NSD3在抑制肺腺AI糖酵解中的作用機理

來源：發(fā)布時間：2024-09-20

肺AI 仍然是全球AI癥相關死亡的主要原因。肺腺AI （LUAD）是肺AI 的一種常見亞型，約占肺AI 的40%。組蛋白甲基轉移酶NSD3在大多數腫LIU中發(fā)揮了必要的表觀遺傳調控機制，但NSD3是否參與肺腺AI 的發(fā)生與發(fā)展尚不清楚。

2024年8月，中南大學劉雙及石穎共同通訊在Adv Sci（IF=14.3）上，發(fā)表“Histones Methyltransferase NSD3 Inhibits Lung Adenocarcinoma Glycolysis Through Interacting with PPP1CB to Decrease STAT3 Signaling Pathway”的研究成果。揭示NSD3在肺腺AI 的發(fā)展中的非表觀遺傳調節(jié)作用，并提示NSD3能夠成為肺腺AI 治LIAO中的一個潛在靶點。

圖形摘要：

Highlights如下：

1）NSD3水平下調與肺腺AI 的臨床特征和較差的生存率有關。

2）NSD3YI制肺腺AI 的增殖、遷移和侵襲。

3）NSD3YI制糖酵解。

4）機制上，NSD3作為中間物，在與PPP1CB和p-STAT3結合，形成三聚體，PPP1CB使p-STAT3水平去磷酸化，從而YI制HK2轉錄，YI制肺腺AI 進展。

臨床相關性：

LUAD中NSD3的低擴增頻率和低拷貝數與較好的生存率明顯相關。

功能研究：

在體內和體外，敲除NSD3可促進LUAD的腫LIU生長。

機制研究：

（1）NSD3通過HK2YI制糖酵解

基于TCGA、GEO肺腺AI 數據集，使用ssGSEA分析發(fā)現(xiàn)NSD3與糖酵解呈負相關（圖1a）。過表達或敲除NSD3發(fā)現(xiàn)，NSD3YI制糖酵解酶（圖1b-c）。此外，NSD3能YI制乳酸生成和葡萄糖消耗（圖1d-g）。進一步挽救實驗表明NSD3通過YI制HK2來YI制LUAD的糖酵解（圖1h-i）。

圖1 NSD3通過HK2YI制糖酵解（Ref. Fig 2）

（2）NSD3通過下調STAT3磷酸化YI制HK2

已有研究證明，STAT3、p53、HIF-1α、C-MYC等在HK2轉錄調控中起著至關重要的作用。檢測發(fā)現(xiàn)，NSD3過表達YI制STAT3在727絲氨酸位點的磷酸化，而敲除NSD3則促進STAT3的激HUO （圖2a-b）。隨后，用STAT3YI制劑Stattic處理，發(fā)現(xiàn)StatticYI制HK2的水平（圖2c-d），說明NSD3引起的HK2表達變化依賴于STAT3的激HUO 。此外，進一步挽救實驗表明NSD3通過影響STAT3的激HUO 來調節(jié)HK2（圖2e-f）。

圖2 NSD3通過下調STAT3磷酸化YI制HK2（Ref. Fig 3）

（3）NSD3通過與PPP1CB結合YI制STAT3磷酸化

為了探索NSD3調控STAT3激HUO 的機制，進行anti-NSD3 IP-MS分析。發(fā)現(xiàn)絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶PPP1CB可與NSD3相互作用（圖3a）。內源性和外源性Co-IP分析顯示NSD3、PPP1CB和p-STAT3之間存在相互作用（圖3b-c）。過表達NSD3的A549細胞中進行Co-IP實驗，結果顯示過表達NSD3可促進NSD3、PPP1CB和p-STAT3的結合，但過表達NSD3會降低p-STAT3的蛋白豐度（圖3d）。此外，NSD3過表達或敲除不影響PPP1CB的水平（圖3e-g）。免YI熒光也證實NSD3、PPP1CB和p-STAT3的共定位（圖3h）。

進一步驗證PPP1CB對STAT3 727絲氨酸位點的調控功能。

在NSD3敲除的細胞中過表達PPP1CB，結果顯示PPP1CB存在可以YI制NSD3缺失引起的STAT3激HUO （圖3i）。同時，NSD3YI制STAT3在727絲氨酸位點的激HUO ，過表達PPP1CB可進一步YI制STAT3的激HUO （圖3j）。這些數據表明PPP1CB是與NSD3結合催化p-STAT3 (Ser 727)去磷酸化并YI制HK2轉錄的磷酸酶。

圖3 NSD3通過與PPP1CB結合YI制STAT3磷酸化（Ref. Fig 4/S5）

結論：本研究細致地闡明了NSD3在肺腺AI （一種NSD3表達較低的AI癥）中的作用。低表達的NSD3與肺腺AI 患者不良預后正相關。功能上，NSD3YI制了肺腺AI 的增殖、遷移、侵襲和Warburg效應。機制上，NSD3與PPP1CB和p-STAT3形成蛋白三聚體，從而刺激PPP1CB對p-STAT3去磷酸化，YI制HK2的轉錄，ZUI終YI制肺腺AI 中的Warburg效應。提示NSD3是肺腺AI 的一個有希望的治LIAO靶點。