中山大学肿瘤医院发表在 Cell Discovery 上的研究（Lin et al., 2025）通过临床数据→分子机制→动物模型三重验证，首次揭示了”乳酸代谢→NUDT21乳酰化→FDX1 3’UTR延长→铜死亡逃逸”的靶向通路，为ESCC靶向治疗提供新策略。

瑞兴生物提供的PAS-seq（多聚腺苷酸化位点测序）与RNA-seq技术助力本研究核心突破：精准解析乳酸诱导的APA重编程机制，锁定NUDT21乳酰化-FDX1调控轴，为铜死亡抵抗提供关键组学证据。

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英文标题：NUDT21 lactylation reprograms alternative polyadenylation to promote cuproptosis resistance

中文标题：NUDT21乳酰化重编程选择性多聚腺苷酸化以诱导铜死亡抵抗

期刊：Cell Discovery

影响因子IF：12.5

发表时间：2025.3

DOI： 10.1038/s41421-025-00804-1

乳酸是多种生物过程的成熟调节剂，然而它在 APA 中的作用在很大程度上仍未得到探索。

▪ 研究团队分析TCGA食管鳞癌（ESCC）数据，发现高LDHA（负责乳酸产生的主要酶）表达患者表现出优先使用远端 PAS （dPAS）；

▪ 通过PAS-seq和RT-qPCR检测L-乳酸处理的ESCC细胞（KYSE30/TE-1），验证FDX1、PAWR等基因的3′ UTR延长。

▪ 构建FDX1 3′ UTR长短变体载体，结合免疫印迹和双荧光素酶报告基因实验，明确长3′ UTR降低FDX1蛋白表达。

▪ 对比D-乳酸处理，证明调控具有L-乳酸特异性。

核心结论：L-乳酸（非D-乳酸）通过诱导FDX1等基因的3′ UTR延长，显著降低FDX1蛋白水平，且长3′ UTR直接削弱其翻译效率。

蛋白质乳酰化是一种由L-乳酸介导的翻译后修饰，作为关键调控信号参与多种生物学过程的调节。为了研究 L-乳酸是否通过乳酰化介导 APA，研究团队：

▪ 整合乳酰化组学数据，筛选出3′ UTR加工核心蛋白NUDT21为乳酰化靶点。

▪ 浓度梯度L-乳酸处理及LDHA抑制剂（oxamate）验证NUDT21乳酰化水平变化。

▪ 通过Co-IP、体外互作和酶活实验，鉴定AARS1为乳酰转移酶、HDAC2为去乳酰酶。

核心结论：L-乳酸通过AARS1催化NUDT21乳酰化，HDAC2反向去乳酰化，形成动态修饰调控。

先前的研究表明，3′ 末端加工机械的几个组件可以进行乳酰化，残基 K23 和 K56 被确定为 NUDT21 上的潜在乳酰化位点。研究团队：

▪ 质谱鉴定NUDT23乳酰化位点（K23为主），K23R突变体验证其关键性。

▪ NUDT21敲低后FDX1的3′ UTR缩短，回补WT（非K23R突变体）恢复dPAS使用。

▪ AARS1过表达/抑制剂（β-丙氨酸）、HDAC2敲低/过表达调控FDX1蛋白水平，依赖NUDT21乳酰化。

▪ 对比乙酸处理，排除乙酰化干扰，证实乳酰化特异性。

核心结论：NUDT21 K23乳酰化特异性促进FDX1远端PAS选择，导致3′ UTR延长及蛋白表达抑制。

形成 CFIm 复合物的 NUDT21 和 CPSF6 之间的相互作用代表了 APA 中的关键早期事件，促进了 3′ 末端加工机械的募集和组装，因此，团队研究了 NUDT21 乳酸是否调节 CFIm 复合物的形成。

▪ Co-IP和PLA实验显示L-乳酸增强NUDT21-CPSF6互作，oxamate/β-丙氨酸抑制互作。

▪ 体外pull-down证明乳酰化NUDT21（非乙酰化）优先结合CPSF6，K23R突变削弱互作。

▪ RIP-qPCR证实乳酰化提升NUDT21与FDX1 RNA结合，且依赖CPSF6。

核心结论：NUDT21 K23乳酰化通过增强CFIm复合体（NUDT21-CPSF6）组装，提升其对FDX1 RNA的结合能力。

鉴于 FDX1 在调节铜死亡中的核心作用，团队研究了乳酰化 NUDT21 是否会影响细胞对 ESCC 中铜诱导应激的敏感性。

▪ L-乳酸处理显著降低铜离子载体（elesclomol/disulfiram+Cu²⁺）诱导的细胞死亡，而oxamate/β-丙氨酸增敏。

▪ NUDT21敲低或K23R突变消除乳酸保护作用，铜螯合剂（TTM）可逆转死亡。

▪ 体内实验：NUDT21敲低肿瘤对elesclomol敏感，K23R突变或β-丙氨酸处理抑制肿瘤生长。

▪ FDX1敲除逆转NUDT21缺失导致的铜死亡增敏。

核心结论：NUDT21乳酰化通过下调FDX1介导ESCC铜死亡抗性，靶向该轴（如β-丙氨酸+elesclomol）可协同抑制肿瘤。

▪ 分析TCGA ESCC转录组数据，揭示FDX1表达与NUDT21、LDHA、AARS1呈显著负相关，铜代谢通路基因（如铜转运蛋白）及金属硫蛋白（MTs）在ESCC中广泛失调。

▪ 基于251例ESCC临床样本的免疫组化（IHC），量化K23-乳酰化NUDT21、LDHA、FDX1蛋白水平，验证其表达相关性（如高LDHA/NUDT21组FDX1↓，生存率↓）。

▪ 生存分析显示高K23-乳酰化NUDT21患者预后最差（P<0.001），且与FDX1低表达强负相关（r=-0.68）。

▪ 小鼠移植瘤模型：ESCC细胞（KYSE30）移植后，联合使用临床LDHA抑制剂stiripentol和铜离子载体elesclomol，显著抑制肿瘤生长（vs. 单药，P<0.01）。

▪ IHC验证体内机制：NUDT21敲低肿瘤中FDX1蛋白↑，而回补WT NUDT21（非K23R突变）后FDX1↓，且联合治疗组肿瘤铜含量不变（排除铜代谢干扰）。

核心结论：

a.临床意义：ESCC中乳酸-NUDT21-FDX1轴驱动铜死亡抗性——高LDHA/NUDT21及K23-乳酰化NUDT21水平直接导致FDX1表达抑制，且与患者不良预后显著相关（HR=2.91, P<0.0001）。

b.治疗策略：靶向该轴的联合疗法（stiripentol抑制LDHA + elesclomol诱导铜死亡）通过阻断乳酸代谢→恢复FDX1表达→重启铜死亡，在小鼠模型中实现协同抑瘤（肿瘤体积↓68%，P<0.001），且无显著毒性，为ESCC提供临床转化潜力。

L-乳酸 → AARS1介导NUDT21 K23乳酰化 → 增强CFIm复合体形成 → FDX1基因3′ UTR延长 → FDX1蛋白下调 → 铜死亡抵抗 → ESCC进展

靶向策略：

临床LDHA抑制剂stiripentol阻断乳酸生成 → 抑制NUDT21乳酰化 → 恢复FDX1表达 → 增强铜离子载体elesclomol的铜死亡诱导作用 → 协同抑制ESCC

Lin J, Yin Y, Cao J, et al. NUDT21 lactylation reprograms alternative polyadenylation to promote cuproptosis resistance. Cell Discov. 2025;11(1):52. Published 2025 May 28. doi:10.1038/s41421-025-00804-1