PNAS | 徐州医科大学白津等团队表明FBXO22通过调节mTOR的s2448磷酸化形式的降解来抑制结肠炎和结直肠癌发生

学术   2024-11-10 23:32   上海  


编者按

炎症性肠病(IBD)对人类健康构成了重大威胁,并显著增加结直肠癌(CRC)的风险。然而,目前对于IBD的分子发病机制和治疗方法仍然有限。

2024年11月1日,徐州医科大学白津,郑骏年和西奈山伊坎医学院Zhen  Qiang Pan共同通讯PNAS(IF=9.4) 在线发表题为FBXO22 inhibits colitis and colorectal carcinogenesis by regulating the degradation of the S2448-phosphorylated form of mTOR的研究论文,该研究使用系统性和肠上皮特异性基因敲除小鼠模型,发现FBXO22作为SKP1-Cullin 1-F-box家族E3泛素连接酶中的底物受体,在Azoxymethane/Dextran Sodium Sulfate诱导的结直肠炎症反应和CRC中发挥抑制作用。

FBXO22专门靶向磷酸化丝氨酸2448的哺乳动物雷帕霉素靶点(pS2448-mTOR),并通过依赖泛素的机制促使其降解。这一蛋白质降解效应由多种证据支持,包括结肠组织免疫印迹分析、通过FBXO22耗尽或过表达后分析培养细胞中的变化、蛋白质衰减速率比较、对mTOR底物S6K1和4E-BP1的影响、蛋白质–蛋白质相互作用分析、磷酸肽结合与竞争实验、重构和细胞内的泛素化实验等。最后,作者发现mTOR抑制剂雷帕霉素(RAPA)能够缓解FBXO22缺失对结直肠炎症反应和CRC的影响。这些RAPA的效应与其抑制pS2448-mTOR、pS6K1和p4E-BP1的能力有关。综合来看,作者的数据支持FBXO22通过靶向pS2448-mTOR的降解在结直肠炎症信号和CRC启动中发挥抑制作用。 

炎症性肠病(IBD)是一种胃肠道的慢性炎症性疾病,包括克罗恩病和溃疡性结肠炎等常见综合征。长期的慢性炎症会损害受影响胃肠器官的正常功能,导致持续性腹泻、腹痛、直肠出血和体重减轻等症状。此外,慢性肠道炎症是结直肠癌(CRC)的三大风险因素之一。研究表明,在超过30年的病程中,高达18%的IBD患者可能会发展为CRC。

目前,IBD尚无治愈方法,因为结肠炎的病因尚不完全清楚。可能的发病机制涉及免疫系统、遗传因素和环境因素之间的复杂相互作用。当前IBD的治疗方法包括药物和手术,旨在减少引起临床症状的炎症,从而提供短期或长期的缓解并减少并发症风险。IBD药物包括抗炎药、免疫抑制剂、生物制剂和抗生素,但这些药物仅能使部分患者达到缓解,并存在显著的局限性,例如生物制剂的应答率仅为20%至35%。另一个挑战是随着时间的推移出现的耐药性,从而导致症状复发。因此,迫切需要发现新的结肠炎相关基因或通路,以便为开发针对IBD的有效治疗方法提供新的理论靶点。    

RAPA抑制FBXO22缺失小鼠结直肠肿瘤的形成(图片源自PNAS

哺乳动物雷帕霉素靶点(mTOR)是一种高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,形成两种不同的复合物,称为mTOR复合物1(mTORC1)和mTOR复合物2(mTORC2)。mTORC1由mTOR、Raptor、mLST8和PRAS40组成,整合营养、促生长因子、能量和压力等信号通路,调节细胞代谢、生长、增殖和存活。mTORC1的激活促进炎症和肿瘤发生,研究表明mTOR信号调控多种炎症因子,包括TNF-α和IL-6。一旦激活,mTORC1会磷酸化其蛋白底物,包括延伸起始因子-4E结合蛋白1(4E-BP1)和核糖体蛋白S6激酶1(S6K1),从而增加细胞大小并促进增殖。此外,越来越多的证据表明,mTORC1与肿瘤发生密切相关。在IBD和CRC的小鼠模型研究中,研究发现炎症和肿瘤病灶中mTOR活性增加,且mTOR活性对于炎症病灶中的肠上皮细胞增殖是必要的。临床数据同样证实了IBD样本中mTORC1信号通路的激活。

FBXO22是SCF(SKP1-Cullin 1-F-box)类E3泛素连接酶中的底物受体。最近的研究表明,FBXO22在癌症发生中起关键作用,视其蛋白靶标的性质,FBXO22可作为肿瘤抑制因子或致癌基因。研究构建了全身性和肠上皮特异性的fbxo22敲除(KO)小鼠。利用Azoxymethane(AOM)/葡聚糖硫酸钠(DSS)诱变/损伤模型系统,作者发现FBXO22的缺失会加剧结直肠炎症反应和CRC。作者提供了多方面的证据表明,FBXO22靶向磷酸化丝氨酸2448的mTOR(pS2448-mTOR)进行依赖泛素的降解,这种蛋白质降解作用似乎在结肠炎和CRC中发挥了FBXO22的效应。    


原文链接:
https://doi.org/10.1073/pnas.2402035121 



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