乳腺癌（BC）是全世界女性中最常见的恶性肿瘤，约占所有癌症病例的30%，占所有女性癌症死亡人数的15%[1]。虽然在多个治疗领域取得了很大的进展，但是BC的研究仍然是一个重要的研究领域。
在多种实体肿瘤中经常观察到缺氧的情况，肿瘤细胞的过度增殖以及肿瘤血管系统的紊乱均会造成缺氧的环境。缺氧诱导因子1（HIF1）被认为是细胞对缺氧反应的中央调节器[2]。HIF1通过与启动子区域内的缺氧反应元件（HREs）结合来激活多种基因的转录，以帮助癌细胞适应缺氧条件，从而导致癌细胞更具攻击性和转移表型。在BC中观察到HIF1α表达增加，高水平的HIF1α是BC患者死亡率的独立预测因子。然而，HIF1介导的BC缺氧反应的分子机制仍不完全清楚。
环状RNA（CircRNA）是一种单链RNA转录物，是由前体mRNA通过反向剪接产生的共价闭环结构。CircRNA参与人类多种疾病，尤其在肿瘤的发生发展中发挥重要作用。有报道称circRNA与缺氧密切相关，然而大多数的circRNA在缺氧条件下的生物学功能仍不清楚。
2022年3月29号，重庆医科大学的陈俊霞教授在Mol Cancer发表文章Hypoxia-induced circWSB1 promotes breast cancer progression through destabilizing p53 by interacting with USP10，本研究揭示了一种新的机制，即缺氧诱导的circWSB1可以与USP10相互作用，从而减弱USP10介导的p53稳定并促进BC的进展，为BC提供了一种替代的预后生物标记物和治疗靶点。
缺氧是BC进展的重要标志。作者分析了常氧和缺氧条件下的乳腺癌细胞的circRNA和mRNA表达谱，在差异表达的circRNAs和mRNAs中，发现WSB1及其衍生的八个circRNAs在缺氧MCF-7细胞中均显著增加。WSB1是由缺氧条件诱导的基因，可以促进癌症的侵袭和转移。hsa_circ_00077169(circWSB1)在八个circRNAs中表达最丰富，且存在显著性差异，并在其它株乳腺癌细胞中验证了这一差异表达。
作者发现，缺氧以浓度和时间依赖性的方式诱导circWSB1表达增加，HIF-1α增加缺氧时circWSB1的产生。CoCl2（通过稳定HIF1α诱导细胞假性缺氧的缺氧模拟试剂）处理MCF-7细胞，也可以剂量和时间依赖性方式导致circWSB1表达增加。作者使用数据库（Ensembl， JASPAR）预测WSB1启动子区域假定的缺氧诱导因子HREs（如图1，P1, P2, P3, P4）。通过双荧光素酶报告系统和CHIP实验证明在缺氧条件下，转录因子HIF-1α与HRE（P1, P3）结合，进而驱动circWSB1的转录。
图1. WSB1基因启动子区假定的HREs示意图
研究团队在组织学水平验证，circWSB1在大多数BC组织中的表达显著升高，高水平的circWSB1可能是BC患者总体生存率的独立预后因素，可作为BC患者的预后标志物。
通过构建circWSB1过表达(使用吉赛生物环状RNA过表达载体)和siRNA干扰系统，发现circWSB1在体外和体内均能促进BC细胞的活性 。干扰circWSB1后，对MFC-7和MDA-MB-453（circWSB1高表达的BC细胞）进行转录组分析，KEGG信号通路分析发现信号在P53（肿瘤抑制因子）通路的富集。敲除circWSB1增加了p53及其下游靶点的蛋白水平，而circWSB1的过度表达对这些蛋白的表达产生了相反的影响。
已有报道发现，环状RNA通过miRNA海绵机制参与缺氧的调控。几乎所有这些与缺氧相关的circRNA都起到了miRNA海绵的作用，环状RNA同样可以通过结合蛋白以及翻译多肽发挥功能。作者使用pull-down对环状RNA的结合产物进行分析，虽然没有发现P53，但是作者发现泛素化酶USP10与circWBS1相互结合。使用数据库对二者的结合位点进行了预测。设计USP10的全长和缺失突变体并插入Flag标签（图2），通过RIP实验（使用吉赛生物RIP试剂盒）对USP10与circWBS1的结合进行了验证。
图2. 全长和截短的USP10蛋白示意图
已有研究报道，USP10在基因毒性应激下易位到细胞核，然后通过其N端与p53蛋白结合并去泛素化。此外，USP10的异位表达显著损害了BC细胞的增殖，并导致细胞周期停滞以及缺氧条件下的细胞凋亡。作者发现USP10的p53结合结构域负责circWSB1和USP10之间的相互作用，这表明circWSB1和p53可能与USP10竞争性结合。CircWSB1和USP10之间的相互作用可以阻止USP10与p53的结合，从而导致p53的泛素化和降解。
综上所述，circWSB1在缺氧条件下被HIF1α显著诱导，并能与USP10结合，破坏USP10和p53之间的相互作用，导致p53的去泛素化和随后的降解，从而帮助肿瘤细胞在缺氧条件下存活，并促进BC的进展。本研究有助于理解缺氧如何通过circWSB1促进BC的发展，并强调circWSB1可能是BC的一种新的预后标志物和治疗靶点。
circWSB1的生物发生，及其在缺氧条件下促进BC进展的信号机制
陈俊霞教授团队在探索环状RNA转录调控领域积累了丰富的经验并取得了系列的成果，该团队分别于2020年4月7号和2021年6月11号在Mol Cancer杂志发表文章，在两项研究中分别对circSEPT9和circACTN4的母基因转录调控进行研究，强调了转录因子在环状RNA生物发生过程中的重要作用[3,4]。对环状RNA参与疾病的诊断和治疗的研究具有指向性的意义。
原文链接：
https://molecular-cancer.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/s12943-022-01567-z.pdf
参考文献：
[1]. Siegel RL, Miller KD, Jemal A. Cancer statistics, 2020. CA Cancer J Clin. 2020;70:7–30.
[2]. de Heer EC, Jalving M, Harris AL. HIFs, angiogenesis, and metabolism: elusive enemies in breast cancer. J Clin Invest. 2020;130:5074–87.
[3]. Zheng, X., Huang, M., Xing, L., Yang, R., Wang, X., Jiang, R., Zhang, L., and Chen, J. (2020). The circRNA circSEPT9 mediated by E2F1 and EIF4A3 facilitates the carcinogenesis and development of triple-negative breast cancer. Mol. Cancer 19, 73.
[4]. Wang, X., Xing, L., Yang, R., Chen, H., Wang, M., Jiang, R., et al. (2021b). The circACTN4 Interacts with FUBP1 to Promote Tumorigenesis and Progression of Breast Cancer by Regulating the Expression of Proto-Oncogene MYC. Mol. Cancer 20 (1), 91. doi:10.1186/s12943-021-01383-x