STTT | 肝癌细胞为什么疯狂囤积糖原？空军军医大学团队发现AKAP1是背后关键推手

代谢重编程是肿瘤的核心特征之一。近年来，糖原代谢的异常重编程在肿瘤发生发展中的作用逐渐受到关注。肝细胞癌（HCC）作为糖原储存的主要器官——肝脏中最为常见的原发性恶性肿瘤，通常伴随显著的糖原积累现象。这种"糖原富集"表型早在数十年前便在病理学上被观察到，但其背后的分子驱动机制一直不甚明了。

既往研究表明，AKAP1（A-kinase anchoring protein 1）是一种定位于线粒体外膜的支架蛋白，主要负责将PKA（蛋白激酶A）锚定到线粒体上，调控多种线粒体蛋白的磷酸化，在维持线粒体功能和完整性方面发挥重要作用。然而，AKAP1在HCC中的功能及其与糖原代谢的关系尚无报道。本研究以这一问题为切入点，系统探究了AKAP1在HCC糖原积累和肿瘤发生中的功能与分子机制。

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在Akt/β-catenin驱动的自发肝癌模型中，AKAP1敲除同样显著抑制了肝癌的发生和进展，表现为更少的肿瘤结节、更低的肝/体重比和更长的生存期（图1g-l）。相反，通过AAV8介导的肝脏特异性AKAP1过表达则显著加速了肝癌的发生。这些结果一致表明，AKAP1是HCC发生的重要促进因子。

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在临床样本层面，研究团队对人HCC组织切片进行了PAS染色和AKAP1免疫组化分析，证实AKAP1表达水平与糖原含量呈正相关（图2c,d）。在多个HCC细胞系中同样验证了这一相关性（图2e-h）。在HLF和SNU-739细胞中敲低或过表达AKAP1，PAS染色和2-NBDG荧光标记实验均证实AKAP1能剂量依赖性地调控糖原水平（图2i-k）。这些结果确证了AKAP1在HCC糖原积累中的关键促进作用。

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在临床样本层面，G6PC表达水平与AKAP1呈负相关（图3h,i），且AKAP1高表达/G6PC低表达的HCC患者预后最差（图3j）。

为进一步验证G6PC在AKAP1促肝癌过程中的必要性，研究团队在AKAP1^LKO小鼠中敲低G6PC，或在AKAP1过表达小鼠中回补G6PC，再利用DEN/CCl₄诱导肝癌。结果显示，敲低G6PC可回补AKAP1缺乏导致的糖原减少和肝癌减轻表型；而过表达G6PC则逆转了AKAP1过表达带来的糖原增加和肝癌加剧表型（图4a-k）。以上结果表明，AKAP1 对肝癌发生的促进作用依赖于 G6PC 下调介导的糖原积累，糖原代谢异常是该通路驱动癌变的关键效应环节。

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免疫共沉淀、免疫荧光共定位和FRET实验均证实AKAP1与YTHDF2在线粒体上存在直接的物理相互作用（图5c-e）。功能实验揭示，AKAP1通过PKA依赖的方式在YTHDF2的第289位和第359位丝氨酸残基（S289、S359）上对其进行磷酸化修饰（图5h,i）。体外激酶实验表明，S289A/S359A双突变完全消除了PKA对YTHDF2的磷酸化（图5j）。CHX追踪实验进一步证实，AKAP1/PKA介导的磷酸化显著增强了YTHDF2蛋白的稳定性，S289A/S359A双突变则导致YTHDF2蛋白加速降解（图5k）。相应地，该突变体丧失了促进糖原积累的能力（图5l）。

在YTHDF2的下游，研究团队证明YTHDF2通过识别G6PC mRNA上的m6A修饰位点，直接介导G6PC mRNA的降解（图6a-h）。m6A识别缺陷型YTHDF2突变体（W432A/W486A/W491A）完全丧失了对G6PC的调控能力（图6i-l）。回补实验进一步验证，在AKAP1敲低的细胞中过表达YTHDF2可显著逆转G6PC的上调，而在AKAP1过表达的细胞中敲低YTHDF2则恢复了G6PC表达（图6m）。PKA激动剂FSK和抑制剂H89的处理实验也获得了与YTHDF2一致的结果，证实该调控通路依赖于AKAP1/PKA信号（图6n）。

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基于上述机制发现，研究团队评估了靶向AKAP1的治疗潜力。AP-21是一种竞争性肽抑制剂，可阻断AKAP1在线粒体外膜的定位。体外实验显示，AP-21处理后HLF细胞中糖原含量降低、YTHDF2蛋白稳定性减弱，同时G6PC mRNA表达水平恢复（图7a-d）。

在体内实验中，对Akt/β-catenin驱动自发肝癌模型小鼠给予AP-21（2 mg/kg，每周两次，共4周）治疗后，小鼠肝脏肿瘤结节数量显著减少，肝/体重比下降，总体生存期延长（图7e-h）。组织学分析显示，AP-21治疗组小鼠Ki67阳性肿瘤细胞和瘤内糖原含量均大幅减少（图7i,j）。安全性评估显示，AP-21在治疗剂量下未引起明显的器官毒性或血液生化指标异常。