组蛋白去乙酰化酶HDAC6靶向NCOA4负调控肝癌干细胞铁死亡敏感性机制研究

Liver cancer, especially Hepatocellular carcinoma (HCC) is the major disease in China. Cancer stem cells play pivotal roles in tumor chemotherapeutic resistance, recurrence and metastasis, resistant to cell apoptosis, necrosis and senescence stimuli. Our preliminary data demonstrated that HCC stem cells were selectively sensitive to ferroptosis inducers, and found the cytoplasmic HDAC6 negatively regulated HCC stem cells sensitivity to ferroptosis, probably through targeting the key molecule NCOA4. On the basis of our results, we aim to figure out the function of HDAC6 in ferroptosis regulation through gain-of-function and loss-of-function, CDX xenografts and Orthotopic transplantation models; using the protein-protein interactions and in cell high-throughput screening to depict the detail mechanisms of HDAC6 in ferroptosis, verify the anti-tumor efficiency of targeting HDAC6-NCOA4 axis, aiming to providing novel research approaches and confirm the feasibility of the potential therapeutic interventions.

肝癌主要为肝细胞肝癌（HCC）是我国重大疾病。肝癌干细胞在其耐药、转移和复发过程中发挥重要作用，其表现为对凋亡、坏死、衰老等细胞死亡诱导因素均耐药。我们前期发现HCC干细胞亚群对铁死亡选择性敏感，其中筛选到一个胞浆定位组蛋白去乙酰化酶HDAC6能够显著负调控肝癌细胞的铁死亡敏感性，其作用机制可能与铁死亡通路核心蛋白NCOA4的靶向相关。本项目拟在此基础上通过过表达和靶基因敲除等方法，在肝癌干细胞筛选、皮下和肝原位干细胞移植等模型中，明确HDAC6在肝癌干细胞铁死亡敏感性中的调控作用；通过蛋白相互作用、细胞功能高内涵筛选等试验阐明HDAC6靶向NCOA4负调控铁死亡的具体作用机制；通过验证干预铁死亡敏感性HDAC6-NCOA4信号靶点研究，以期为靶向肝癌干细胞诱发铁死亡提供新的研究思路和潜在的治疗方案。

原发性肝癌90%为肝细胞肝癌(HCC)，是严重危害健康的重大疾病。肝癌干细胞在其耐药、转移和复发过程中发挥重要作用。我们研究发现肝癌干细胞亚群对铁死亡选择性敏感。结合TCGA和GEO等数据库分析和实验验证，我们筛选到在肝癌组织中显著特异低表达的组蛋白去乙酰化酶HDAC6。HDAC6选择性表达于细胞浆中，负调控肝癌细胞的铁死亡敏感性。其潜在作用机制包含两方面：一方面，HDAC6以锌指泛素结合依赖的途径调控铁死亡核心蛋白NCOA4的靶向降解；另一方面其去乙酰化酶活功能同样参与铁死亡调控。进一步我们检测了乙酰化修饰对铁死亡的调控，发现Aspirin能够与RSL3协同促进肝癌细胞铁死亡，主要通过乙酰化铁存储蛋白ferritin重链亚基FTH-1的第54、72和147位赖氨酸残基调控其降解，增强铁死亡效应。以上提示FTH-1可能是乙酰化酶的底物和作用靶点，HDAC6可能作为去乙酰化酶直接修饰并调控FTH-1的稳定性，同时其锌指泛素结合结构域调控NCOA4的泛素化和靶向降解，进一步影响下游ferritin的稳定性，最终负调控肝癌铁死亡。本项目为靶向肝癌干细胞诱发铁死亡提供了新的研究思路和潜在的治疗方案。