD5表達量影響
ABHD5 調控細胞自噬依賴嘧啶合成介導結腸癌對5-FU
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圖2ABHD5的表達以及FU輔助化療的療效
將NCBI-GEO數據集中361名CRCs患者分為ABHD5high組（262例）和ABHD5low組（99例） ， 統計結果顯示ABHD5high可能是BRAF陽性突變（BRAFMT） ， p53野生型（p53WT）和染色體不穩定陰性型（CIN-）（圖2a-b） 。 只用FU治療的ABHD5high效果較好 ， 有化療的還是ABHD5low組更好（圖2c-d） 。 代謝組學分享 ， 用另外一組大數據量進行驗證 ， 也是同樣的結果 ， ABHD5low組更適合FU+化療（圖e-f） 。
ABHD5通過提高自噬性
尿嘧啶的產量來控制FU的攝取
ABHD5 調控細胞自噬依賴嘧啶合成介導結腸癌對5-FU
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圖3ABHD5影響CRC細胞對FU的攝取
通過HPLC發現ABHD5KD細胞中FU濃度增加 ， WB顯示PBS或者FU處理的正常癌癥細胞中都沒有發現TS,TP,DPD（這3個酶控制FU代謝）的變化 ， 可能是FU濃度和藥物吸收能力相關（圖3a-b） 。 代謝組學分享 ， 但是FU處理后 ， ABHD5KD細胞尿嘧啶減少（圖3c） ， 但是尿嘧啶生物合成限速酶CPSII和UMPS沒有發生變化（圖3d） 。 ABHD5可能通過其他的方式影響了尿嘧啶的產量 。
在GSE38832數據集122例CRCs ， ABHD5low組溶酶體途徑相關基因是下降的（圖3e） ， 根據數據做了個熱圖 ， 猜想溶酶體RNA的降解使得細胞產生了自噬 ， 從而提高了尿嘧啶的含量（圖3f） 。 HCS分析顯示自噬體的量和FU的含量呈現負相關趨勢（圖3g-h） 。 代謝組學分享 ， ABHD5過表達的細胞在FU和靶向藥物處理后 ， 才使得胞內尿嘧啶和FU的濃度提高（圖3i-j） 。 在PDX模型中BECN1激活劑對ABHD5KD中的尿嘧啶和FU的濃度影響不是很大（圖3k-l）,說明ABHD5通過其他途徑調節細胞自噬 。