研究背景与问题引入

蛋白质O-GlcNAc糖基化是一种重要的翻译后修饰，它在细胞代谢可塑性中起着关键作用。O-GlcNAc糖基化水平的异常变化已经在多种癌症中被观察到，包括子宫内膜癌（Endometrial Cancer, EC），这是一种常见的女性生殖系统恶性肿瘤。然而，临床特征描述和分子机制探究在子宫内膜癌中的O-GlcNAc糖基化失调尚未完全完成。

子宫内膜癌的发病率在过去二十年间增加了50%，成为发达国家女性最常见的生殖系统癌症之一。在中国，2022年约有77,700例新诊断的子宫内膜癌病例和13,500例估计的死亡病例。肥胖和代谢综合征相关条件如糖尿病是其风险因素。子宫内膜癌可以分为I型或II型肿瘤，也可以根据其组织病理学特征分类为子宫内膜样癌、浆液性癌、癌肉瘤或透明细胞癌。

近年来，蛋白质组学分析整合到基因组分类中加速了识别子宫内膜癌中的潜在治疗靶点。然而，蛋白质翻译后修饰（Post-Translational Modifications, PTMs）对蛋白组功能复杂性的贡献尚未得到全面表征，并需要补充到当前的分类系统中。O-GlcNAc糖基化作为一种对细胞代谢和应激反应敏感的重要PTM，已被证明与子宫内膜癌的分子病因有关。

论文来源与作者信息

该研究由来自中国中南大学湘雅医院、生命科学学院、清华大学药学院等多家机构的研究人员共同完成。论文发表于《Nature Communications》期刊，DOI：10.1038/s41467-025-56633-z。

研究流程与方法

研究对象与样本处理

研究人员首先利用一个包含23个非肿瘤和31个肿瘤子宫内膜样本的组织微阵列进行了免疫组化（Immunohistochemistry, IHC）分析。接着，他们扩展分析至一个包含219名患者的子宫内膜癌队列，所有样本均来自接受子宫切除术的患者。通过对这些样本进行IHC染色，评估O-GlcNAc糖基化水平及其与临床参数的相关性。

实验设计与数据分析

组织微阵列分析

研究人员使用抗O-GlcNAc单克隆抗体RL2检测组织微阵列中的O-GlcNAc糖基化水平。结果显示，肿瘤组织中的O-GlcNAc糖基化和OGT表达显著高于对照组，而OGA表达无显著差异。

队列分析

通过IHC评分将患者分为高O-GlcNAc糖基化（High-RL2）和低O-GlcNAc糖基化（Low-RL2）两组。统计分析表明，O-GlcNAc糖基化水平与肿瘤组织学分级、FIGO分期及远处转移显著相关。Kaplan-Meier生存分析显示，高O-GlcNAc糖基化组患者的无进展生存期（Progression-Free Survival, PFS）和总生存期（Overall Survival, OS）显著短于低O-GlcNAc糖基化组。

TCGA数据集验证

为了验证上述结果，研究人员利用TCGA UCEC数据集进行了进一步分析。计算虚拟O-GlcNAc指数并与临床参数进行关联分析，结果表明O-GlcNAc指数与组织学分级、FIGO分期和患者年龄显著相关。高O-GlcNAc糖基化组患者的PFI和OS显著短于低O-GlcNAc糖基化组。

体外实验与机制探究

内膜类器官生成与功能影响

研究人员生成了源自正常内膜和癌变内膜的类器官，以研究O-GlcNAc糖基化水平改变对其功能的影响。结果显示，抑制OGA增加O-GlcNAc糖基化水平，促进正常内膜类器官的增殖和干细胞特性；而抑制OGT降低O-GlcNAc糖基化水平，限制癌变内膜类器官的生长。

F-box Only Protein 31 (FBXO31) 的筛选与验证

通过CRISPR-Cas9全基因组敲除筛选，研究人员鉴定了调控O-GlcNAc糖基化稳态的关键因子FBXO31。FBXO31作为SCF泛素连接酶复合物的底物识别成分，直接结合并泛素化OGT，从而控制其降解。FBXO31的缺失稳定了OGT，导致细胞内O-GlcNAc糖基化水平升高，进而促进子宫内膜恶性转化。

小鼠模型实验

研究人员利用异种移植小鼠模型验证了OGT抑制剂OSMI-1的抗肿瘤活性。OSMI-1处理减少了肿瘤体积，延长了小鼠的生存期。此外，FBXO31缺失促进了肿瘤形成，但增强了肿瘤对OSMI-1的敏感性。

主要结果与结论

O-GlcNAc糖基化水平与临床特征的关系

研究表明，子宫内膜癌组织中的O-GlcNAc糖基化水平与组织学分级、FIGO分期及患者预后显著相关。高O-GlcNAc糖基化水平与更高级别的组织学分级、更高的FIGO分期及较差的生存率相关。

FBXO31调控O-GlcNAc糖基化稳态的机制

FBXO31通过泛素化OGT调控其蛋白稳定性，维持O-GlcNAc糖基化稳态。FBXO31的缺失导致OGT稳定性和O-GlcNAc糖基化水平升高，进而促进子宫内膜癌的进展。FBXO31的表达水平在子宫内膜癌中显著下调，且低表达与不良预后相关。

抑制O-GlcNAc糖基化的治疗潜力

通过抑制OGT降低O-GlcNAc糖基化水平可以在体外和体内有效抑制子宫内膜癌细胞的增殖和存活。这表明靶向O-GlcNAc糖基化稳态可能是治疗高分级子宫内膜癌的一种有前景的策略。

研究亮点与意义

关键发现

1. O-GlcNAc糖基化水平与子宫内膜癌临床特征密切相关：高O-GlcNAc糖基化水平与更高级别的组织学分级、更高的FIGO分期及较差的生存率相关。
2. FBXO31调控O-GlcNAc糖基化稳态：FBXO31通过泛素化OGT调控其蛋白稳定性，维持O-GlcNAc糖基化稳态。FBXO31的缺失导致OGT稳定性和O-GlcNAc糖基化水平升高，进而促进子宫内膜癌的进展。
3. 抑制O-GlcNAc糖基化的治疗潜力：通过抑制OGT降低O-GlcNAc糖基化水平可以在体外和体内有效抑制子宫内膜癌细胞的增殖和存活。

科学价值与应用前景

该研究揭示了O-GlcNAc糖基化在子宫内膜癌中的重要作用，并发现了FBXO31作为调控O-GlcNAc糖基化稳态的关键因子。这些发现不仅为理解子宫内膜癌的分子机制提供了新的视角，还为开发针对O-GlcNAc糖基化稳态的新型治疗方法奠定了基础。特别是对于高分级子宫内膜癌患者，靶向O-GlcNAc糖基化稳态可能成为一种有前景的治疗策略。

方法创新

1. 全基因组CRISPR-Cas9筛选：研究人员通过全基因组CRISPR-Cas9筛选鉴定了调控O-GlcNAc糖基化稳态的关键因子FBXO31，展示了基因编辑技术在癌症研究中的强大应用潜力。
2. 内膜类器官模型：研究人员生成了源自正常内膜和癌变内膜的类器官，用于研究O-GlcNAc糖基化水平改变对其功能的影响，为体外研究提供了可靠的模型系统。
3. 异种移植小鼠模型：研究人员利用异种移植小鼠模型验证了OGT抑制剂OSMI-1的抗肿瘤活性，展示了从体外到体内的完整研究链条。

该研究不仅揭示了O-GlcNAc糖基化在子宫内膜癌中的重要作用，还为开发新型治疗方法提供了重要线索，具有重要的科学价值和应用前景。