胆固醇是真核细胞必需的脂质，其在细胞内膜结构中动态转运和分布，以确保不同细胞器的功能。在内质网（ER）中，胆固醇的生物合成受到酶的严格调节。在线粒体和过氧化物酶体中，胆固醇被氧化并转化为类固醇和胆汁酸。为了在指定的细胞器上发挥其功能，胆固醇利用甾醇转移蛋白作为载体，在紧密相对的细胞器之间转移。维持胆固醇稳态对于正常的细胞和系统功能至关重要。胆固醇代谢失调与多种人类疾病的发生和恶化有关。例如，过量的肝脏胆固醇会导致非酒精性脂肪性肝炎（NASH），这是一种严重的非酒精性脂肪性肝病，极容易发生HCC。因此，进一步阐明胆固醇的调节和功能，将有助于发现有吸引力的癌症治疗靶点。

 

mTORC1（雷帕霉素复合物1机制性靶标）是哺乳动物细胞生长的主要驱动因素，在许多类型的癌症中失调。mTORC1含有mTOR、Raptor（mTOR调控相关蛋白）和mLS8（哺乳动物致死性sec-13蛋白8）。mTOR整合上游营养线索并与Raptor相互作用，Raptor与RAS相关的GTP结合蛋白（Rag GTPase）结合，将mTORC1募集到溶酶体表面，在那里它可以被Ras同系物（RHEB）变构激活。mTORC1激活进一步促进合成代谢途径，如脂肪酸、甘油三酯和胆固醇合成，以满足快速增殖细胞的需求。有趣的是，胆固醇是一种重要的营养线索，反过来又介导mTORC1溶酶体募集和激活。阻断由胆固醇建立的ER-溶酶体接触会导致mTORC1从溶酶体表面解离，随后失活。因此，细胞器接触位点似乎是胆固醇依赖性mTORC1激活所需的关键信号枢纽，但其机制仍有待阐明。解决这一知识缺口非常重要，因为描述细胞胆固醇和mTORC1信号之间的调节可以为癌症等疾病提供独特的见解。

 

之前的研究已经表明lncRNAs是调节基本细胞代谢事件的新兴调节因子。值得注意的是，部分细胞质lncRNAs已被证明是关键信号通路中必不可少的介质，包括那些涉及AKT、NF-κB和Hippo–YAP的信号通路。近年来，已经对整体亚细胞RNA图谱进行了全面的研究，但RNAs在细胞器通讯和代谢过程中作为信使或调节因子的作用仍有待阐明。

 

近日，Nature Metabolism（IF19.865）期刊发表了一篇题为Long non-coding RNA SNHG6 couples cholesterol sensing with mTORC1 activation in hepatocellular carcinoma的研究论文。该研究报道了lncRNA SNHG6通过调节胆固醇诱导的mTORC1激活来增加非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）向肝细胞癌（HCC）的进展。暗示SNHG6作为胆固醇驱动的HCC进展的关键调节因子，可为肝癌的诊断和治疗提供有吸引力的策略。

 

 

首先，研究人员通过RNA测序检测肝癌和邻近组织中lncRNA表达的改变，以鉴定与肿瘤发生相关的异常表达的lncRNAs。共发现117个lncRNAs在肝癌中显著上调。然后将这些数据与TCGA和GEO肝癌数据库进行比较，有12个lncRNAs引起了研究人员的注意，其中SNHG6在肝癌中的丰度最高。单因素回归分析显示，SNHG6的含量与存活时间有显著的危险比（HR）和P值，SNHG6的高表达导致HCC患者生存期较差。

 

Fig1. 肝癌相关lncRNAs的鉴定

 

为了研究这些候选lncRNAs是否参与了肝癌的代谢重编程，研究人员量化了12个候选lncRNAs在胆固醇、脂肪酸或葡萄糖处理HepG2细胞后的表达。值得注意的是，胆固醇处理（8h）特异性地增加了SNHG6的表达，而脂肪酸和葡萄糖处理则没有，表明SNHG6作为胆固醇效应因子促进细胞生长。进一步的研究显示，SNHG6主要定位于细胞质中，并且SNHG6主要在ER和溶酶体中被鉴定，胆固醇处理（2h）增加了SNHG6在溶酶体和ER部分的富集。RNA FISH进一步证实了胆固醇增强了SNHG6与溶酶体和ER的关联。表明胆固醇可能通过调节SNHG6在细胞器间的分布来驱动肝癌的发展。

 

Fig2. SNHG6作为胆固醇效应因子促进HCC进展

 

接着，研究人员探索了胆固醇和SNHG6之间的相互作用。结果发现，消除SNHG6同时降低了HepG2细胞中的整体胆固醇浓度和溶酶体胆固醇浓度。此外，SNHG6的缺失损害了胆固醇合成基因（如SREBF2、HMGCR、HMGCS1、MVK和SQLE）的表达。过表达SNHG6则得到相反的结果。这些数据共同表明，SNHG6可以在反馈回路中发挥作用，以调节胆固醇代谢并驱动肝癌进展。

 

Fig3. SNHG6调节胆固醇代谢

 

接下来，SNHG6的特异性细胞器分布引起了研究人员的关注。研究发现SNHG6位于细胞器表面，SNHG6的溶酶体分布受胆固醇特异性调节，胆固醇可诱导SNHG6定位到细胞器接触位点。为了进一步表征SNHG6在溶酶体-ER接触处的定位，研究人员通过删除SNHG6二级结构图谱定义的环区域（loop 1、loop 2和loop 3）产生了几个SNHG6突变体（SNHG6-D1、SNHG6-D2、SNHG6-D3）。结果表明SNHG6-loop3负责其溶酶体定位，而SNHG6的ER定位取决于loop 1。IF-FISH进一步证实了SNHG6-FL（全长SNHG6）和SNHG6-D2，而不是SNHG6-D1和SNHG6-D3，分布在ER-溶酶体接触位点。截断SNHG6-loop1减少了其与calnexin的共定位，而截断SNHG6-loop3则削弱了其与LAMP2的共定位。总的来说，这些数据表明SNHG6作为一种胆固醇效应因子，在溶酶体-ER接触位点发挥其生物学功能。

 

Fig4. SNHG6通过胆固醇分布到ER-溶酶体接触位点

 

为了探索SNHG6定位于ER-溶酶体接触的分子机制，研究人员进行了RNA-pulldown、FISH、RIP实验、免疫共沉淀、GST pulldown、免疫印迹、免疫荧光等实验。结果表明，胆固醇结合ER锚定的FAF2蛋白以促进SNHG6-FAF2-mTOR复合物的形成。作为一种假定的胆固醇效应因子，SNHG6通过增强FAF2-mTOR在ER-溶酶体接触处的相互作用来增强胆固醇依赖性mTORC1溶酶体募集和激活，从而在自我放大循环中协调mTORC1激酶级联激活与细胞胆固醇生物合成，以加速胆固醇驱动的NAFLD-HCC的发展。

 

 

最后，为了进一步确定SNHG6在胆固醇介导的癌症进展中的作用，研究人员在喂食高胆固醇饮食（CD）或正常饮食（ND）的小鼠中检测了肝脏原位异种移植肿瘤的生长。喂养2周后，消耗SNHG6可减少胆固醇驱动的肿瘤生长。与正常饮食相比，胆固醇饮食增加了肝脏异种移植肿瘤的体积和重量，而SNHG6的缺失降低了CD诱导的肿瘤生长。免疫组化染色表明，SNHG6缺失阻碍了细胞增殖和血管生成。值得注意的是，在患者来源的异种移植（PDX）模型中，SNHG6的消耗显著降低了肝脏肿瘤体积和重量，并阻碍了肿瘤生长。由此可见，SNHG6的缺失抑制了PDX模型肿瘤组织中mTORC1的激活。表明SNHG6可促进基于胆固醇的肝癌发展。

 

Fig6. SNHG6促进基于胆固醇的肝癌发展

 

总之，本研究发现胆固醇和lncRNA SNHG6参与一个自我扩增循环，以加速NAFLD向HCC的进展。具体而言，SNHG6被分配到ER-溶酶体接触位点，以调节胆固醇依赖性mTORC1溶酶体募集和激活。破坏SNHG6的细胞器分布会损害mTORC1激活，抑制肝癌中的胆固醇生物合成，并抑制肝肿瘤生长。研究结果揭示了SNHG6是胆固醇驱动的HCC进展的关键调节因子，并为肝癌的诊断和治疗提供了有吸引力的策略。

 

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s42255-022-00616-7

 

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