研究背景
結直腸癌(CRC)是全球最常見的惡性腫瘤之一，目前結直腸癌的整體治療效果仍不理想。因此闡明結直腸癌的發(fā)病機制，鑒定有效的靶向分子是早期診斷和治療結直腸癌的重要研究目標。
早期研究表明，脂質或脂質代謝相關基因的失調與結直腸癌的發(fā)生和發(fā)展相關，脂肪酸結合蛋白(FABPs)在多種癌癥中高度表達，與腫瘤的生長、發(fā)展和轉移密切相關，但其在結直腸癌中的作用尚不明確。
文獻來源
近日，南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院(江蘇省人民醫(yī)院)葉木杰等人在International Journal of Biological Sciences雜志上發(fā)表論文“FABP5 suppresses colorectal cancer progression via mTOR-mediated autophagy by decreasing FASN expression”，研究發(fā)現脂肪酸結合蛋白FABP5通過與脂肪酸合成酶FASN相互作用，激活泛素蛋白酶體通路，導致FASN表達水平降低，脂質積累減少，抑制mTOR信號傳導，促進細胞自噬，揭示了脂質代謝與結直腸癌發(fā)展之間的潛在機制，為未來的干預提供了新的治療靶點。
項目研究
作者發(fā)現FABP5在CRC中表達水平下調，且與不良預后顯著相關。為了確定FABP5在癌癥中的功能，作者使用慢病毒構建了FABP5過表達和敲低的細胞穩(wěn)轉株，通過CCK8、EDU染色、克隆形成、transwell實驗發(fā)現FABP5過表達可以抑制CRC細胞的增殖、遷移和侵襲，而敲低FABP5后表現出相反的趨勢。
Fig.1 FABP5 在 CRC 中表達下調
Fig.2 FABP5過表達抑制CRC細胞生長
Fig.3 FABP5敲低促進CRC細胞活力
隨后，免疫共沉淀證實FABP5與FASN之間的確存在直接相互作用。WB結果顯示，FABP5與FASN表達呈負相關。用環(huán)己酰亞胺CHX和蛋白酶體抑制劑MG132處理后，結果顯示FABP5通過泛素蛋白酶體途徑調控FASN表達水平。為了進一步了解FASN在CRC中的功能，通過shRNA或奧利司他(FASN抑制劑)抑制FASN水平，結果顯示，CRC細胞增殖、克隆形成、遷移和侵襲均受到抑制。
Fig.4 FABP5通過與FASN相互作用發(fā)揮腫瘤抑制作用
下調FABP5會促進CRC的腫瘤發(fā)生。為了探討FASN上調能否介導CRC的發(fā)展，又在sh-FABP5敲低細胞基礎上干擾FASN或加奧利司他處理，導致sh-FABP5的促腫瘤作用表現減弱。
Fig.5 敲低FASN水平可以抑制 FABP5下調所導致的癌癥進展
下一步，探究了FABP5在CRC中發(fā)揮腫瘤抑制作用的通路機制。針對FABP5過表達和FASN敲低細胞進行了RNA-seq和脂質組學分析。RNA-seq結果顯示，包括TGF-β、Hippo、Wnt、NF-κB和mTOR等多個生物過程和信號通路相關的基因發(fā)生了失調。脂質組學分析進一步顯示，FABP5和FASN通過影響脂質代謝調控自噬。結合WB驗證結果，說明FABP5過表達會抑制mTOR通路，促進自噬；敲低FABP5則會激活mTOR通路，抑制自噬，而進一步敲低FASN或用奧利司他處理又會使mTOR通路失活，挽救FABP5敲低所引起的自噬抑制。
Fig.6 FABP5通過mTOR通路與FASN相互作用促進細胞自噬
在腫瘤異種移植模型中進一步研究FABP和FASN的體內作用。為此，將FABP5過表達、FASN敲低、FASN敲低加奧利司他和對照載體轉染的SW620細胞植入裸鼠。FABP5過表達和FASN敲低的SW620細胞的小鼠異種移植瘤的重量和體積降低。相反，與加奧利司他抑制組相比，穩(wěn)定敲低FABP5的SW620細胞腫瘤生長加速。FABP5和FASN免疫組化染色顯示，FABP5負調控FASN在體內的表達?？傊?，以上研究結果支持FABP5在體外和體內FASN介導的CRC進展中發(fā)揮重要作用。
Fig.7 FABP5通過調節(jié)FASN抑制體內腫瘤生長
最后，作者明確了FABP5的上游m6A調控機制。由于在FABP5中預測到了豐富的m6A修飾位點，于是借助敲低不同m6A修飾酶，篩選到ALKBH5。此外，ALKBH5負向調節(jié)FASN水平。同時在ALKBH5過表達的細胞中敲低了FABP5，發(fā)現敲低FABP5抑制了ALKBH5的抗癌作用。這也表明FABP5正是ALKBH5的下游基因。
Fig.8 ALKBH5通過正調控FABP5發(fā)揮抗癌作用
綜上所述，本研究表明FABP5與FASN相互作用，通過激活泛素蛋白酶體途徑，導致FASN表達減少，脂質積累減少，進而抑制mTOR信號轉導，促進腫瘤細胞自噬。在FABP5缺失的情況下，脂質堆積增加，最終加速CRC的進展。該研究闡明了ALKBH5/FABP5/FASN/mTOR軸在調控CRC進展中的關鍵作用，為治療該疾病提供了有前景的治療靶點。
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