文献解析|E6调节宫颈癌潜在机制

引言

宫颈癌是女性癌症死亡的主要原因之一，每年影响着数以万计的女性。高危型人乳头瘤病毒（HPV）的持续感染被认为是宫颈癌的主要危险因素，其中HPV16和HPV18是最常见的致癌类型。HPV的致癌机制涉及多种病毒基因和宿主细胞蛋白的相互作用，其中E6和E7癌蛋白在诱导细胞恶性转化中扮演关键角色。最近，一篇发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》期刊上的研究文章，揭示了HPV18的E6蛋白通过调节mRNAs的翻译，促进宫颈癌进展的一种新机制。本文将对该研究进行详细的解析。

研究背景

宫颈癌是全球女性癌症死亡的主要原因之一，每年新增病例数超过57万。高危型HPV感染是宫颈癌的主要危险因素，其中HPV16和HPV18的致癌特性尤为突出。这两种病毒类型的E6和E7癌蛋白能够通过降解和灭活肿瘤抑制因子p53和pRb，放松细胞周期进程，而不诱导细胞凋亡和衰老，从而诱导正常上皮细胞的恶性转化。然而，病毒诱导的mRNA翻译改变在致癌过程中的作用仍不清楚。

研究目的

本研究旨在探讨HPV18的E6蛋白如何通过调节mRNAs的翻译，促进宫颈癌的进展。通过利用多核糖体分析和RNA测序技术，系统地评估HPV18感染的宫颈癌细胞中E6调节的mRNA翻译，从而揭示E6在宫颈癌发生和发展中的新机制。

研究方法

1. 细胞培养与转染：研究采用稳定转染E6沉默shRNA（shE6）或靶向不相关LacZ基因的shRNA的HeLa细胞。HeLa细胞是一种常用的宫颈癌细胞系，能够模拟HPV感染的宫颈癌细胞环境。

2. 多核糖体分析和RNA测序：利用多核糖体分析技术，分离并纯化处于活跃翻译状态的mRNA。随后，利用RNA测序技术对这些mRNA进行测序，以获得翻译组数据。

3. 数据分析：通过生物信息学方法，分析翻译组数据，鉴定出E6沉默后翻译水平发生显著变化的mRNAs。并利用KEGG和GSEA进行功能富集分析，探讨这些变化与致癌机制的关系。

4. 蛋白质验证：选择部分翻译水平显著变化的mRNAs，利用qRT-PCR和Western blot技术，验证其转录和翻译水平的变化。

5. 通路验证：通过敲除和异位表达实验，验证E6是否通过调节特定mRNAs的翻译，激活特定的信号通路，从而促进细胞增殖和肿瘤生长。

研究结果

1. E6对HeLa细胞mRNA翻译的影响

   • 在稳定转染E6沉默shRNA的HeLa细胞中，利用多核糖体分析和RNA测序，共检测到15526个主动翻译的mRNAs。
   • 鉴定出445个减少的mRNA和208个增加的mRNA，变化超过两倍。
   • 利用qRT-PCR和Western blot技术，证实了部分基因的转录和翻译水平之间的不一致性。

2. E6通过增加WNT4和JIP2的翻译，促进非常规的WNT/PCP/JNK通路

   • 通过KEGG和GSEA功能富集分析，发现与癌症相关的基因转化效率高出两倍。
   • GSEA分析显示，参与非经典WNT/PCP和MAPK/JNK通路的基因显著下调。
   • E6能够增强WNT4、JIP1和JIP2的翻译，而不影响它们在HaCaT细胞中的转录。
   • 敲除E6显著抑制JNK磷酸化，而不影响β-catenin水平。在shE6细胞中单独或同时恢复WNT4和JIP2，可以恢复JNK的磷酸化，表明E6通过增强WNT4和JIP2的翻译激活WNT/PCP/JNK通路。

3. E6通过转化激活WNT/PCP/JNK途径促进细胞增殖

   • 敲除E6显著抑制HeLa细胞的增殖。
   • 在E6沉默的HeLa细胞中分别或同时异位表达WNT4和JIP2，可部分或大部分恢复细胞增殖。
   • 当E6、WNT4和JIP2被敲低时，观察到Ki-67阳性细胞减少。WNT4和JIP2在E6沉默HeLa细胞中的异位表达挽救了Ki-67阳性细胞的数量。

4. E6通过WNT/PCP/JNK途径促进肿瘤生长

   • 通过测量肿瘤生长曲线和Ki-67阳性细胞数量，发现异位表达WNT4或JIP2可以恢复沉默E6诱导的肿瘤生长抑制。当WNT4和JIP2同时被异位表达时，对肿瘤生长的挽救效果最好。
   • 在肿瘤异种移植中，沉默E6导致WNT4和JIP2的蛋白量减少，这与体外培养的HeLa细胞中观察到的结果一致。
   • 观察到沉默的E6诱导JNK失活，这种失活可以通过WNT4和JIP2的异位表达来挽救。

5. 人宫颈腺癌E6/WNT/JNK通路的研究

   • 在E6阴性的正常宫颈组织中，WNT4、JIP2和JIP1的染色水平非常低，而在E6阳性的宫颈腺癌（CAC）样本中检测到高水平染色。
   • 正常和CAC样本的H评分在WNT4、JIP2和JIP1水平上存在显著差异。
   • E6蛋白水平与WNT4、JIP2和JIP1水平呈良好的正相关。
   • WNT4、JIP1和JIP2的mRNA水平在正常样本和CAC样本之间没有显著差异，表明转录组分析在寻找宫颈癌发生的新分子机制方面存在局限性。

研究结论

本研究揭示了HPV18的E6蛋白通过调节mRNAs的翻译而产生的一种新的致癌机制。E6能够选择性地上调WNT4和JIP2的翻译，从而激活非经典的WNT/PCP/JNK通路，促进体外细胞增殖和体内肿瘤生长。异位表达WNT4/JIP2可以有效地挽救E6沉默引起的细胞增殖下降，这表明WNT4/JIP2通路介导了E6促进细胞增殖的作用。研究结果不仅加深了对HPV致癌机制的理解，也为宫颈癌的治疗提供了新的潜在靶点。

研究意义

1. 揭示新机制：本研究首次揭示了HPV18的E6蛋白通过调节mRNAs的翻译，促进宫颈癌进展的新机制，为HPV致癌机制的研究提供了新的视角。

2. 潜在治疗靶点：WNT4和JIP2作为E6调节的关键分子，可能成为宫颈癌治疗的潜在靶点。通过抑制这些分子的翻译或功能，可能阻断E6诱导的细胞增殖和肿瘤生长。

3. 提高筛查效率：本研究为宫颈癌的早期筛查提供了新的思路。通过检测E6、WNT4和JIP2的表达水平，可能提高宫颈癌的筛查效率和准确性。

4. 推动个性化治疗：本研究结果有助于推动宫颈癌的个性化治疗。根据患者的E6、WNT4和JIP2表达水平，制定针对性的治疗方案，可能提高治疗效果和患者的生存率。

未来研究方向

1. 深入机制研究：进一步探讨E6如何调节WNT4和JIP2的翻译，以及WNT/PCP/JNK通路在宫颈癌发生和发展中的具体作用机制。

2. 临床验证：通过大规模的临床研究，验证E6、WNT4和JIP2作为宫颈癌筛查和治疗靶点的有效性和安全性。

3. 药物研发：基于本研究结果，开发针对E6、WNT4和JIP2的药物，为宫颈癌的治疗提供新的选择。

4. 多因素综合分析：结合HPV感染、基因组变异、表观遗传修饰等多种因素，综合分析宫颈癌的发生和发展机制，为制定更加精准的治疗方案提供依据。

结语

本研究揭示了HPV18的E6蛋白通过调节mRNAs的翻译，促进宫颈癌进展的新机制，为HPV致癌机制的研究和宫颈癌的治疗提供了新的视角和潜在靶点。未来，随着研究的深入和技术的进步，我们有理由相信，宫颈癌的防治将取得更加显著的进展。