TSPYL5 驱动的 p53 细胞质隔离机制：神经母细胞瘤治疗新靶点的探索

时间：2025年5月4日

来源：Cell Death & Disease

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神经母细胞瘤（NB）中野生型 p53 的细胞质隔离机制不明。研究人员探究 TSPYL5 在其中的作用，发现 TSPYL5 通过 G3BP1/RanBP2 促进 p53 sumoylation，增强其核输出，增加 NB 细胞恶性特征，为 NB 治疗提供新方向。

在儿童癌症的世界里，神经母细胞瘤（NB）是一个可怕的 “杀手”，它是导致儿童癌症相关死亡的常见原因，大约 15% 的儿童癌症死亡都与它有关。这种肿瘤常常源于胎儿发育时期未分化的神经嵴细胞，而且约 65% 的 NB 标本都有着癌症干细胞（CSCs）的特性，比如对放化疗有抵抗性，还容易发生远处转移。

肿瘤抑制因子 p53 在干细胞的自我更新、分化等过程中起着至关重要的作用。在许多肿瘤中，p53 的缺失会导致癌症干细胞扩增。然而在神经母细胞瘤中，p53 很少发生突变，但约 95% 的未分化 NB 病例存在野生型 p53 的细胞质隔离现象，这大大降低了 p53 的转录活性，增加了 NB 中癌症干细胞的数量，使得患者预后很差。因此，搞清楚 p53 细胞质隔离的机制，对于改善 NB 的治疗十分关键。此前虽然提出了一些关于细胞质 p53 隔离的机制，但驱动和控制 p53 翻译后修饰（PTM）介导的细胞质积累的调节因子仍不明确。

为了解开这个谜团，四川大学生物治疗国家重点实验室、华西医院医学遗传学系的研究人员开展了深入研究。他们发现了一种名为 TSPY 样 5（TSPYL5）的蛋白，它在许多成人肿瘤中大量表达，并且与肿瘤的不良进展有关。研究人员推测 TSPYL5 可能在 p53 的细胞质隔离中发挥重要作用。

最终，研究人员得出结论：TSPYL5 通过一系列复杂的分子机制，驱动 G3BP1（G3BP 应激颗粒组装因子 1）/RanBP2（RAN 结合蛋白 2）/SUMO（小泛素相关修饰物）介导的 p53 SUMO 化，增强 p53 的核输出信号，抑制其肿瘤抑制活性，从而增加了神经母细胞瘤细胞的恶性特征。这一发现为神经母细胞瘤的治疗提供了新的潜在靶点和方向，有助于开发新的治疗方法，改善患者的预后。该研究成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上。

研究人员为开展这项研究，用到了以下几个主要关键技术方法：首先是转录组分析，通过提取细胞总 RNA，进行逆转录和测序，分析差异表达基因；其次是免疫沉淀（IP）和蛋白质免疫印迹（western blotting）技术，用于检测蛋白质之间的相互作用和表达水平；还有液相色谱 - 串联质谱（LC - MS/MS）分析，鉴定与目标蛋白结合的其他蛋白；另外，通过构建细胞模型，进行细胞增殖、侵袭、迁移等功能实验，探究相关蛋白对细胞功能的影响。

下面来详细看看研究结果：

TSPYL5 增强 NB 细胞的恶性特征并抑制 p53 转录活性：研究人员发现 TSPYL5 在 NB 肿瘤和细胞中高表达，且特异性表达于神经内分泌（NE）细胞。通过构建 TSPYL5 敲低模型，进行 RNA 测序分析，发现 p53 信号通路显著富集。进一步研究证实，TSPYL5 敲低会使多个 p53 相关基因表达上调，抑制 TSPYL5 的表达能够降低 NB 细胞的活力，增加细胞凋亡，抑制细胞的侵袭和迁移等恶性行为，而恢复 TSPYL5 表达则会产生相反的效果。此外，降低 p53 表达会逆转 TSPYL5 敲低对 NB 细胞恶性特征的抑制作用，这表明 TSPYL5 通过调节 p53 信号通路增强了 NB 细胞的恶性特征。
TSPYL5 促进 SUMO 介导的 p53 核输出，导致细胞质 p53 隔离：TSPYL5 对 p53 功能的抑制并非由于 p53 的 mRNA 和蛋白水平下降。研究发现，TSPYL5 能够调节 p53 的亚细胞定位，使 p53 主要定位于细胞质中。进一步研究发现，TSPYL5 会增强 p53 的单泛素化水平，而单泛素化的 p53 可以被 SUMO 化修饰，TSPYL5 过表达会增加 p53 的 SUMO 化水平，促进其核输出和细胞质定位，从而抑制 p53 的转录活性。
TSPYL5 介导的 p53 SUMO 化依赖于其与 G3BP1 的相互作用：为探究 TSPYL5 促进 p53 SUMO 化的机制，研究人员通过质谱分析等方法发现 G3BP1 是与 TSPYL5 相互作用的关键蛋白。G3BP1 能够增加 p53 的 SUMO 化水平，TSPYL5 介导的 p53 SUMO 化依赖于 G3BP1。当 G3BP1 表达下调时，会减少 p53 的核输出，而 G3BP1 过表达则会增加 p53 的核输出。
TSPYL5/G3BP1 介导的 p53 SUMO 化需要 RanBP2 的参与：SUMO 化过程需要 E3 连接酶的参与，研究人员发现 RanBP2 是与 G3BP1 相互作用的高得分蛋白，且是 p53 SUMO 化的 E3 连接酶之一。在 NB 细胞中，存在 RanBP2 - G3BP1 - p53 复合物，G3BP1 能够增强 RanBP2 与 p53 的相互作用，促进 RanBP2 介导的 p53 SUMO 化。下调 RanBP2 会促进 p53 的核转运，表明 RanBP2 参与了 TSPYL5 调节的 p53 SUMO 化和核输出过程。
TSPYL5 增强 G3BP1 与 RanBP2 的相互作用，驱动 G3BP1 核膜易位：TSPYL5 过表达能够促进 G3BP1 向核膜转运，并与 RanBP2 共定位，增强 G3BP1 与 RanBP2 以及 RanBP2 与 p53 的结合。在人体神经母细胞瘤组织中也观察到，高表达 TSPYL5 的病例中，G3BP1 在核膜聚集，p53 在细胞质隔离，这进一步证实了 TSPYL5 在这一过程中的重要作用。
TSPYL5 促进酪蛋白激酶 2（CK2）依赖的 G3BP1^Ser149磷酸化，驱动 G3BP1 易位：研究发现 G3BP1 的 NTF2L 和 PXXP 结构域对于 TSPYL5 驱动的核膜聚集不可或缺。TSPYL5 与 G3BP1 的相互作用会促进 CK2 依赖的 G3BP1^Ser149磷酸化，增强 G3BP1 的核膜易位，形成 G3BP1/RanBP2/p53 复合物，促进 p53 SUMO 化和核输出。当抑制 CK2 活性时，会降低 G3BP1^Ser149磷酸化水平和 p53 SUMO 化水平。

在讨论部分，研究人员指出他们揭示了一个 TSPYL5 驱动的分子轴，调节 p53 SUMO 化和核输出，导致 NB 细胞中 p53 的细胞质隔离。这一发现为理解 p53 在 NB 中的调控机制提供了新的视角，也为 NB 的治疗提供了潜在的靶点。此外，研究还发现 TSPYL5 对患者预后的影响在低或中风险 NB 患者中更为显著，这可能与不同风险患者术后治疗强度的差异有关，提示 TSPYL5 有望作为新的风险因素用于 NB 分类，以强化术后治疗，改善高 TSPYL5 表达患者的预后。虽然研究存在一些局限性，如无法获取新鲜组织研究 G3BP1 与 TSPYL5 的相互作用，也未在体内小鼠模型中研究 TSPYL5 的作用，但未来可以利用患者来源的类器官 / 异种移植模型进一步探索 TSPYL5 的生物学功能和临床意义。总之，这项研究为神经母细胞瘤的研究和治疗开辟了新的道路，具有重要的理论和临床意义。