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暨南大学国青结题:揭示肝癌代谢重编程新机制:UHMK1 通过调控果糖激酶 RNA 可变剪接为靶向治疗提供新方向

  • 2026-08-27 04:34:41
暨南大学国青结题:揭示肝癌代谢重编程新机制:UHMK1 通过调控果糖激酶 RNA 可变剪接为靶向治疗提供新方向

导读

国家自然科学基金结题报告

肝细胞癌(HCC)是全球范围内预后差、死亡率高的恶性肿瘤,我国肝癌发病率与死亡率均居恶性肿瘤前列,现有治疗手段仍面临复发率高、远期生存率低的困境。细胞代谢重编程是肝癌恶性进展的核心特征,而 RNA 可变剪接作为调控代谢重编程的关键途径,其涉及的关键因子与分子机制长期未明确。暨南大学系统揭示了促癌基因 UHMK1 通过磷酸化剪接因子 hnRNPH1、调控果糖激酶(KHK)可变剪接的全新机制,为肝癌代谢重编程的理论研究与靶向药物开发提供了重要依据。该研究已发表 6 篇 SCI 论文(含中科院一区 3 篇),申请 2 项国家发明专利,成果具有重要的学术价值与转化潜力。

研 究 背 景 

肿瘤细胞通过代谢重编程获取能量与大分子合成原料,支撑其快速增殖、侵袭转移、抗凋亡及化学耐药等恶性表型,阐明代谢重编程的调控机制是肝癌研究的前沿课题。RNA 可变剪接作为基因表达调控的关键环节,可通过产生功能不同的蛋白亚型,精准调控细胞代谢网络,但在肝癌代谢重编程中,关键的可变剪接因子及其效应机制尚未被充分挖掘。

前期研究表明,U2AF 同源基序激酶 1(UHMK1)是肿瘤发生中的重要促癌基因,且可能参与肿瘤细胞代谢调控。团队预实验发现:沉默 UHMK1 或突变其激酶结构域,可显著影响果糖激酶(KHK)的 RNA 可变剪接,逆转肝癌细胞恶性代谢表型并阻断小鼠肝癌进展;同时,UHMK1 可与剪接因子 hnRNPH1 相互作用,而沉默 hnRNPH1 直接改变 KHK 剪接模式。基于此,团队围绕 “UHMK1 - 剪接因子 - KHK 可变剪接” 轴展开深入研究,旨在揭示肝癌代谢重编程的全新分子机制。

内 容 简 介

1. UHMK1 通过调控 KHK 可变剪接,重塑肝癌细胞代谢与增殖表型

果糖激酶(KHK)是果糖代谢的关键酶,存在 KHK-A 和 KHK-C 两种可变剪接亚型 —— 其中 KHK-A 可活化磷酸戊糖途径、增强细胞抗氧化能力,是驱动肝癌恶性代谢的核心亚型。

团队通过全基因组外显子芯片分析发现:沉默 UHMK1 可影响 195 个基因的 RNA 可变剪接模式,其中 KHK 的剪接变化最为显著 ——UHMK1 缺失会导致 KHK-A 表达下调、KHK-C 表达上调,且这一趋势在 Hep3B、HuH7 等多株肝癌细胞系中均得到验证(相较于非恶性肝细胞株 HHT4,肝癌细胞中普遍存在 UHMK1 与 KHK-A 高表达、KHK-C 低表达的关联特征)。

功能实验进一步证实:沉默 UHMK1 或 KHK-A 均会导致肝癌细胞内 NADPH/NADP⁺比率下降(磷酸戊糖途径活性减弱)、活性氧(ROS)清除能力降低,进而抑制细胞增殖;而 “沉默 UHMK1 + 过表达 KHK-A” 的挽救实验可完全逆转上述代谢与增殖缺陷。动物模型(液态高压注射 c-MYC 诱导小鼠原位肝癌)结果显示:沉默 UHMK1 能显著阻断肝癌发生,而恢复 KHK-A 表达可重新驱动肿瘤生长,证实 “UHMK1-KHK 可变剪接” 轴是肝癌体内进展的关键调控通路。

2. UHMK1 通过与剪接因子 hnRNPH1 相互作用,间接调控 KHK 可变剪接

为明确 UHMK1 调控 KHK 剪接的分子媒介,团队通过 RIP 实验发现:UHMK1 并不直接结合 KHK RNA,提示其可能通过剪接复合体间接发挥作用。利用邻近生物素标记(BioID)与蛋白质谱分析,团队从 295 个 UHMK1 互作蛋白中鉴定出 27 个剪接因子,其中 hnRNPH1(异质核糖核蛋白 H1)与 UHMK1 的相互作用经免疫共沉淀(Co-IP)实验证实。

功能验证显示:沉默 hnRNPH1 可模拟 UHMK1 缺失的效应 —— 显著下调 KHK-A 表达、上调 KHK-C 表达,同时导致肝癌细胞增殖抑制、NADPH 生成减少、抗氧化能力减弱;且 RIP 实验证实 hnRNPH1 可直接结合 KHK RNA。上述结果表明,hnRNPH1 是 UHMK1 调控 KHK 可变剪接的关键下游剪接因子。

3. UHMK1 通过激酶结构域介导 hnRNPH1 S310 位点磷酸化,激活其剪接功能

为解析 UHMK1 调控 hnRNPH1 的分子细节,团队构建了激酶结构域失活突变体(UHMK1^K54R)。实验发现:相较于野生型 UHMK1(UHMK1^WT),UHMK1^K54R 完全丧失了与 hnRNPH1 的结合能力,且无法促进 KHK-A 表达;Phos-tag 检测(特异性捕获磷酸化蛋白)进一步证实,UHMK1 可通过激酶活性促进 hnRNPH1 磷酸化。

通过分段克隆与点突变实验,团队明确:hnRNPH1 的 C 端(251-499 位氨基酸)是其与 UHMK1 结合的关键区域,且 UHMK1 介导的磷酸化位点为 hnRNPH1 的 S310 位点(将 S310 突变为丙氨酸 “S310A” 后,hnRNPH1 与 UHMK1 的结合完全消失,且无法调控 KHK 剪接)。

动物模型验证显示:在沉默内源性 hnRNPH1 的小鼠中,过表达野生型 hnRNPH1 可重新驱动肝癌发生,而过表达 S310A 突变型 hnRNPH1 则完全丧失促癌能力,证实 hnRNPH1 S310 磷酸化是肝癌进展的 “不可缺少环节”。

结 论 

本研究系统揭示了 UHMK1 调控肝癌细胞代谢重编程的全新分子机制:UHMK1 通过其激酶结构域与剪接因子 hnRNPH1 结合,介导后者 S310 位点磷酸化并激活其剪接功能;活化的 hnRNPH1 进一步调控果糖激酶 KHK 的 RNA 可变剪接,上调促癌亚型 KHK-A 的表达;KHK-A 通过活化磷酸戊糖途径、增强细胞抗氧化能力,最终支撑肝癌细胞的恶性增殖与进展。

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