DLGAP5通过E2F1转录的RAD51AP1蛋白保护胶质母细胞瘤细胞免受DNA损伤

《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》：DLGAP5 protects glioblastoma cells against DNA damage through E2F1-transcripted RAD51AP1

胶质母细胞瘤中DLGAP5通过调控E2F1/RAD51AP1通路影响DNA损伤修复，其高表达与患者不良预后相关。敲低DLGAP5抑制细胞增殖、诱导凋亡及DNA损伤，机制涉及E2F1介导的RAD51AP1表达下调，过表达E2F1可逆转该效应。该研究为GBM治疗提供新靶点。

　　

刘玉杰|陈荣|刘格西|陈杰|周静杰|陈燕|李志璐|李云阳|邓龙飞|崔洪娟

中国重庆市西南大学资源昆虫国家重点实验室医学研究所癌症中心，400715

摘要

多形性胶质母细胞瘤（GBM）是成人中最常见的原发性脑肿瘤，其特征是治疗抵抗性强和预后较差，其中DNA损伤的修复起着重要作用，这突显了阐明GBM细胞中DNA损伤修复调控机制的必要性。Disc large homolog相关蛋白5（DLGAP5）在多种癌症中高表达并具有促肿瘤活性，但其在GBM中的作用仍不明确。本研究报道，DLGAP5在GBM患者中显著上调，并与不良预后相关。此外，DLGAP5的敲低可抑制GBM细胞的增殖、诱导凋亡并导致DNA损伤。从机制上讲，DLGAP5的敲低会导致E2F1介导的DNA修复蛋白RAD51AP1的转录减少；重要的是，强制表达E2F1可以恢复RAD51AP1的表达，从而在DLGAP5缺失的GBM细胞中部分挽救DNA损伤和凋亡。进一步地，DLGAP5的敲低会降低E2F1和RAD51AP1的表达，并在异种移植的GBM肿瘤中诱导DNA损伤并抑制肿瘤发生。总之，本研究表明DLGAP5通过E2F1/RAD51AP1通路保护GBM细胞免受DNA损伤，为基于DNA损伤的抗GBM治疗提供了潜在的治疗靶点。

引言

多形性胶质母细胞瘤（GBM）是WHO分类中IV级最具侵袭性的星形胶质瘤，也是成人中最常见的原发性脑肿瘤，预后极差（中位生存期15-21个月；5年生存率<10%）[1]、[2]、[3]、[4]。目前的标准治疗方法（即手术切除加放疗/化疗）常常因GBM细胞能够修复治疗引起的DNA损伤而受到削弱，这种治疗抵抗性与更差的预后密切相关[5]、[6]、[7]。

DNA损伤修复是生物体对抗DNA损伤的基本机制，从而减少其有害影响并保持基因组稳定性[8]。作为细胞应对DNA损伤的主要机制，DNA损伤反应（DDR）是一个关键的信号网络，协调DNA修复过程，在决定癌症治疗的效果中起着关键作用[9]。例如，放疗的有效性主要依赖于诱导DNA双链断裂（DSB），但GBM细胞可以通过同源重组（HR）等DNA修复机制来对抗这种损伤[10]。此外，替莫唑胺（TMZ）作为一线GBM化疗药物，通过甲基化嘌呤碱基来诱导DNA损伤。虽然DNA修复机制通过去除O⁶-甲基鸟嘌呤加合物来减轻DNA损伤，但这可能导致TMZ耐药性[11]。哺乳动物细胞中的高效DNA修复依赖于多种DNA修复蛋白的协同作用[12]。其中，RAD51AP1在HR中起作用，修复DSB和受损的复制叉，这对维持基因组稳定性和抑制GBM肿瘤以及抵抗TMZ至关重要[13]、[14]、[15]。然而，我们对GBM中DNA修复机制的理解仍然不完整，这成为提高DNA损伤治疗疗效的一大障碍。

Disc large homolog相关蛋白5（DLGAP5）是一种位于着丝粒微管上的着丝粒纤维结合蛋白，通过调节微管来影响细胞分裂过程[16]、[17]。最新研究表明，DLGAP5在多种癌症中高表达，并通过多种机制在某些肿瘤行为中起关键作用[18]、[19]、[20]。例如，DLGAP5通过JAK2/STAT3通路促进乳腺癌细胞的增殖和迁移能力[21]。DLGAP5的过表达还会下调p53活性，从而促进三阴性乳腺癌的生长[22]。此外，DLGAP5稳定MYC蛋白，加速糖酵解活性，进而诱导膀胱癌对吉西他滨的耐药性[23]。DLGAP5也被提出作为某些恶性肿瘤预后的潜在生物标志物[24]、[25]、[26]、[27]。尽管有这些发现，但DLGAP5在GBM中的具体作用和分子机制仍不清楚。在本研究中，我们通过基因沉默GBM细胞中的DLGAP5，并在体外和体内检测其对DNA损伤的影响，揭示了DLGAP5通过E2F1/RAD51AP1轴在GBM DNA损伤修复中的新作用，为提高DNA损伤剂或GBM治疗方法的疗效提供了潜在靶点。

部分内容

细胞培养

细胞系SVGP12、LN229、T98G、A172、U87、U118和U251从美国典型培养物保藏中心（ATCC）获得。HEK293T细胞系从Procell（中国武汉）购买。所有这些细胞系均通过短串联重复序列分析方法进行了鉴定，并确认无支原体污染。细胞在添加了10% FBS的DME培养基（Vivacell，中国重庆）中培养，并在37°C、5% CO₂的潮湿培养箱中维持。

构建和转染

shRNA

DLGAP5在GBM中高表达，并与不良预后正相关

为了了解DLGAP5的表达模式，我们利用了公开可用的数据集，发现与正常细胞相比，GBM中的DLGAP5水平显著升高（见图1A和Gravendeel的研究队列图1B）。此外，CGGA数据库显示DLGAP5的表达与胶质瘤的WHO病理分级呈正相关，其在IV级GBM中的表达水平最高（见图1C）。

讨论

DNA损伤修复对GBM的治疗抵抗性起着关键作用，但其调控机制尚未完全阐明。在本研究中，我们发现DLGAP5在GBM中高表达，并与患者的不良预后相关。DLGAP5的缺失可抑制GBM细胞的增殖、诱导凋亡和DNA损伤。从机制上讲，我们发现DLGAP5的敲低会通过E2F1降低DNA修复蛋白RAD51AP1的表达。

伦理批准声明

肿瘤组织分析得到了中国西南大学伦理委员会的批准，符合赫尔辛基宣言的原则。所有动物实验均得到了西南大学机构动物护理和使用委员会的批准（批准编号：IACUC-20251205-01）。

资金声明

本研究得到了重庆市自然科学基金（cstc2022ycjh-bgzxm0016、CSTB2023TIAD-STX0007）、西南大学的试点计划（SWU-XDZD22006）以及广西科技重大项目（AA24011002）的支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。

致谢

本文中的图8使用BioGDP.com生成[53]。我们感谢H. Cui团队的所有成员提供的有益讨论。