5月25日,國際學(xué)術(shù)期刊Signal Transduction and Targeted Therapy 在線發(fā)表了中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所尹慧勇研究團(tuán)隊(duì)的最新研究成果,題為“Fructose 1-phosphate inhibits mannose phosphate isomerase to suppress hepatocellular carcinogenesis”。該研究揭示了在果糖-1,6-二磷酸醛縮酶B(ALDOB)缺失背景下,果糖代謝中間產(chǎn)物果糖-1-磷酸(F1P)通過靶向抑制甘露糖磷酸異構(gòu)酶(MPI),破壞蛋白質(zhì)N-糖基化并誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,從而抑制肝細(xì)胞癌發(fā)生的新機(jī)制,為靶向代謝脆弱性的肝癌治療提供了潛在策略。
肝細(xì)胞癌(HCC)是一種典型的代謝重編程驅(qū)動(dòng)型腫瘤,其發(fā)生發(fā)展伴隨著糖代謝、脂質(zhì)代謝及氨基酸代謝的系統(tǒng)性重塑。果糖作為現(xiàn)代膳食的重要組成部分,其在肝癌發(fā)生中的作用長期存在爭(zhēng)議:一方面,動(dòng)物研究提示高果糖攝入可能促進(jìn)腫瘤發(fā)生;另一方面,人群流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示果糖攝入與肝癌風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)。
尹慧勇研究團(tuán)隊(duì)前期發(fā)現(xiàn)ALDOB表達(dá)下降可以促進(jìn)磷酸戊糖途徑(Pentose Phosphate Pathway, PPP)決速酶6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G6PD)(Li et al, Nature Cancer, 2020)和蛋白激酶AKT的活性(He et al, Plos Biology, 2020),導(dǎo)致肝癌細(xì)胞的糖酵解及PPP代謝增強(qiáng);同時(shí)ALDOB表達(dá)下調(diào)也可以促進(jìn)胰島素受體(Insulin Receptor, IR)的磷酸化及IR入核,進(jìn)而上調(diào)肝癌細(xì)胞脂代謝并促進(jìn)肝癌的發(fā)生發(fā)展(Liu et al, Hepatology, 2021)。此外,ALDOB表達(dá)下調(diào)通過表觀遺傳調(diào)控促進(jìn)TGF-β的轉(zhuǎn)錄表達(dá),進(jìn)而引起肝癌微環(huán)境中效應(yīng)T細(xì)胞的耗竭,促進(jìn)肝細(xì)胞癌(Yin et al, Hepatology, 2025)。然而,肝癌腫瘤細(xì)胞ALDOB下調(diào)甚至缺失在補(bǔ)充膳食果糖的環(huán)境下對(duì)肝癌腫瘤細(xì)胞影響及具體機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。
研究團(tuán)隊(duì)通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝通量分析及空間轉(zhuǎn)錄組與單細(xì)胞測(cè)序等多組學(xué)手段發(fā)現(xiàn),盡管果糖代謝通路整體下調(diào),肝癌細(xì)胞仍保留部分果糖攝取和磷酸化能力(SLC2A2?/KHK?),但由于ALDOB缺失,導(dǎo)致F1P在細(xì)胞內(nèi)異常積累。進(jìn)一步的體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)表明,膳食補(bǔ)充果糖在肝細(xì)胞特異性ALDOB敲除小鼠中顯著抑制肝癌發(fā)生,而這一效應(yīng)依賴于F1P的生成。機(jī)制研究發(fā)現(xiàn),F(xiàn)1P可直接結(jié)合并抑制MPI活性,從而阻斷由果糖-6-磷酸向甘露糖-6-磷酸的轉(zhuǎn)化,進(jìn)而抑制蛋白質(zhì)N-糖基化。N-糖基化缺陷導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白折疊異常,激活未折疊蛋白反應(yīng)(UPR)及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通路,最終誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。在分子層面,研究團(tuán)隊(duì)通過有限蛋白水解質(zhì)譜(LiP-sMap)、分子對(duì)接及酶活性分析等手段,鑒定MPI為F1P的關(guān)鍵靶蛋白,并證實(shí)F1P可競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合MPI關(guān)鍵位點(diǎn)(Arg295),從而抑制其催化活性。值得注意的是,該研究還通過虛擬篩選鑒定出臨床藥物Ebselen可作為MPI抑制劑,模擬F1P作用,從而為靶向MPI的抗腫瘤治療提供了可轉(zhuǎn)化的藥物基礎(chǔ)。
綜上,該研究揭示了在暴露果糖的肝癌中“ALDOB缺失—F1P積累—MPI抑制—N-糖基化受損—內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激—細(xì)胞凋亡”的全新代謝調(diào)控軸,提出了果糖在特定代謝背景下具有抗腫瘤作用的新觀點(diǎn),為基于代謝重編程的肝癌精準(zhǔn)治療提供了重要理論依據(jù)。
中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所博士畢業(yè)生、成都天府錦城實(shí)驗(yàn)室博士后王永強(qiáng),中南大學(xué)湘雅醫(yī)院-香港城市大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生張向陽,中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所博士畢業(yè)生、濰坊市人民醫(yī)院助理研究員王寧寧為該論文的共同第一作者。香港城市大學(xué)生物醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)科學(xué)系尹慧勇教授、董氏生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中心助理教授(研究)仲珊珊博士為論文的共同通訊作者。
該研究工作得到了中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所陶用珍副研究員、楊立峰研究員、周章森研究員,紐約大學(xué)朗格尼醫(yī)學(xué)中心Marcus D. Goncalves教授,中南大學(xué)湘雅醫(yī)院曾珊與申竑教授,上海長征醫(yī)院李圣賢教授,上海仁濟(jì)醫(yī)院秦俊教授等專家的幫助。同時(shí)也得到了中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所所級(jí)公共技術(shù)中心分析測(cè)試技術(shù)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)平臺(tái),中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心電鏡平臺(tái),國家蛋白質(zhì)中心(上海),成都天府錦城實(shí)驗(yàn)室等單位的支持。該工作還得到了國家自然科學(xué)基金專項(xiàng)項(xiàng)目、深圳醫(yī)學(xué)科學(xué)院原創(chuàng)項(xiàng)目、香港城市大學(xué)、香港研究資助局等項(xiàng)目的支持。
論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41392-026-02695-4

圖:膳食果糖在ALDOB低表達(dá)的HCC細(xì)胞內(nèi)積累F1P,抑制MPI活性并削弱M6P/GDP-M6P供給,進(jìn)而影響蛋白N-糖基化、誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和細(xì)胞凋亡;ebselen靶向MPI/N-糖基化軸可產(chǎn)生抗HCC效應(yīng)。
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