叶棋浓教授团队发现OVOL2对乳腺癌有氧糖酵解转录的抑制作用

癌细胞通过有氧糖酵解代谢葡萄糖，利用丙酮酸来产生乳酸。研究人员首先以MCF7乳腺癌细胞作为研究对象,鉴定低氧条件下与Warburg效应抑制相关的转录因子。他们发现，OVOL2能够显著抑制葡萄糖摄取和乳酸生成。OVOL2是一种进化上相当保守的转录因子，它与胚胎发育的关系已经被多项研究报道，也能抑制癌细胞的迁移、侵袭和转移，但是否调控癌症代谢，目前还不清楚。

之后，他们利用OVOL2 KO MCF7细胞系开展分析，发现OVOL2调节了多个糖酵解相关基因的表达（图1）。在OVOL2 KO MCF7细胞中，所有糖酵解相关基因的表达均增强，而OVOL2的重新表达则拯救了基因敲除的影响。后续在OVOL2条件性基因敲除小鼠（由赛业生物提供）上开展的研究也表明，OVOL2敲除后糖酵解基因表达增加。这些数据都强烈表明，OVOL2是糖酵解基因表达和糖酵解的关键抑制因子。

图1 OVOL2抑制糖酵解基因表达和糖酵解^[1]

研究人员接下来通过荧光素酶分析和染色质免疫沉淀（ChIP）分析来确定OVOL2是否调节糖酵解基因的转录。他们发现，OVOL2通过与糖酵解基因的启动子结合来抑制其转录。为了深入剖析背后的机制，他们又通过免疫共沉淀（Co-IP）和质谱分析来鉴定OVOL2的互作组。他们发现，OVOL2与NCoR和HDAC3形成共抑制复合物，其中NCoR作为桥梁因子参与了复合物的形成。后续分析发现，OVOL2通过招募NCoR和HDAC3来抑制糖酵解基因的表达。

既然OVOL2能够抑制糖酵解基因的表达，那么它是否能够调节细胞中的糖酵解表型？研究人员发现，OVOL2 KO增强了乳腺癌细胞的葡萄糖摄取、丙酮酸水平、乳酸产生以及ATP水平。OVOL2 KO细胞表现出细胞外酸化率（ECAR）增加以及氧气消耗速率（OCR）降低。更重要的是，NCoR敲低消除了OVOL2调节这些作用的能力，表明OVOL2通过NCoR调节有氧糖酵解。

考虑到糖酵解在调节癌细胞增殖、侵袭和转移中起重要作用，研究人员接下来分析了OVOL2是否通过NCoR来调节癌细胞增殖。OVOL2过表达降低了乳腺癌细胞的增殖，而NCoR敲低提高了它们的增殖。重要的是，NCoR敲低几乎完全消除了OVOL2抑制癌细胞增殖的能力，表明OVOL2主要通过NCoR来调节癌细胞增殖。同样，OVOL2也以NCoR依赖性方式调节癌细胞侵袭。裸鼠上的实验也证实，OVOL2通过NCoR调节肿瘤生长和转移（图2）。

图2 OVOL2通过有氧糖酵解调节细胞增殖、侵袭和转移^[1]

在研究OVOL2表达的调控机制时，他们发现癌蛋白MDM2（E3泛素连接酶）和抑癌蛋白p53蛋白参与其中。在乳腺癌细胞中，MDM2过表达和p53敲低都降低了OVOL2蛋白的表达，而蛋白酶体抑制剂MG132阻断了这种作用。那么，MDM2和p53如何不同地调节OVOL2的表达？他们发现，p53通过MDM2调节OVOL2泛素化，而MDM2是OVOL2的E3泛素连接酶。后续的分析表明，p53通过与MDM2结合并抑制MDM2介导的OVOL2泛素化，从而激活OVOL2。

之前有报道称，OVOL2表达与人类乳腺癌进展呈负相关。研究人员发现，与正常乳腺组织相比，OVOL2在乳腺癌组织中的表达显著下调。与OVOL2高表达的乳腺癌患者相比，OVOL2低表达患者的无病生存期和总生存期都较短。这表明OVOL2表达能够很好地预测乳腺癌患者的预后。

图3 OVOL2在癌症糖酵解及肿瘤生长和转移中的作用^[1]

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