lncRNAs與多種癌癥的發生有關。在我們之前的研究中，我們證明HDAC1/4介導的miR-200b沉默增強了人肺腺癌（LAD）細胞對多西紫杉醇（DTX）的耐藥性。在此，我們探討了LncRNA MARCKSL1–2在LAD細胞DTX抗性中的作用。我們發現在DTX抗性的LAD細胞中，MARCKSL1–2表達顯著降低。MARCKSL1–2抑制親代和DTX抗性的LAD細胞的生長和DTX耐藥性。此外，我們發現，MARCKSL1–2通過增加miR-200b表達和抑制HDAC1在LAD中發揮作用。從機制上講，MARCSKL1–2將SUZ12招募到HDAC1的啟動子，以加強HDAC1啟動子的H3K27me3，從而降低HDAC1的表達。MARCKSL1–2通過阻斷HDAC1對miR-200b啟動子組蛋白乙酰化修飾的抑制作用上調miR-200 b。小鼠異種移植腫瘤模型的體內分析表明MARCKSL1–2的過表達減弱LAD腫瘤中的DTX抗性。本文于2022年7月發表于Molecular Cancer（IF=41.444）上。

技術路線

結果

1）MARCKSL1-2的下調與LAD患者的DTX耐藥性和不良預后相關

根據腫瘤對化療的反應，將60例LAD組織分為DTX不敏感組（SD+PD）和敏感組（CR+PR）。有趣的是，RT-qPCR數據表明，與敏感組相比，不敏感LAD組織中的MARCKSL1–2水平顯著下調（圖1a）。此外，腫瘤組織中的MARCKSL1–2水平低于正常肺組織中的水平（圖1b）。Kaplan-Meier分析結果顯示，較低的MARCKSL1–2水平與LAD患者的PFS和OS較短相關（圖1c-d）。基于上述數據，我們評估了MARCKSL1–2與LAD細胞中DTX抗性的相關性。RT-qPCR揭示，與親代細胞相比，耐DTX的LAD細胞中的MARCKSL1-2水平顯著下降（圖1e），表明MARCKSL1-2與人類LAD細胞的耐DTX相關。在探索其功能之前，我們分析了MARCKSL1–2的細胞分布。數據顯示MARCKSL1–2主要存在于細胞核中（圖1f-g）。類似地，FISH圖像表明，MARCKSL1–2的染色主要在細胞核中，抗性細胞中觀察到的MARCKSL1–2信號少于親代細胞（圖1h）。這些結果表明，MARCKSL1–2在DTX抗性的LAD細胞中低水平表達。

2）MARCKSL1-2對DTX處理下耐DTX或敏感LAD細胞行為的影響

為了確定MARCKSL1–2在LAD細胞中的生物學功能，我們沉默了H1299和SPC-A1細胞中的MARCKSL2表達，同時上調了H129P/DTX和SPC-A1/DTX細胞中的MARCKSL1–2表達。當MARCKSL1–2在H1299和SPC-A1細胞中沉默時，增殖能力明顯增強。相反，MARCKSL1–2的過表達阻礙了H1299/DTX和SPC-A1/DTX細胞的增殖（圖2a-d）。此外，流式細胞儀和TUNEL檢測結果顯示，5、10 μg/L DTX作用下，缺失MARCKSL1-2可降低H1299和SPC-A1細胞的凋亡率，而上調MARCKSL1-2可誘導0、50、100 μg/L DTX作用下H1299/DTX和SPC-A1/DTX細胞的凋亡率（圖2e-h）。這些結果表明，MARCKSL1–2在DTX敏感和耐藥LAD細胞中均起到生長抑制作用。

3）MARCKSL1-2通過調節HDAC1和miR-200b減輕LAD細胞的DTX抗性

我們先前的研究表明，HDAC1/4和miR200b參與LAD細胞的DTX抗性。在此，我們研究了MARCKSL1–2是否可以調節HDAC1/4和miR-200以降低DTX抗性。有趣的是，我們發現MARCKSL1–2在親代和DTX抗性LAD細胞中負調節HDAC1，正調節miR-200b（圖3a-d）。由于MARCKSL1–2主要分布在LAD細胞的細胞核中，我們評估了MARCKSL2–2對HDAC1和miR-200b轉錄的影響。來自熒光素酶報告分析的數據顯示，在H1299和SPC-A1細胞中，MARCKSL1-2敲低后miR-200b啟動子熒光素酶強度降低，而在H1299/DTX和SPC-A1/DTX細胞中，MARCKSL1-2上調后miR-200b啟動子熒光素酶強度升高（圖3e）。相反，在所示細胞中，HDAC1啟動子的熒光素酶活性顯示出與miR-200b啟動子相反的趨勢（圖3f）。更重要的是，經驗證，通過HDAC1干擾或miR-200b模擬，可以抵消由MARCKSL1–2敲除誘導的DTX IC50值的增強，并且在HDAC1過表達或miR-200b抑制的情況下，由MARCSKL1–2過表達介導的DTX的IC50值降低得以恢復（圖3g，j）。總之，MARCKSL1–2通過抑制HDAC1或升高miR-200b來減弱LAD細胞中的DTX抗性。

4）MARCKSL1-2在LAD細胞中招募SUZ12

根據先前的報告，HDAC1/4缺失可以通過維持miR-200b啟動子處的組蛋白H3乙酰化來提高miR-200b的表達，從而逆轉LAD細胞的DTX抗性。基于此，我們假設MARCKSL1–2可以通過增強miR-200b啟動子處的組蛋白H3乙酰化水平來抑制HDAC1上調miR-200b。芯片分析顯示，MARCKSL1–2的減少抑制，而其上調增強了miR-200b啟動子的組蛋白-H3乙酰化水平（圖4a-b）。接下來，我們探討了MARCKSL1–2影響HDAC1轉錄的機制。我們采用RNA下拉和銀染色來分析與MARCKSL1-2相互作用的潛在蛋白質。我們發現SUZ12與MARCKSL1-2以高結合分數相互作用（圖4c）。此外，我們證實了SUZ12在親代和DTX抗性LAD細胞中的MARCKSL1–2下拉復合物中的存在（圖4d）。同時，RIP數據顯示，MARCKSL1–2在抗SUZ12組中高度富集，其在DTX抗性LAD細胞中的富集程度高于親本細胞（圖4e-f）。此外，我們檢測了MARCKSL1–2對SUZ12 mRNA水平和蛋白質水平的影響。結果表明，MARCKSL1–2不能影響不同LAD細胞中SUZ12的表達（圖4g-h）。這些結果表明，MARCKSL1–2在親代和DTX抗性LAD細胞中與SUZ12相互作用。

5）MARCKSL1-2通過招募SUZ12到HDAC1啟動子來影響 HDAC1的表達

SUZ12是PRC2復合物的關鍵亞單位，其調節靶基因的H3K27甲基化。因此，我們進一步探討了MARCKSL1–2是否通過招募SUZ12來調節HDAC1轉錄。我們首先分析了SUZ12對HDAC1的影響。我們發現SUZ12上調降低了SPC-A1和H1299細胞中HDAC1 mRNA和蛋白水平，而SUZ12的缺失導致H1299/DTX和SPCA1/DTX細胞中HDAC1水平升高（圖5a-b）。隨后，ChIP檢測顯示，HDAC1啟動子在親本和DTX耐藥LAD細胞SUZ12組均富集，且DTX耐藥細胞中HDAC1啟動子的富集量低于親本細胞(圖5c-d)。此外，HDAC1啟動子中的H3K27me3水平因SUZ12上調而增強，而在SUZ12下調時降低（圖5g）。更有趣的是，在SPC-A1和H1299細胞中，MARCKSL1–2敲除明顯減少了SUZ12組中HDAC1啟動子的富集，而在SPC-A1/DTX和H1299/DTX細胞中，當MARCKSL1–2上調時，HDAC1啟動子的富集增強（圖5f-g）。在MARCKSL1–2干擾下，HDAC1啟動子中的H3K27me3水平降低，但在MARCKSL1–2過表達時增加（圖5h）。這些結果表明，MARCKSL1–2通過招募SUZ12誘導HDAC1啟動子處的H3K27me3修飾來阻礙HDAC1的表達。

6）MARCKSL1-2通過調節HDAC1/miR-200b軸影響LAD細胞的DTX抗性

接下來，我們測試了MARCKSL1–2是否通過調節HDAC1和miR-200b來調節LAD細胞的DTX抗性。我們進行了功能實驗。集落形成和EdU分析的結果顯示，MARCKSL1–2敲除提高了H1299和SPC-A1細胞的增殖能力，并且在HDAC1抑制或miR-200b模擬下，升高的增殖被徹底逆轉。同時，在HDAC1上調或miR-200b抑制的情況下，受MARCKSL1–2上調阻礙的H1299/DTX和SPC-A1/DTX細胞的增殖能力完全恢復（圖6a-d）。流式細胞術和TUNEL分析的數據顯示，HDAC1敲低或miR-200b模擬可挽救因MARCKSL1-2缺失而對LAD細胞凋亡的抑制作用。相反，HDAC1過表達或miR-200b抑制完全消除了MARCKSL1-2上調對DTX抗性LAD細胞凋亡的增強作用（圖6e-h）。這些結果表明，MARCKSL1–2通過調節HDAC1/miR-200b軸減輕LAD細胞的DTX抗性。

7）MARCKSL1-2在體內減輕LAD腫瘤的DTX抗性

為了進一步驗證MARCKSL1–2在體內DTX耐藥性中的意義，我們構建了小鼠模型，并觀察了不同治療下小鼠的腫瘤生長情況。與對照組相比，MARCKSL1–2過表達或DTX治療組的腫瘤大小、體積和重量更小，并且在DTX治療的組中，MARCSKL1–2過表達導致上述參數進一步降低（圖7a-c）。因此， MARCKSL1–2在體內增強了LAD細胞對DTX治療的敏感性。

結論：我們的研究闡明了MARCKSL1–2/SUZ12/HDAC1/miR-200b軸在LAD細胞生長和DTX抗性中的抑制作用，表明MARCKSL2–2可能是改善LAD患者化療的一個有希望的靶點。

參考文獻：

Jiang M, Qi F, Zhang K, Zhang X, Ma J, Xia S, Chen L, Yu Z, Chen J, Chen D. MARCKSL1-2 reverses docetaxel-resistance of lung adenocarcinoma cells by recruiting SUZ12 to suppress HDAC1 and elevate miR-200b. Mol Cancer. 2022 Jul 21;21(1):150. doi: 10.1186/s12943-022-01605-w.