HIF1A-BRG1-p300复合体调控ABCC基因过表达介导紫杉醇耐药的新机制

　　本研究针对紫杉醇(PTX)耐药这一临床难题，揭示了HIF1A、BRG1和p300形成的转录复合体通过表观遗传调控ABCC3/5/10表达的新机制。研究人员通过整合ChIP-seq、RNA-seq和TCGA数据库分析，证实该复合体促进药物在溶酶体内的隔离，导致多药耐药。研究为克服肿瘤化疗耐药提供了新的靶点和预后标志物。

　　

紫杉醇(Paclitaxel, PTX)作为治疗乳腺癌和肺癌的一线化疗药物，其临床应用正面临着严峻的耐药性挑战。每年全球有超过200万新发乳腺癌和肺癌病例，而治疗失败的主要原因是肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性。传统的耐药机制包括凋亡通路改变、药物代谢增强和微管蛋白突变等，但近年来研究发现，ATP结合盒(ATP-binding cassette, ABC)转运蛋白家族的异常过表达起着关键作用。特别是ABCC3、ABCC5和ABCC10等成员，在耐药细胞中不仅表达量升高，还会重新分布到溶酶体膜上，主动将药物"囚禁"在溶酶体内，从而降低细胞内的有效药物浓度。

然而，这些ABCC基因是如何在表观遗传层面被精确调控的？什么样的分子开关控制了它们的过度表达？这些问题一直没有得到明确解答。之前的研究发现染色质重塑酶BRG1(SMARCA4编码)和组蛋白乙酰转移酶p300(EP300编码)在ABCC基因的转录激活中必不可少，但它们自身缺乏DNA结合能力，需要与其他转录因子协作才能靶向特定基因位点。这就像有了强大的工具，却缺少精准的导航系统。

波兰罗兹大学的Karolina Gronkowska及其团队在《Molecular Therapy Oncology》上发表的研究，终于揭开了这个谜团。他们通过系统的机制研究，发现缺氧诱导因子HIF1A正是BRG1和p300所需要的"导航员"，三者形成复合体共同驱动ABCC基因的过表达，从而介导紫杉醇耐药性的产生。

研究人员运用了多种关键技术方法：通过染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)和RNA测序(RNA-seq)分析BRG1结合的启动子区域 motif；利用TCGA和GTEx数据库进行临床相关性分析；采用免疫共沉淀(co-IP)验证蛋白质相互作用；通过免疫荧光和共聚焦显微镜观察蛋白共定位和药物分布；使用RNA干扰技术进行基因功能缺失研究；建立患者来源异种移植(PDX)模型验证临床相关性。

RESULTS

Two motifs emerge at the promoters of genes transcriptionally co-activated by BRG1

通过分析BRG1 ChIP-seq数据，研究人员在PTX耐药的MDA-MB-231细胞中发现了两个富集于ABC基因启动子的特异性motif。 motif间距分析提示HIF1A、ISL1、MAF和ZNF76可能是BRG1的潜在协同调控因子。TCGA数据库相关性分析显示，只有HIF1A的表达与ABCC1、ABCC5和ABCC10呈正相关，而与ABCB1、ABCC2、ABCC4和ABCG2表达负相关。

HIF1A co-regulates BRG1-dependent overexpression of ABC genes, which contribute to lysosomal drug sequestration in PTX-resistant cell lines

基因沉默实验证明，只有HIF1A的敲低能够显著降低ABCC3、ABCC5和ABCC10的mRNA和蛋白水平。免疫荧光显示HIF1A缺失导致ABCC5和ABCC10从溶酶体上解离，减少PTX Oregon Green和 doxorubicin在溶酶体内的积累。功能实验表明HIF1A沉默使耐药细胞重新对多种化疗药物敏感，且这种效应主要通过调控ABCC蛋白实现。

BRG1 and p300 associate with HIF1A and are enriched at HRE motifs in promoters of transcriptionally active ABCC genes,crucial for PTX-induced cancer drug resistance

基因组分布分析显示，在PTX耐药细胞中，BRG1、p300和H3K4me3显著富集于HIF1A结合位点附近。免疫共沉淀证实了HIF1A与BRG1、p300之间的物理相互作用，且在耐药细胞中这种相互作用增强。ChIP-qPCR实验表明HIF1A特异性结合于ABCC3、ABCC5和ABCC10启动子的缺氧反应元件(Hypoxia Response Element, HRE)上，而不结合ABCC2启动子。

HIF1A-p300-BRG1 co-occur on the chromatin genome-wide in PTX-resistant breast and lung cancers

共聚焦显微镜观察发现，在PTX耐药细胞中，HIF1A与BRG1、p300在染色质上显著共定位。这种共定位在患者来源的肿瘤异种移植模型中得到验证。重要的是，HIF1A的缺失破坏了BRG1和p300在染色质上的共分布，表明HIF1A负责招募这两个表观调控因子到染色质上。

HIF1A co-operates with BRG1 and p300 to drive drug sequestration in lysosomes and multidrug resistance in PTX-treated cells

双重基因沉默实验显示，同时敲低HIF1A和BRG1（或p300）对ABCC基因表达的抑制效果与单独敲低HIF1A无显著差异，表明三者作用于同一通路。在3D肿瘤球模型中，HIF1A缺失允许PTX渗透到球体核心区域，克服了药物渗透障碍。

Elevated expression of HIF1A, p300, and BRG1 in cancers define clinical outcomes and prognosis

TCGA数据分析揭示，HIF1A、SMARCA4和EP300在多种癌症中过表达，且三者的表达水平相互正相关。临床意义分析表明，高表达这三者的患者具有更高的肿瘤分期、淋巴结转移率和远处转移率，以及更短的总生存期。ROC分析确认这三者联合可作为紫杉醇化疗反应的预测生物标志物。

研究结论与讨论部分指出，这项工作揭示了PTX诱导耐药的一个核心机制：HIF1A-BRG1-p300转录复合体的形成。该复合体通过表观遗传调控特异性激活ABCC3、ABCC5和ABCC10的表达，促进化疗药物在溶酶体内的隔离，从而导致多药耐药。这一发现具有重要的临床意义：首先，HIF1A-BRG1-p300复合体可作为预测紫杉化疗反应的新型生物标志物；其次，针对该复合体的任一组分（特别是HIF1A）的治疗策略可能克服现有化疗方案的耐药性问题；最后，研究为联合使用ABCC抑制剂或表观遗传药物与常规化疗提供了理论依据。

值得注意的是，研究发现即使在常氧条件下，PTX处理也能诱导HIF1A表达增加且蛋白酶体降解减少，这表明药物应激本身就能激活通常与缺氧应答相关的通路。这种机制可能代表了肿瘤细胞应对化疗药物的一种普遍适应策略。

该研究的发现将转录因子生物学与表观遗传调控机制联系起来，为理解肿瘤耐药提供了新的框架，也为开发逆转耐药性的联合治疗策略指明了方向。针对HIF1A-BRG1-p300轴的治疗干预可能改善目前化疗效果，特别是对那些表达这些标志物的耐药性肿瘤患者。