《Cell Death & Disease》：TSPYL5-driven G3BP1 nuclear membrane translocation facilitates p53 cytoplasm sequestration via accelerating RanBP2-mediated p53 sumoylation and nuclear export in neuroblastoma
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神經母細胞瘤（NB）中野生型 p53 的細胞質隔離機制不明。研究人員探究 TSPYL5 在其中的作用，發現 TSPYL5 通過 G3BP1/RanBP2 促進 p53 sumoylation，增強其核輸出，增加 NB 細胞惡性特征，為 NB 治療提供新方向。
在兒童癌癥的世界里，神經母細胞瘤（NB）是一個可怕的 “殺手”，它是導致兒童癌癥相關死亡的常見原因，大約 15% 的兒童癌癥死亡都與它有關。這種腫瘤常常源于胎兒發育時期未分化的神經嵴細胞，而且約 65% 的 NB 標本都有著癌癥干細胞（CSCs）的特性，比如對放化療有抵抗性，還容易發生遠處轉移。
腫瘤抑制因子 p53 在干細胞的自我更新、分化等過程中起著至關重要的作用。在許多腫瘤中，p53 的缺失會導致癌癥干細胞擴增。然而在神經母細胞瘤中，p53 很少發生突變，但約 95% 的未分化 NB 病例存在野生型 p53 的細胞質隔離現象，這大大降低了 p53 的轉錄活性，增加了 NB 中癌癥干細胞的數量，使得患者預后很差。因此，搞清楚 p53 細胞質隔離的機制，對于改善 NB 的治療十分關鍵。此前雖然提出了一些關于細胞質 p53 隔離的機制，但驅動和控制 p53 翻譯后修飾（PTM）介導的細胞質積累的調節因子仍不明確。
為了解開這個謎團，四川大學生物治療國家重點實驗室、華西醫院醫學遺傳學系的研究人員開展了深入研究。他們發現了一種名為 TSPY 樣 5（TSPYL5）的蛋白，它在許多成人腫瘤中大量表達，并且與腫瘤的不良進展有關。研究人員推測 TSPYL5 可能在 p53 的細胞質隔離中發揮重要作用。
最終，研究人員得出結論：TSPYL5 通過一系列復雜的分子機制，驅動 G3BP1（G3BP 應激顆粒組裝因子 1）/RanBP2（RAN 結合蛋白 2）/SUMO（小泛素相關修飾物）介導的 p53 SUMO 化，增強 p53 的核輸出信號，抑制其腫瘤抑制活性，從而增加了神經母細胞瘤細胞的惡性特征。這一發現為神經母細胞瘤的治療提供了新的潛在靶點和方向，有助于開發新的治療方法，改善患者的預后。該研究成果發表在《Cell Death and Disease》雜志上。
研究人員為開展這項研究，用到了以下幾個主要關鍵技術方法：首先是轉錄組分析，通過提取細胞總 RNA，進行逆轉錄和測序，分析差異表達基因；其次是免疫沉淀（IP）和蛋白質免疫印跡（western blotting）技術，用于檢測蛋白質之間的相互作用和表達水平；還有液相色譜 - 串聯質譜（LC - MS/MS）分析，鑒定與目標蛋白結合的其他蛋白；另外，通過構建細胞模型，進行細胞增殖、侵襲、遷移等功能實驗，探究相關蛋白對細胞功能的影響。
下面來詳細看看研究結果：
- TSPYL5 增強 NB 細胞的惡性特征并抑制 p53 轉錄活性：研究人員發現 TSPYL5 在 NB 腫瘤和細胞中高表達，且特異性表達于神經內分泌（NE）細胞。通過構建 TSPYL5 敲低模型，進行 RNA 測序分析，發現 p53 信號通路顯著富集。進一步研究證實，TSPYL5 敲低會使多個 p53 相關基因表達上調，抑制 TSPYL5 的表達能夠降低 NB 細胞的活力，增加細胞凋亡，抑制細胞的侵襲和遷移等惡性行為，而恢復 TSPYL5 表達則會產生相反的效果。此外，降低 p53 表達會逆轉 TSPYL5 敲低對 NB 細胞惡性特征的抑制作用，這表明 TSPYL5 通過調節 p53 信號通路增強了 NB 細胞的惡性特征。
- TSPYL5 促進 SUMO 介導的 p53 核輸出，導致細胞質 p53 隔離：TSPYL5 對 p53 功能的抑制并非由于 p53 的 mRNA 和蛋白水平下降。研究發現，TSPYL5 能夠調節 p53 的亞細胞定位，使 p53 主要定位于細胞質中。進一步研究發現，TSPYL5 會增強 p53 的單泛素化水平，而單泛素化的 p53 可以被 SUMO 化修飾，TSPYL5 過表達會增加 p53 的 SUMO 化水平，促進其核輸出和細胞質定位，從而抑制 p53 的轉錄活性。
- TSPYL5 介導的 p53 SUMO 化依賴于其與 G3BP1 的相互作用：為探究 TSPYL5 促進 p53 SUMO 化的機制，研究人員通過質譜分析等方法發現 G3BP1 是與 TSPYL5 相互作用的關鍵蛋白。G3BP1 能夠增加 p53 的 SUMO 化水平，TSPYL5 介導的 p53 SUMO 化依賴于 G3BP1。當 G3BP1 表達下調時，會減少 p53 的核輸出，而 G3BP1 過表達則會增加 p53 的核輸出。
- TSPYL5/G3BP1 介導的 p53 SUMO 化需要 RanBP2 的參與：SUMO 化過程需要 E3 連接酶的參與，研究人員發現 RanBP2 是與 G3BP1 相互作用的高得分蛋白，且是 p53 SUMO 化的 E3 連接酶之一。在 NB 細胞中，存在 RanBP2 - G3BP1 - p53 復合物，G3BP1 能夠增強 RanBP2 與 p53 的相互作用，促進 RanBP2 介導的 p53 SUMO 化。下調 RanBP2 會促進 p53 的核轉運，表明 RanBP2 參與了 TSPYL5 調節的 p53 SUMO 化和核輸出過程。
- TSPYL5 增強 G3BP1 與 RanBP2 的相互作用，驅動 G3BP1 核膜易位：TSPYL5 過表達能夠促進 G3BP1 向核膜轉運，并與 RanBP2 共定位，增強 G3BP1 與 RanBP2 以及 RanBP2 與 p53 的結合。在人體神經母細胞瘤組織中也觀察到，高表達 TSPYL5 的病例中，G3BP1 在核膜聚集，p53 在細胞質隔離，這進一步證實了 TSPYL5 在這一過程中的重要作用。
- TSPYL5 促進酪蛋白激酶 2（CK2）依賴的 G3BP1Ser149磷酸化，驅動 G3BP1 易位：研究發現 G3BP1 的 NTF2L 和 PXXP 結構域對于 TSPYL5 驅動的核膜聚集不可或缺。TSPYL5 與 G3BP1 的相互作用會促進 CK2 依賴的 G3BP1Ser149磷酸化，增強 G3BP1 的核膜易位，形成 G3BP1/RanBP2/p53 復合物，促進 p53 SUMO 化和核輸出。當抑制 CK2 活性時，會降低 G3BP1Ser149磷酸化水平和 p53 SUMO 化水平。
在討論部分，研究人員指出他們揭示了一個 TSPYL5 驅動的分子軸，調節 p53 SUMO 化和核輸出，導致 NB 細胞中 p53 的細胞質隔離。這一發現為理解 p53 在 NB 中的調控機制提供了新的視角，也為 NB 的治療提供了潛在的靶點。此外，研究還發現 TSPYL5 對患者預后的影響在低或中風險 NB 患者中更為顯著，這可能與不同風險患者術后治療強度的差異有關，提示 TSPYL5 有望作為新的風險因素用于 NB 分類，以強化術后治療，改善高 TSPYL5 表達患者的預后。雖然研究存在一些局限性，如無法獲取新鮮組織研究 G3BP1 與 TSPYL5 的相互作用，也未在體內小鼠模型中研究 TSPYL5 的作用，但未來可以利用患者來源的類器官 / 異種移植模型進一步探索 TSPYL5 的生物學功能和臨床意義�？傊�，這項研究為神經母細胞瘤的研究和治療開辟了新的道路，具有重要的理論和臨床意義。
