GFAT2介导的HSPD1 O-GlcNAcylation作用促进了非小细胞肺癌对化疗的耐药性

非小细胞肺癌（NSCLC）患者对依托泊苷/顺铂（EP）化疗产生耐药性，现有研究多聚焦单一药物耐药机制。本研究建立EP耐药性原位移植瘤小鼠模型，通过质谱蛋白质组学及共免疫沉淀-质谱联用技术，发现谷氨酰胺-6-磷酸转氨酶2（GFAT2）是关键调控因子。GFAT2通过激活己糖胺代谢途径（HBP）促进UDP-葡萄糖胺酸（UDP-GlcNAc）合成，进而增强HSPD1在T320位点的O-葡萄糖胺酰化修饰，抑制TRIM21介导的泛素化降解，稳定HSPD1并激活抗凋亡信号通路。靶向敲低GFAT2或HSPD1可逆转耐药表型。

摘要

背景

非小细胞肺癌（NSCLC）患者常常对一线依托泊苷/顺铂（EP）化疗产生耐药性。然而，现有的研究仅关注NSCLC中对依托泊苷或顺铂的单一药物耐药性。因此，在多药耐药性的机制方面存在显著的知识空白，尤其是在能够再现NSCLC中EP耐药性的实验系统中。这凸显了迫切需要新的策略来应对这一挑战。

方法

本研究建立了一种对化疗具有耐药性的异种移植小鼠模型，该模型模拟了用于NSCLC患者的临床化疗方案，旨在探讨导致NSCLC化疗耐药性的分子机制。通过蛋白质组学和共免疫沉淀质谱（Co-IP/MS）分析，确定了调控NSCLC化疗耐药性的关键蛋白，并揭示了其调控机制。

结果

本研究发现谷氨酰胺-果糖-6-磷酸转氨酶2（GFAT2）是耐药性的关键驱动因素，在化疗耐药的NSCLC细胞中其表达上调。GFAT2显著调控己糖胺生物合成途径（HBP），增强尿苷二磷酸-葡萄糖醛酸-N-乙酰氨基糖（UDP-GlcNAc）的合成以及整体的O-葡萄糖醛酸-N-乙酰氨基糖化作用。具体而言，GFAT2在热休克蛋白家族D成员1（HSPD1）的T320位点增强O-葡萄糖醛酸-N-乙酰氨基糖化。这种修饰通过阻断包含21（TRIM21）介导的泛素化和降解过程，稳定了HSPD1。稳定的HSPD1随后激活抗凋亡信号通路，从而在化疗期间促进细胞存活。重要的是，敲低GFAT2或HSPD1均可恢复模型的化疗敏感性。

结论

这些发现阐明了GFAT2/HSPD1轴和O-葡萄糖醛酸-N-乙酰氨基糖化作为EP耐药性的关键代谢机制，将其确定为克服NSCLC化疗耐药性的有希望的治疗靶点。