论文题目：Transketolase attenuates the chemotherapy sensitivity of glioma cells by modulating R-loop formation

期刊名称：Cell Reports

成果所有人：花玮课题组

论文发表时间：2025年01月28日

致谢平台或仪器：Sp8

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胶质母细胞瘤（Glioblastoma）是最具侵袭性和致命性的中枢神经系统恶性肿瘤之一。替莫唑胺（TMZ）是唯一被III期临床试验证实对胶母有效的化疗药物，但化疗耐药严重影响了胶质瘤综合治疗效果。如何逆转耐药是改善胶质瘤治疗效果的必经之路。通过转录组学分析，该研究首先发现转酮醇酶 (Transketolase, TKT)在TMZ化疗抵抗的胶质瘤细胞中普遍表达上调，并在临床样本中验证了化疗后复发胶质瘤中TKT表达上调，提示该代谢酶有可能影响胶质瘤对化疗的敏感性。功能研究表明，在胶质瘤细胞系中敲低TKT，显著加剧DNA双链断裂（DSBs）和增加肿瘤细胞对TMZ等化疗药物的敏感性。有趣的是，采用TKT抑制剂能够显著改变磷酸戊糖途径中相关代谢物水平，但并不能改变胶质瘤细胞的化疗敏感性。在TKT敲低细胞中开展回补实验，发现野生型TKT或失活突变体TKTD155A均可逆转TKT缺失所造成的化疗敏感性增加，进一步明确了TKT以不依赖其经典代谢酶活性的方式促进胶质瘤化疗抵抗。本研究中通过SP8共聚焦显微镜对胶质瘤细胞中R-loop水平进行测定，为研究开展奠定了坚实硬件基础。分子机理方面，作者观察到在化疗药物处理后，TKT蛋白的亚细胞定位发生改变，主要表现为从细胞质转位到细胞核中。通过邻位标记连接和蛋白质谱技术，鉴定出TKT在核内的相互作用蛋白，包括5'-3'核酸外切酶XRN2，还发现TKT与XRN2蛋白互作和调控R环（R-loop）形成。已知R环是DNA和RNA杂交所形成的特殊结构，参与基因转录调控、DNA损伤修复和端粒稳定性等生物学过程。然而，R环的异常积累会增加DNA损伤的易感性，并降低基因组稳定性。通过DNA-蛋白互作、斑点印迹和R环探针等多种手段，作者发现在胶质瘤细胞系中敲低TKT会增加R环丰度，而回补野生型TKT或失活突变体均可以逆转R环丰度增加的表征，并在体内模型中证实了核定位的TKT能够降低R环丰度和减少DSB损伤，从而在胶质瘤化疗抵抗中发挥重要功能。