【导读】升高的核糖体生物发生与癌症的快速生长和进展相关。靶向阻断核糖体生物发生可诱导核仁应激，从而优先导致恶性细胞的清除。
10月30日，复旦大学/南昌大学研究人员合作共同在期刊《Advanced Science》上发表了研究论文，题为“Targeting BRIX1 via Engineered Exosomes Induces Nucleolar Stress to Suppress Cancer Progression”， 在本研究中，研究人员发现核仁蛋白BRIX1是核糖体生物发生和p53激活之间稳态的关键调节因子。BRIX1通过损害MDM2和核糖体蛋白RPL5和RPL11之间的相互作用来阻止p53在核仁应激反应中的活化，从而触发癌细胞对化疗的耐药性。相反，BRIX1的缺失诱导核仁应激，进而通过RPL5和RPL11激活p53，从而抑制肿瘤的生长。此外，工程化外泌体被开发，其表面装饰有iRGD，并负载BRIX1特异性siRNAs，用于治疗癌症。iRGD-Exo-siBRIX1在体内显著抑制结直肠癌的生长，增强5-FU化疗的疗效。总之，该研究揭示了BRIX1作为一种癌蛋白促进rRNA合成并抑制p53活性，同时也表明通过工程外泌体靶向抑制BRIX1可能是一种有效的癌症治疗方法。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202407370
背景信息
01
核糖体的生物发生是一个多步骤的过程，包括三个基本步骤：核糖体RNA （rRNA）和核糖体蛋白（RPs）的协调表达、rRNA前体的加工以及核糖体40S和60S亚基在核仁中的组装。核仁大小和数量的异常增加被认为是恶性细胞的重要标志，与癌症患者的不良预后相关。这是因为癌细胞需要以比正常细胞更高的速率产生核糖体，以满足其快速生长和增殖过程中蛋白质合成的需求。各种致癌信号已被发现通过增加核糖体的产生来促进癌症的生长。例如，c-Myc促进所有三种类型的rrna和参与核糖体生物发生的必需因子的合成。因此，靶向核仁功能有望成为根除癌细胞的有效方法，同时最大限度地减少对正常细胞的细胞毒性作用。
有充分的证据表明，干扰核糖体生物发生的任何关键步骤都可能导致核仁应激，也称为核糖体应激。研究表明，RPL5、RPL11和RPS14等几种RPs可激活p53同源物TAp73，并在核仁应激时使癌蛋白c-Myc失活。多种策略已被证明可触发核仁应激。例如，多种化疗药物可诱导核糖体DNA （ribosome DNA, rDNA）损伤或阻碍前体rRNA加工，从而损害核糖体生物发生。一些化合物被开发出来通过抑制RNA聚合酶（Pol） I的活性来限制rRNA的合成，例如CX-5461和BMH-21。然而，后来发现这些药物也引起DNA损伤或染色质损伤。值得注意的是，在实验室环境中，研究表明，去除某些RPs或核仁蛋白对前rRNA加工至关重要，从而特异性地诱导核仁应激。这些发现促使研究人员进一步研究作为癌症治疗策略的触发核仁应激的潜力。
BRIX1缺乏通过激活核仁应激-p53通路抑制癌细胞的生长
02
由于BRIX1对于32S前rrna的处理是必需的，研究人员通过对核仁标记物NPM1进行免疫荧光（if）染色来测试BRIX1敲除是否可以触发核仁应激。正如预期的那样，敲低BRIX1导致NPM1从核仁迁移到核质，表明BRIX1缺乏导致核仁应激。众所周知，核仁应激时p53的激活需要RPL5/RPL11与MDM2的相互作用以及随之而来的MDM2的抑制。表达不能与RPL5和RPL11结合的MDM2突变体的癌细胞对核仁应激诱导的p53激活具有抗性，这一事实也证明了这一点。然后，研究人员阐明了敲低BRIX1是否通过RPL5和RPL11激活p53通路。结果表明，在CAL-51细胞和HCT116 p53+/+细胞中，去除RPL5或RPL11完全消除了BRIX1缺陷引起的p53活化。研究人员注意到，敲低BRIX1适度降低了RPL5和RPL11的水平，这可能是由于如前所述，核糖体成分可以相互稳定。此外，研究人员通过co-IP检测了BRIX1缺失是否增强了MDM2与RPL5或RPL11的相互作用。在正常生长条件下，MDM2可以与RPL5和RPL11轻度结合，而敲低BRIX1可以显著增加MDM2与这两种RPs的结合。MDM2与RPs之间的相互作用增加可能削弱MDM2对p53的E3连接酶活性。因此，研究人员进行了体内泛素化实验，以检测BRIX1缺陷是否影响mdm2介导的p53泛素化。结果表明，过表达MDM2促进p53的泛素化，而敲低BRIX1降低了MDM2引起的p53泛素化。敲除BRIX1显著延长了p53蛋白的半衰期。这些结果表明BRIX1缺陷触发核仁应激，导致RPL5/RPL11和MDM2之间的相互作用增加，最终导致p53的激活。
敲除BRIX1可以激活核仁应力-p53通路，从而抑制肿瘤的生长
接下来，研究人员通过敲低BRIX1的表达来研究BRIX1在携带野生型p53的癌细胞中的作用。结果表明，敲低BRIX1显著抑制CAL-51和MCF-7细胞的增殖和克隆形成。同样，敲除BRIX1可诱导g1期细胞周期阻滞和细胞凋亡。此外，通过敲除BRIX1，癌细胞的迁移也被显著抑制。综上所述，研究结果表明，BRIX1的缺失激活核仁应激-p53通路，从而抑制癌细胞的生长和增殖。
结论
03
总之，本研究确定BRIX1是一种在结直肠癌和乳腺癌中过表达的癌蛋白，与不良预后相关。BRIX1通过与PeBoW复合物相互作用促进前rRNA的加工，并通过隔离RPL5和RPL11来抑制p53活性。相反，BRIX1的缺失激活p53，通过触发核仁应激来抑制癌症的生长。最后，研究结果表明，利用负载BRIX1特异性siRNA的外泌体递送系统可能是一种有前景的癌症治疗方法。
【参考资料】
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202407370
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