圖 1. FBP1 和 P53 在人類 HCC 中表達(dá)下調(diào)。

在 83 例 HCC 中，71% 的病例中 FBP1 表達(dá)下調(diào)，并且與 ALDOB 丟失、AKT 激活、MDM2 Ser166 (AKT 位點(diǎn)) 磷酸化升高以及 p53、p21^CIP1 和 p16^INK4a 表達(dá)下降顯著相關(guān) (圖 1a)。在 HCC 中，F(xiàn)BP1 廣泛下調(diào) (圖 1b)。低 FBP1 和 ALDOB 表達(dá)與較差的生存率相關(guān) (圖 1c)。甲基化組分析顯示，與正常肝細(xì)胞核相比，HCC 細(xì)胞核中 FBP1 啟動(dòng)子區(qū)域的高甲基化水平，而 TP53 啟動(dòng)子的甲基化未見改變 (圖 1d)。TP53 缺失降低了小鼠肝臟、致癌物誘導(dǎo)的 HCC、人類肝細(xì)胞以及 TP53 野生型 HCC 細(xì)胞系 HepG2 和 SK-Hep-1 中 FBP1 的 mRNA 和蛋白水平 (圖 1e)。

圖 2. DNA 損傷誘導(dǎo)的 FBP1 和 p53 在 MASH 中的上調(diào)。

喂食易感 MASH 的 MUP-uPA 小鼠高果糖飲食 (HFrD)，而非等熱量的玉米淀粉飲食 (CSD)，誘導(dǎo)了 p53、p21^CIP1、p16^INK4a 和 FBP1 的表達(dá)，并抑制了 AKT 激活 (圖 2a)。肝細(xì)胞 DNA 損傷及其 DNA 損傷反應(yīng) (DDR) 介質(zhì)升高，同時(shí)觀察到 P-RPA2 和衰老相關(guān)的 β-半乳糖苷酶表達(dá)升高 (圖 2b)。HFrD 飼喂誘導(dǎo)了早期癌前病變，這些病變中聚泛素化蛋白聚集體和自噬伴侶蛋白 p62 的積累提示自噬受損，NRF2 (NQO1)、CD44 和 MYC 被激活，而 p53 和 FBP1 表達(dá)下調(diào) (圖 2c)。晚期人類 MASH 蛋白質(zhì)組和組織的分析證實(shí)了 FBP1、ALDOB、p53、p21^CIP1、p16^INK4a 和 DDR 的上調(diào)，以及 AKT 和 NRF2 活性的降低 (圖 2d)。FBP1 的缺失增加了 HcPC 的數(shù)量，而 HcPC 比未聚集的肝細(xì)胞表現(xiàn)出更多的 DNA 損傷，同時(shí)伴隨著 DDR 和 DNMT1 的上調(diào)、AKT 和 NRF2 的激活，以及 FBP1、p53、p21^CIP1 和 p16^INK4a 的下調(diào) (圖 2e)。單核 RNA 測(cè)序表明 FBP1 缺失增加了疾病相關(guān)肝細(xì)胞的數(shù)量，同時(shí)減少了 3 區(qū)肝細(xì)胞 (圖 2f)。WB 結(jié)果表明 FBP1 缺失緩解了 HFrD 誘導(dǎo)的 AKT 抑制，增強(qiáng)了 GSK3β Ser9 和 MDM2 Ser166 的磷酸化、DDR 標(biāo)志物的表達(dá)，并下調(diào)了 p53 和 p21^CIP1 (圖 2g)。

圖 3. FBP1 或 p53 缺失以及 AKT 激活促進(jìn) NRAS^G12V 腫瘤發(fā)生。

NRAS^G12V 在 Fbp1^F/F 小鼠中幾乎不具腫瘤形成能力，但在 Fbp1^ΔHep 小鼠中，它迅速誘導(dǎo)輕度纖維化的 HCC，這些腫瘤陽性表達(dá) α-胎蛋白 (AFP)、CD44 和 MYC (圖 3a, b)。與 NRF2 激活一致，p53 和 p21 表達(dá)下調(diào) (圖 3c)。肝細(xì)胞 Trp53 缺失同樣支持了快速的 NRAS^G12V 誘導(dǎo)的 HCC，同時(shí)下調(diào) FBP1 并增強(qiáng) AKT 和 NRF2 的激活 (圖 3d)。在 Fbp1^F/F 和 Fbp1^ΔHep 小鼠肝臟中轉(zhuǎn)導(dǎo)了 AAV8-Ctrl、AAV8-FBP1 和 AAV8-FBP1(E98A)，兩者均顯著減少了腫瘤數(shù)量和體積 (圖 3e)。AKT 抑制劑 (AKTi) 和 nutlin-3a 也阻止了 NRAS^G12V 誘導(dǎo)的 HCC，nutlin-3a 不影響 AKT 或 NRF2，而 AKTi 阻斷了 NRF2 的激活、AKT 和 GSK3β 的磷酸化以及 MDM2 的磷酸化，同時(shí)恢復(fù)了 p53 和 p21^CIP1 的表達(dá) (圖 3f–h)。

圖 4. NRF2 誘導(dǎo)的 FBP1 降解緩解衰老以激發(fā)腫瘤形成。

HCC 細(xì)胞中 FBP1 缺失激活了 NRF2 (圖 4a)。在 Nrf2^Act-Hep 小鼠中特異性表達(dá) NRF2 (E79Q) 會(huì)下調(diào) FBP1 和 p53 (圖 4b)。ATG7 缺失通過 p62 積累激活 NRF2 并增強(qiáng) HCC 發(fā)展，這導(dǎo)致了更為顯著的 FBP1 下調(diào) (圖 4c)。HCC 細(xì)胞中表達(dá) NRF2 (E79Q) 加速了 FBP1 的周轉(zhuǎn) (圖 4d)，F(xiàn)BP1 有兩個(gè)潛在的 ERK 磷酸化受體，包括 Ser271，其中用丙氨酸替換可阻止 ERK 誘導(dǎo)的磷酸化及其與 FBP1 相關(guān)的泛素連接酶 TRIM28 的招募 (圖 4e)。ERK2 沉默可阻止 TRIM28 誘導(dǎo)的 FBP1 泛素化，而磷酸模擬突變 S271D 則增強(qiáng)了這一過程 (圖 4f)。FBP1 低表達(dá)的人類 HCC 還顯示出 NRF2、NQO1 和 ERK 磷酸化的上調(diào) (圖 4g)。

圖 5. NRF2 和 FBP1 逆向影響肝細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組。

Nrf2^Act-Hep 與 Nrf2^Tg/Tg、Fbp1^ΔHep 與 Fbp1^F/F 肝臟重疊上調(diào)基因的基因本體生物學(xué)過程 (GO BP) 富集分析結(jié)果 (圖 5a)。Nrf2^Act-Hep 與 Nrf2^Tg/Tg 和 Fbp1^ΔHep 與 Fbp1^F/F 肝臟重疊下調(diào)基因的基因本體生物學(xué)過程富集分析 (圖 5b)。對(duì)照或 NRAS^G12V 流體動(dòng)力學(xué)尾靜脈注射 (HTVI) 1 周后 Nrf2^Tg/Tg 和 Nrf2^Act-Hep 肝臟細(xì)胞衰老 mRNA 的熱圖數(shù)據(jù) (圖 5c，d)。CPTAC-LIHC 數(shù)據(jù)中 FBP1 蛋白的細(xì)胞衰老 (CS) (上) 和細(xì)胞周期 (下) 評(píng)分。(圖 5e)。

圖 6. 突變特征和 HCC 從 DNA 損傷和衰老前驅(qū)細(xì)胞中出現(xiàn)的過程。

基于 hfrd 誘導(dǎo)的 MUP-uPA Fbp1^ΔHep HCC 的三核苷酸的突變頻率特征 (圖 6a)。NRAS^G12V 誘導(dǎo)的 Nrf2^Act-Hep HCC 的突變頻率特征 (圖 6b)。冷凍 mT/mG 肝臟切片 DAPI 染色結(jié)果 (圖 6c)。