【导读】长非编码RNA（lncRNA）的背景中包含许多未注释的开放阅读框（ORF）。这些ORF可能编码与多种人类癌症中关键功能相关的新型蛋白质或肽类，但这些lncRNA的翻译潜力及其蛋白质产物的功能尚未得到充分研究，尤其是在胃癌（GC）中。
10月24日，南京医科大学研究团队在期刊《Advanced Science》上发表了题为“HCP5 Derived Novel Microprotein Triggers Progression of Gastric Cancer through Regulating Ferroptosis”的研究论文。本研究中，研究人员进行了全面分析并鉴定出一种与GC相关的lncRNA，即HCP5，其中包含一个非标准的ORF。进一步分析显示，由HCP5编码的微蛋白HCP5-132aa在GC细胞和组织中高度表达，可通过抑制铁死亡促进GC细胞的增殖。机制上，HCP5-132aa增强YBX1与ELAVL1之间的相互作用，促进对SLC7A11和G6PD mRNA 3'UTR中m5C位点的识别，并通过ELAVL1维持其稳定性。研究人员通过使用AAV介导的Cas9/sgRNA递送系统在体内有效地敲除了HCP5-132aa，并在患者来源的异种移植模型中实现了肿瘤生长的抑制。这些发现表明，从lncRNA HCP5衍生出的新型蛋白质HCP5-132aa介导了铁死亡的抑制，从而促进了GC的进展，并识别出一种新的潜在治疗靶点。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202407012
背景信息
01
胃癌是全球最常见的恶性肿瘤之一，也是导致肿瘤相关死亡的主要原因之一。根据中国国家癌症中心的统计数据，胃癌在中国的年发病率和死亡率均排名第三，远高于其他地区。尽管近年来分子诊断技术、靶向治疗和免疫检查点抑制疗法取得了巨大进步，但胃癌的5年总体生存率仍不令人满意，低于30%。主要原因是大多数胃癌患者在确诊时已处于疾病晚期，缺乏有效的分子标志物以促进早期诊断。因此，深入了解胃癌发生和发展的分子机制不仅有助于提供潜在的分子标记物以进行早期诊断，还可为开发新的治疗策略提供有价值的靶点。
近年来，以Riboseq、RNC-seq和蛋白质质谱（MS）分析技术为代表的翻译组测序技术的迅速发展，使研究人员能够在全基因组水平上研究RNA翻译活动。有趣的是，越来越多的研究表明，长非编码RNA（lncRNAs）和环状RNA（circRNAs）的上下文中包含许多未注释的非经典开放阅读框（ORFs），其中任何一个都可能编码新的功能蛋白质或肽。研究人员通过综合分析Riboseq数据和质谱数据，对lncRNAs和蛋白质编码基因上游或下游区域的553个非经典ORF进行了实验研究。在之前的研究中，研究人员通过将Riboseq和CRISPR/Cas9筛查相结合，识别出758个以ATG起始密码子开始的lncRNAs编码的ORF。通过对CRISPR筛选和癌症基因组图谱(TCGA)数据进行深入分析，研究人员确定了28个功能性ORF。随后，研究人员确定了由LINC00992编码的GT3-INCP通过与转录因子GATA3相互作用在乳腺癌中发挥致癌作用。这些发现表明，由隐蔽lncRNA或circRNA产生的蛋白质可能是参与癌变和肿瘤进展的重要调节因子。
HCP5-132aa上调预示着不良预后，并且在胃癌治疗中提供了一个有前途的治疗靶点
02
在这项研究中，研究人员发现HCP5-132aa在胃癌（GC）中上调表达，并作为一种致癌蛋白促进胃癌细胞的恶性增殖。然而，HCP5-132aa在GC中异常表达的机制尚不清楚。研究人员利用多个转录相关数据库预测可能与HCP5在GC中启动子区域结合的转录因子（TF），并确定了三种可能参与调控HCP5转录的TF。为了研究TFAP2A与HCP5之间的相关性，研究人员首先在GC细胞中沉默TFAP2A。随后，构建了带有和不带有HCP5核心启动子区域的双荧光素酶报告系统。此外，Kaplan-Meier分析显示，表达水平较高的TFAP2A患者预后较差。而且，相关性分析显示，HCP5（SLC7A11/G6PD）在GC中的表达与TFAP2A呈正相关。基于这些发现，研究人员推测TFAP2A在HCP5的转录调控中发挥着关键作用，并参与了其在GC中的上调。
HCP5-132aa 的上调表达预示着不良预后，并且在 GC 中提供了一个有前途的治疗靶点
随后，研究人员采用免疫组织化学方法检测80对GC组织及其相邻组织中HCP5-132aa的表达，并将其与随访生存数据相关联，以探讨HCP5-132aa在GC中异常高表达的临床意义。结果显示，与相邻组织相比，HCP5-132aa在GC组织中显著上调（占所有样本的80%），其高表达与肿瘤体积增大、淋巴结转移和更高临床分期呈正相关。Kaplan-Meier分析显示，在肿瘤中HCP5-132aa表达水平较高的患者预后较差。这些结果表明，HCP5-132aa有望成为诊断和预测GC的生物学指标。
为了评估靶向HCP5-132aa的治疗可行性，研究人员在体外将含有CRISPR/Cas9系统的腺相关病毒（AAV）包装后，通过体内直接注射将其注射到GC患者来源的异种移植物（PDX）中以特异性敲除HCP5-132aa。为了进一步分析GC患者不同HCP5-132aa表达水平对铁死亡诱导剂的敏感性，研究人员利用两个患者群体的GC组织建立了PDX模型。另外，通过HE染色和免疫组织化学证实了PDX模型的成功建立，HCP5-132aa敲除组的Ki-67表达显著降低，HCP5-132aa敲除后诱导铁死亡。而且，蛋白质免疫印迹实验分析也证实，在GC-PDX模型中敲除HCP5-132aa或在HCP5-132aa表达较低的GC-PDX模型中给予埃拉斯汀治疗可促进铁死亡的发生，进一步验证了上述观察结果。总之，本研究结果证实，HCP5-132aa在体内水平降低可诱导铁死亡并抑制肿瘤生长，这表明HCP5-132aa可能是治疗GC的有潜力的治疗靶点。这些证据为胃癌中lncRNA编码蛋白的研究提供了新的见解，并表明通过药物干预调控HCP5-132aa是治疗胃癌的一种强大策略。
【参考资料】
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202407012
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