利用过表达和敲除PLIN2实现对铁死亡和脂质代谢异常的调控

近期，吉林大学Sun Xiaoying等发表其重要研究成果“The modification of ferroptosis and abnormal lipometabolism through overexpression and knockdown of potential prognostic biomarker perilipin2 in gastric carcinoma”，探讨如何通过过表达和敲除胃癌中的潜在预测性生物标志物perilipin2，以实现对铁死亡和脂质代谢异常的调控。文章中，研究人员主要研究了perilipin2与胃癌的发生和演变之间的生物学关系和内在机理，同时也探索了脂质代谢紊乱造成胃部肿瘤的作用机制。文章提出，perilipin2可能是胃癌的一个潜在的预测性生物标物。

本研究中使用的荧光染色试剂Nile red（尼罗红，M5118） 和 Hoechst 33342 （M5112）均购自于AbMole。通过尼罗红和Hoechst 33342荧光染色观察各组细胞内脂质滴的大小和数量。荧光强度表明，过表达PLIN2的细胞中的脂质滴较大且较多，而低表达PLIN2的细胞中的脂质滴较小且较少。对研究过程中脂质代谢的衡量提供了严谨的科学支持。

研究背景

在肿瘤疾病中，胃癌导致的死亡居高不下，且在肿瘤早期难以确切诊断。如今，脂质代谢对于肿瘤的诱发有着至关重要的影响，现有研究已表明胃癌可能与脂质积累有关。Perilipin2 (PLIN2)，又称脂肪分化相关蛋白(ADRP)，参与协助中性脂质在脂滴内的储存。有研究报道，PLIN2在胃癌组织中呈现出显著的过表达。然而，对于PLIN2如何通过脂质代谢失衡来诱发胃部肿瘤的具体机制目前仍未清晰。因此，在本文中，作者研究了PLIN2与胃癌发生的相关机制，包括PLIN2过表达和敲除对胃癌细胞系SGC7901和MGC803的影响，并通过体内实验考察了其对主要基因的调控，证实了PLIN2在胃肿瘤的发生和形成中是一种重要的标志物。此外，作者在文中首次提出PLIN2作为致癌基因影响铁死亡路径，并解释了肥胖是如何引起胃癌的。

研究方法及结果

通过体外细胞培养和基因转染，作者首先制备得到PLIN2过表达和PLIN2敲除的SGC7901、MGC803细胞模型。在细胞培养中发现，在SGC7901细胞系中，当细胞中PLIN2过表达时，其增殖速率显著提高；相反，当细胞中PLIN2移除后，其增殖速率则明显下降。在荧光显微镜下，PLIN2过表达的组别中的细胞显示出更大的细胞骨架和荧光强度，同时RT-qPCR和免疫印迹下的定量测试进一步证实了上述结论。在MGC-803细胞系下，则通过克隆形成实验,证实在PLIN2过表达和敲除后，其细胞增殖趋势与SGC7901相似。

a:细胞在第1天至第5天的生长速度；b：PLIN2过表达的SGC7901增殖能力增强；c：随着ShPLIN2.1, 2,3的下调，SGC7901增殖能力下降；d：MGC803的克隆基因检测; e:OvPLIN2组克隆数量多于Ovctrl组，3个SiRNA组克隆发生率均低于SiCtrl组

接着，作者又考察了PLIN2和细胞凋亡之间的关系。随着PLIN2的升高和消除，MGC803、SGC7901细胞系的凋亡能力分别减弱和提高。以SGC7901细胞模型为例，研究显示对照组的细胞的凋亡率为22.4%，而当PLIN2过度表达时，凋亡率则显著下降为8.63%。上述细胞凋亡趋势，充分说明了PLIN2基因在胃癌细胞的凋亡中起着不可缺少的作用，证实了PLIN2作为胃癌的肿瘤基因能够抑制细胞凋亡。此外，作者还考察了PLIN2对胃癌细胞的生存能力和自由基的影响。结果表明，PLIN2过表达的组别，细胞的存活能力上上升，同时其自由基含量相较于低表达组则明显下调。

a:细胞凋亡的荧光检测；b，c：PLIN2过表达和敲除下，MGC803的细胞凋亡情况

进一步的，作者通过小鼠体内实验考察PLIN2对于肿瘤形成和生长的影响。将PLIN2过表达的细胞注入小鼠成瘤后，发现7天后肿瘤生长速度明显加快。于此同时，PLIN2敲除组从第12天开始肿瘤的生长速度极慢。通过对异体肿瘤的基因分析，作者发现PLIN2主要参与脂代谢过程。作者进一步利用荧光染色观察胞内脂滴的大小和数量，发现PLIN2过表达的细胞中脂滴较大且多，低表达的细胞中脂滴则小而少，进而再次证实PLIN2对于脂质代谢的调控作用。同时，通过调节ACSL3,ALOX15, LC3A, PRDM11, IPO7等相关基因和蛋白，从而影响了铁凋亡通路。

a-c：不同细胞系中RNA-seq检测；d：不同比较组的基因情况

a:肿瘤体积；b：肿瘤肿瘤；c：小鼠体重；d：肿瘤组织切片

研究结论

PLIN2在促进胃癌细胞增殖、抑制胃癌细胞凋亡方面具有显著的作用。在体内，PLIN2参与了铁凋亡途径和脂质代谢的基因调控，PLIN2过度表达和移除可以分别降低和上调细胞内ROS水平。在肿瘤的治疗中，需要抑制细胞增殖，促进细胞凋亡。PLIN2能够调控铁凋亡途径中的转录因子-PRDM11与IPO7、脂质代谢的关键基因ACSL3、促进细胞凋亡和坏死的基因ALOX15、促进自噬的LC3A、抑制胃癌的PRDM11。总的来说，PLIN2能够抑制铁凋亡通路，促进肿瘤的发育，并揭示了肥胖与胃部肿瘤形成之间的机制。此外，PLIN2也许不仅是一种诊断用生物标志物，也可能是一种极具潜力的新型治疗靶点。

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