Adv Sci：中山大学陈旭/林天歆/白守民合作揭示PTBP1通过与RALY相互作用以增强前列腺癌的放射抗性

放射疗法是治疗前列腺癌(PCa)的武器库，但放射抗性严重损害了其有效性。失调的RNA剪接因子广泛参与肿瘤进展。尽管如此，剪接因子在PCa中对放射抗性的作用仍未得到充分探索。

2024年9月17日，中山大学陈旭、林天歆、白守民共同通讯在Advanced Science 在线发表题为“PTBP1 Regulates DNMT3B Alternative Splicing by Interacting With RALY to Enhance the Radioresistance of Prostate Cancer”的研究论文。该研究确定了在多个公共PCa数据库中PCa和邻近正常组织之间差异表达的23个剪接因子。

在这些基因中，多聚嘧啶束结合蛋白1(PTBP1)在PCa中显著上调，并且与晚期临床病理特征和不良预后呈正相关。功能获得和丧失实验表明，PTBP1显著增强了基因组DNA稳定性，从而使PCa细胞在体外和体内对辐射脱敏。从机制上看，PTBP1与致死黄蛋白同源物(RALY)相关的异质性核糖核蛋白(hnRNP)相互作用，并调节DNA甲基转移酶3b(DNMT3B)外显子5的剪接，从DNMT3B-S到DNMT3B-L。此外，DNMT3B-L的上调会诱导双特异性磷酸酶2(DUSP2)启动子甲基化，随后抑制DUSP2表达，从而增加PCa的放射抗性。这些发现强调了剪接因子在诱导放射治疗反应中的异常剪接事件中的作用，以及PTBP1和DNMT3B-L在逆转PCa的放射抗性中的潜在作用。

电离辐射通过造成基因组DNA损伤有效地消除肿瘤细胞。因此，放射治疗已成为广泛用于治疗各种癌症的基因毒性细胞杀伤疗法，尤其是前列腺癌(PCa)，这是男性肿瘤相关死亡的第二大原因。值得注意的是，放射治疗是局部PCa的治愈性治疗，也被批准作为术后辅助治疗、生化复发后的挽救治疗，甚至是远处转移时的姑息治疗。不幸的是，尽管它在治疗PCa方面取得了成功，但由于放射抗性的出现，近30-50%的患者仍然在原发或转移部位遭受长期复发或短期疾病进展。因此，迫切需要阐明放射抗性的分子机制。

可变剪接(AS)是一种严格调控的转录后细胞过程，可增加真核生物的蛋白质多样性。据统计，超过95%的人类基因都会发生AS，癌症中AS事件比正常组织多30%，这导致了参与肿瘤发生的多种基因变异。通常，AR剪接变体7(AR-V7)是AR-FL蛋白的截短异构体，它持续激活AR信号通路，随后诱导PCa对雄激素剥夺疗法产生耐药性。通常，AS的调节主要依赖于特异性识别和结合内在顺式元件的反式剪接因子。这些剪接因子在多种人类恶性肿瘤中的异常表达会导致剪接重编程，从而促进肿瘤进展和治疗耐药性（包括放射耐药性）。例如，富含丝氨酸和精氨酸的剪接因子1(SRSF1)已被证明可通过调节蛋白酪氨酸磷酸酶线粒体1(PTPMT1)的AS来诱导肺癌细胞的放射抗性。因此，专门针对失调的剪接因子可能会为癌症治疗开辟新的途径。然而，异常的 AS 和相应的剪接因子是否与 PCa 的放射抗性有关仍不清楚。

PTBP1 表达升高与前列腺癌预后不良密切相关（图源自Advanced Science ）

本研究基于多个公共数据库筛选出可能参与PCa进展的剪接因子，发现PCa组织中多聚嘧啶序列结合蛋白1（PTBP1）表达增加，PTBP1通常与多聚嘧啶序列结合，在前mRNA的相应区域形成环状，阻止剪接复合物的组装，从而抑制AS。然而，PTBP1也可以通过拮抗其他剪接抑制剂，如SRp30c，来激活剪接事件。除了在AS调节中的作用外，PTBP1还参与RNA聚腺苷酸化、成熟和翻译。本文通过体内和体外实验，作者证实PTBP1在致死黄蛋白同源物(RALY)相关的异质核糖核蛋白(hnRNP)的帮助下促进DNA甲基转移酶3b(DNMT3B)外显子5的插入，从而驱动PCa的放射抗性。作者的研究结果强调了靶向PTBP1以提高PCa患者对放射治疗的敏感性的治疗潜力。

参考消息：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202405997