Advanced Science：陈娟团队揭示RPL6-HMGCS1-HIF-1α 轴在HCC 转移中的重要作用
肝细胞癌中RPL6通过促进胆固醇生成与HMGCS1相互作用以稳定HIF-1α
2025年7月，重庆医科大学的研究人员在《Advanced Science》（IF:14.1）上发表了题为“RPL6 Interacts with HMGCS1 to Stabilize HIF-1α by Promoting Cholesterol Production in Hepatocellular Carcinoma”的研究论文，为HCC肺转移的动态转录组图谱提供了新见解，并确立了 RPL6-HMGCS1-HIF-1α 轴在HCC转移中的重要作用，提示其可能成为HCC潜在的预后生物标志物和治疗靶点。
亮点概述：
- 基于肺转移HCC小鼠模型，采用DNB方法，鉴定出 RPL6 是转移起始的核心 DNB 成员。
- 在伴有肝外转移的HCC组织中，RPL6 显著上调，且与HCC癌患者的不良预后密切相关。在体外和体内实验中，RPL6 均能促进HCC细胞的侵袭和转移。
- RPL6 直接结合胆固醇生物合成中的限速酶 ——HMGCS1 的 mRNA 3' 非翻译区（3′UTR），从而提高 HMGCS1 mRNA 的稳定性和蛋白表达，进而升高细胞内胆固醇水平。
- 升高的胆固醇会抑制 HIF-1α 的泛素依赖性降解，进一步激活 HIF-1α 信号通路。
研究背景：
肝细胞癌（HCC）是全球范围内极为常见的恶性肿瘤。HCC具有高度的转移倾向，这是导致其高死亡率和不良预后的重要原因。许多失调或功能异常的癌基因和抑癌基因参与了转移过程。确定预测性标志物以判定转移前的转移前期，这对于制定有效的早期检测和预防策略至关重要。核糖体蛋白（RPs）被认为是核糖体的重要组成部分，在核糖体生物发生和蛋白质翻译中发挥关键作用。最近的研究表明，RPs具有额外的核外功能，参与多种病理过程的调控，尤其是肿瘤发生和细胞转化。作为大核糖体亚基的组成部分，60S 核糖体蛋白 L6 （RPL6）也参与多种非核糖体活动，然而，关于RPL6在癌症中的功能作用研究有限，其在HCC转移中的重要作用及分子机制仍有待探索。
为了系统探究HCC转移相关的关键阶段和重要基因，研究人员建立了肺转移HCC小鼠模型，并对 HCC 转移过程中的基因表达模式进行了全面分析。在该模型中，研究人员将具有高转移潜能的 GFP 标记 MHCC97H 细胞原位移植到裸鼠肝脏中。基于原位移植小鼠肝癌组织四个时间点的 RNA 测序（RNA-seq）数据，利用 R 包 Tcseq 进行了动态基因扰动筛选。通过应用动态网络生物标志物（DNB）方法分析肺转移HCC小鼠模型的时序转录组数据，研究发现转移前阶段出现在移植后的第四周。共鉴定出 142 个具有功能重要性的HCC转移相关DNB基因，其中RPL6是核心DNB成员。
RPL6被鉴定为与HCC转移密切相关的关键基因
为了明确RPL6在HCC中的临床相关性，研究人员在TCGA-LIHC数据集中检测到HCC 样本中 RPL6 的高表达，且发现其与患者不良预后密切相关。为探究RPL6在HCC中的生物学功能，研究人员利用CRISPR/Cas9系统在具有高转移潜能的HCC细胞系（MHCC97H 和 HLE）中建立了稳定的RPL6敲除细胞模型。通过体内外实验，发现RPL6均能促进HCC的侵袭和转移。为了确定RPL6的直接靶标，研究人员在表达Flag-RPL6的MHCC97H细胞中进行了RNA 免疫沉淀测序（RIP-seq）。研究人员结合RNA-seq和 RIP-seq 数据，最终将焦点放在了胆固醇合成甲羟戊酸途径中的关键酶——HMGCS1上。进一步实验发现，RPL6直接结合 HMGCS1 mRNA并增强其稳定性。多项体内外实验也证实，HMGCS1是RPL6介导HCC转移过程中的关键分子。鉴于HMGCS1是胆固醇代谢中的关键酶，研究人员推测RPL6可通过上调 HMGCS1来升高细胞内胆固醇水平。脂质组学分析显示，RPL6敲除会导致胆固醇酯生成减少。为评估RPL6对HCC胆固醇生物合成的影响，研究人员使用稳定同位素标记的底物 ——[U¹³C]- 葡萄糖（其通过乙酰辅酶 A 参与胆固醇合成）进行了示踪实验。对经[U¹³C]-葡萄糖处理的肝癌细胞进行质谱分析以定量标记代谢物，结果表明RPL6敲除细胞的胆固醇生物合成减弱。综合BODIPY染色实验、HMGCS1过表达以及敲除实验，肺转移HCC小鼠的RNA-seq和脂质组学分析，表明RPL6通过上调HMGCS1来升高细胞内胆固醇水平，从而增强HCC的转移。
RPL6上调HMGCS1的表达，通过升高细胞内胆固醇水平促进HCC转移
在本研究中，微量热泳动（MST）和分子对接分析证实了胆固醇与HIF-1α 之间存在直接相互作用。研究还揭示，胆固醇在调控多个关键通路中发挥着重要作用，尤其在维持HIF-1α 蛋白稳定性方面，进而影响HCC细胞转移级联反应中的多个步骤。
综上所述，研究人员基于肺转移HCC小鼠模型，采用DNB方法，鉴定出RPL6是转移起始的核心DNB成员。在伴有肝外转移的HCC组织中，RPL6表达水平升高，且 RPL6 过表达会促进HCC的生长和转移。从机制上讲，RPL6 通过与 HMGCS1 mRNA 的3' 非翻译区（3'UTR）相互作用来提高其mRNA稳定性，进而导致胆固醇水平升高。胆固醇水平升高可通过稳定HIF-1α蛋白促进HCC的转移。RPL6 可作为转移起始的重要生物标志物，同时也是HCC治疗的潜在靶点。
