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PPP在抗ROS活性和腫瘤侵襲上具有重大意義，其中間產(chǎn)物NADPH是鐵死亡的指標(biāo)。為了明確KDM5C在ROS抗性和鐵死亡中的潛在作用，作者通過ROS誘導(dǎo)處理來比較各種ccRCC細(xì)胞系ROS抗性。與其他ccRCC細(xì)胞系相比，RCC4表現(xiàn)出相對較高的ROS抗性（圖6 A）。在用TBHP處理后，與RCC4-H514A細(xì)胞相比，RCC4-KDM5C有更多的細(xì)胞死亡（圖6 B）。同時(shí)，在TBHP誘導(dǎo)下，KDM5C導(dǎo)致ROS水平顯著增加（圖6 C）。此外，KDM5C顯著增強(qiáng)了Erastin介導(dǎo)的細(xì)胞死亡（圖6 B），這可以被Ferr-1或DFO有效逆轉(zhuǎn)，但不能被Z-VAD或Nec-1s逆轉(zhuǎn)。因此，與RCC4-H514A細(xì)胞相比，RCC4-KDM5C細(xì)胞中Erastin誘導(dǎo)的脂質(zhì)過氧化增加更明顯（圖6 D）。

圖6. KDM5C主要通過抑制鐵死亡來抑制致瘤性

敲除KDM5C后，與幾種ccRCC細(xì)胞系對TBHP和Erastin的抵抗力顯著增強(qiáng)（圖7 A、B）。值得注意的是，在糖原磷酸化酶抑制劑(GPI)會抑制其抗性（圖7 C），這表明KDM5C蛋白介導(dǎo)的糖原重編程的缺失對于抗ROS和鐵死亡是必不可少的。

圖7. KDM5C的缺失使老化的腎細(xì)胞和ccRCC細(xì)胞對鐵死亡具有抗性

測序鑒定到大部分突變在JmjN和JmjC結(jié)構(gòu)域中富集（圖8 A），為了評估這些癌癥相關(guān)的KDM5C突變對糖原積累和鐵死亡的影響，選擇了幾個(gè)JmjN和JmjC結(jié)構(gòu)域相關(guān)的錯(cuò)義突變，并構(gòu)建了穩(wěn)定表達(dá)突變蛋白的相應(yīng)RCC4細(xì)胞系（圖8 A）。有趣的是，所有這些突變體都表現(xiàn)得像H514A，不能有效地降低糖原和G6P水平（圖8 B），并且它們都沒有使細(xì)胞對鐵死亡或ROS誘導(dǎo)劑敏感（圖8 C)。

圖8. 臨床相關(guān)的KDM5C突變體未能降低糖原水平并抑制鐵死亡

基于前面的結(jié)果，作者提出了ccRCC中失活KDM5C突變的模型。如圖9所示，雌性KDM5C有兩個(gè)活性等位基因；因此，在單個(gè)基因改變后，雌性不會完全喪失基因。相比之下，在男性中，一個(gè)腎細(xì)胞突變使KDM5C基因的唯一等位基因失活，從而可能通過增加糖原生成/糖原分解和抑制鐵死亡來促進(jìn)腫瘤發(fā)生。因此，男性更容易患ccRCC。

圖9. 失活KDM5C突變和ccRCC發(fā)病模型

此外，ccRCC患者存活率較低可能與磷酸戊糖途徑(PPP)的上調(diào)有關(guān)，因此糖原代謝可以作為治療靶點(diǎn)，但是，ccRCC中糖原累積和相關(guān)致癌功能的遺傳因素尚不完全清楚。

本文利用全外顯子組與RNA測序評估KDM5C在ccRCC中的功能，結(jié)合靶標(biāo)代謝流研究KDM5C如何影響細(xì)胞內(nèi)代謝通量。同時(shí)還對小鼠進(jìn)行KDM5C基因敲除收集更多的體內(nèi)證據(jù)，揭示了組蛋白修飾基因失活突變重編程糖原代謝的機(jī)制，并有助于解決人類癌癥中男性占主導(dǎo)地位的長期難題。

對ccRCC 6個(gè)細(xì)胞系進(jìn)行高碘酸-希夫 (PAS) 染色和糖原定量測定發(fā)現(xiàn)，相比于其他同樣缺乏 VHL基因的癌細(xì)胞系，RCC4表現(xiàn)出最高的糖原水平（圖1 A、B）。此外，外顯子測序結(jié)果表明RCC4細(xì)胞中KDM5C和VHL出現(xiàn)移碼和錯(cuò)義突變，WB結(jié)果發(fā)現(xiàn)RCC4細(xì)胞中不存在KDM5C和VHL蛋白（圖1 C、D），由此表明癌細(xì)胞中的高糖原水平可能與KDM5C突變有關(guān)。

為了驗(yàn)證KDM5C的恢復(fù)是否會降低RCC4細(xì)胞中的糖原水平，構(gòu)建了野生型KDM5C或其酶失活突變體H514A的RCC4細(xì)胞系，PAS染色結(jié)果和糖原定量測定結(jié)果表明KDM5C能有效降低糖原水平（圖1 E、F），KDM5C突變促進(jìn)ccRCC中糖原的形成。

鑒于KDM5C是X失活逃逸基因，作者分析不同性別的患者的情況，發(fā)現(xiàn)在ccRCC中頻繁突變的基因中，KDM5C突變表現(xiàn)出最高的男女比例（圖1 G），KDM5C蛋白水平在ccRCC患者中下降，同時(shí)糖原顯著增加（圖1 H），這就解釋了為什么ccRCC患者大部分為男性。

圖1. X失活逃逸基因KDM5C在糖原水平最高的ccRCC細(xì)胞系中具有移碼突變

為了證實(shí)KDM5C缺失導(dǎo)致ccRCC發(fā)生和糖原積累，作者進(jìn)行KDM5C敲除實(shí)驗(yàn)。在對照組中，雌性腎臟中的KDM5C蛋白水平高于雄性（圖2 A）。相比于對照組，在50%的KDM5C敲除小鼠中觀察到腎囊腫（圖2 B），其管腔的上皮細(xì)胞顯示出強(qiáng)Ki67染色（圖2 C），KDM5C敲除小鼠的腎小管表現(xiàn)出細(xì)胞質(zhì)糖原累積升高（圖2 D）, 表明KDM5C缺失可能引發(fā)ccRCC特異性代謝表型并促進(jìn)腫瘤形成。另外，KDM5C敲除穩(wěn)定細(xì)胞系的PAS染色和糖原定量結(jié)果均表明KDM5C耗盡后糖原水平增加（圖2 E-H）。

圖2. KDM5C敲除引發(fā)ccRCC特異性代謝表型