Trim21-mediated HIF-1α degradation attenuates aerobic glycolysis to inhibit renal cancer tumorigenesis and metastasis

Trim21介导的HIF-1α降解减弱有氧糖酵解以抑制肾癌肿瘤发生和转移

期刊：Cancer Letters                        

影响因子：7.8  

肾细胞癌(RCC)是最常见的癌症类型之一，其发病率在全球范围内呈上升趋势。在过去的十年中，RCC的诊断和治疗有了显著的改善，对大多数患者来说，治疗反应不同，该疾病可能继续恶化。因此，需要开发肾细胞癌诊断和治疗新的潜在治疗靶点。

Trim21是一种E3连接酶，被认为与自身免疫性疾病相关，如系统性红斑狼疮，也有研究表明，Trim21在各种肿瘤的发展和预后中发挥了作用。Trim21在乳腺癌和弥漫性大b细胞淋巴瘤中的表达减少，而在胶质瘤中的表达增加，且与不良预后有关。Trim21可以与上皮-间充质转化(EMT)的主调节因子Snail相互作用，并增强乳腺癌细胞中Snail的泛素化途径介导的降解，导致迁移和侵袭能力降低。Trim21是否在肾细胞癌中表达并发挥作用尚不清楚。

缺氧诱导转录因子(HIF-1α)的表达与各种肿瘤类型中远处转移增加和低生存率增加相关。HIF-1α与VonHippel-Lindau(VHL)蛋白相互作用并与之结合，从而激活泛素连接酶系统，导致蛋白酶体介导的HIF-1α降解。肾细胞癌的特征是VHL缺失，尽管组织微环境缺氧充足，但VHL缺失会促进HIF-1α蛋白的异常积累，并导致HIF-1α靶基因不受控制的激活，从而促进葡萄糖摄取，细胞增殖和迁移，改变细胞周期进程，并导致脂质代谢失调。

HIF-1α中的25个赖氨酸残基在细胞中被泛素化修饰，但其中只有3个是VHL依赖性所必需的，因此，VHL并不是HIF-1α调控的唯一E3泛素连接酶或泛素介导的机制，也可能存在其他介导HIF-1α降解的E3连接酶。

发现HIF-1α一种新的E3连接酶，为延缓肾细胞癌进展提供新的治疗方法。

1.筛选出Trim21是肾细胞癌的独立预后因子 。

2.验证了Trim21抑制肾细胞癌细胞糖酵解。 

3.验证糖酵解上游通路因子HIF-1α是否作为Trim21泛素化修饰底物 。

4.Trim21以hif-1α依赖的方式影响肾细胞癌细胞的糖酵解 。

5.体外实验、皮下成瘤验证Trim21抑制肾细胞癌的增殖 。

6.体外实验、肾细胞癌肺转移模型验证Trim21抑制肾细胞癌的转移。

1.1  IHC验证肾细胞癌、癌旁Trim21的表达差异

IHC结果显示，肾细胞癌中Trim21的表达明显降低。

1.2  Kaplan-Meier生存分析、log-rank检验

Kaplan-Meier生存分析、log-rank检验表明Trim21低表达的患者的OS和DFS都比Trim21高表达的患者更差。

2.1  Trim21影响肾癌细胞葡萄糖代谢相关基因的表达

Trim21缺失增加了葡萄糖代谢相关的基因的表达，加快糖酵解速率。

2.2   Trim21影响肾癌细胞胞外酸化率，影响糖酵解活性

敲降Trim21时，ECAR增加，过表达Trim21时，ECAR降低。

2.3   Trim21影响肾癌细胞葡萄糖摄取、乳酸生成速率

Trim21缺失导致葡萄糖摄取和乳酸产量增加，相反，Trim21的过度表达抑制了葡萄糖摄取和乳酸生成。

3.1   Trim21降低了HIF-1α表达

扰动Trim21表达后，HIF-1α转录水平无变化，蛋白水平随之变化，Trim21影响HIF-1α蛋白稳定性。

3.3   Trim21降低HIF-1α半衰期，影响其稳定性

CHX蛋白合成抑制剂处理抑制新的蛋白合成，Trim21表达升高，HIF-1α蛋白降解加快，半衰期缩短。

4.1   Trim21以HIF-1α依赖的方式影响肾细胞癌细胞的糖酵解

5.1   Trim21抑制肾细胞癌细胞的增殖

5.2   Trim21改变肾细胞癌细胞周期，促进细胞增殖分裂

6.1   Trim21抑制肾细胞癌生长速率

6.2  Trim21抑制肾细胞癌生长速率

6.3  Trim21抑制肾细胞癌迁移侵袭能力

6.2   Trim21抑制肾细胞癌向肺转移

HIF-1α位于糖酵解途径上游，与肿瘤进展正相关，发现Trim21是一种新的HIF-1α的E3连接酶，通过泛素化途径介导HIF-1α降解，抑制糖酵解，从而抑制肾细胞癌的生长和转移。

创新点：

开发新的专门靶向Trim21的新激动剂可能为延缓肾细胞癌的进展  提供一种新的治疗方法。

可延伸点：

HIF-1α是否是Trim21的专一底物？Trim21是否可通过别的通路影响肾细胞癌的进展？通过COIP-MS，筛选出与Trim21互作蛋白，根据候选蛋白对调控通路进行全面精准分析。