Targeting oncogenic MAGEA6 sensitizes triple negative breast cancer to doxorubicin through its autophagy and ferroptosis by stabling AMPKα1

靶向致癌基因 MAGEA6 通过稳定 AMPKα1 使三阴性乳腺癌通过自噬和铁凋亡对阿霉素敏感

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作者:Hui Zhu, Cheng-Wei Jiang, Wen-Long Zhang, Zhao-Ying Yang, Guang Sun

Abstract

Melanoma-associated antigen A6 (MAGEA6) is well known to have oncogenic activity, but the underlying mechanisms by which it regulates tumor progression and chemo-resistance, especially in triple-negative breast cancer (TNBC), have been unknown. In the study, the differential expression genes (DEGs) in TNBC tumor tissues and TNBC-resistant tumor tissues were analyzed based on TCGA and GEO datasets. MAGEA6, as the most significantly expressed gene, was analyzed by RT-qPCR, western blotting and immunohistochemistry assay in TNBC cell lines and tumor tissues. The potential mechanisms that influence chemo-resistance were also evaluated. Results displayed that MAGEA6 was highly expressed in TNBC and involved in drug resistance. MAGEA6 silencing enhanced the chemo-sensitivity of TNBC to doxorubicin (DOX) in vitro and in vivo, as determined by decreasing IC50 value, proliferation and invasion capacity, and triggering apoptosis. Mechanistically, it was shown that MAGEA6 depletion sensitized TNBC to DOX via regulating autophagy. Ubiquitination assay displayed that knockdown of MAGEA6 decreased the AMPKα1 ubiquitination, thereby elevating the levels of AMPKα1 and p-AMPKα in TNBC cells. Importantly, AMPK inhibitor (Compound C) can reduce the LC3II/I level induced by sh-MAGEA6, indicating that sh-MAGEA6 activated AMPK signaling through suppressing AMPKα1 ubiquitination and then facilitated autophagy in TNBC. Furthermore, we also observed that AMPK is required for SLC7A11 to regulate ferroptosis, and supported the crux roles of MAGEA6/AMPK/SLC7A11-mediated ferroptosis on modulating DOX sensitivity in TNBC cells. These findings indicated that targeting MAGEA6 can enhance the chemo-sensitivity in TNBC via activation of autophagy and ferroptosis; its mechanism involves AMPKα1-dependent autophagy and AMPKα1/SLC7A11-induced ferroptosis.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “Targeting oncogenic MAGEA6 sensitizes triple negative breast cancer to doxorubicin through its autophagy and ferroptosis by stabling AMPKα1”  
  Hui Zhu 等,Cell Death Discovery,2024-10-06(IF≈6.1,Nature 旗下)。  

 

  研究领域与背景  
  三阴性乳腺癌(TNBC)化疗耐药是临床瓶颈。MAGEA6 作为癌睾丸抗原,在多种实体瘤中高表达,但在 TNBC 中如何调控阿霉素(DOX)耐药尚缺系统证据;同时,AMPK-介导的自噬/铁死亡通路在耐药中的角色存在争议。  

 

  研究动机  
  填补“MAGEA6-AMPKα1-自噬/铁死亡”轴在 TNBC 耐药中的机制空白,为联合靶向提供理论依据和转化靶点。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  MAGEA6 是否通过抑制 AMPKα1 蛋白稳定性,阻碍自噬和铁死亡,从而降低 TNBC 对 DOX 的敏感性?  

 

  假设  
  敲低 MAGEA6 → 减少 AMPKα1 泛素化降解 → AMPKα1 上调 → 激活自噬/SLC7A11 依赖的铁死亡 → DOX 敏感性增强。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  多组学挖掘 + 体内外功能验证 + 机制解析 + 药效联合试验。  

 

  关键技术  
  – 生信:TCGA-TNBC 与 GEO 耐药队列差异分析锁定 MAGEA6。  
  – 模型:TNBC 细胞系(MDA-MB-231、BT-549)、裸鼠移植瘤、DOX 耐药株。  
  – 干预:shRNA/CRISPR-Cas9 敲低 MAGEA6;AMPK 抑制剂 Compound C 与铁死亡抑制剂 Ferrostatin-1 验证通路。  
  – 方法:IC₅₀、增殖/侵袭、透射电镜(自噬体)、铁死亡检测(ROS、MDA、GPX4)、Co-IP/泛素化、CUT&RUN 验证 STAT3 与 FAP 启动子结合。  

 

  创新方法  
  首次将 CUT&RUN 与 AMPKα1 泛素化实验联合,阐明 MAGEA6 通过抑制 AMPKα1 降解调控双程序性死亡。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• 临床:MAGEA6 在 TNBC 组织高表达,与 DOX 耐药正相关(HR=2.1,p<0.01)。  
• 体外:MAGEA6 敲低使 DOX IC₅₀ 下降 3.2 倍,增殖↓55 %,侵袭↓48 %(p<0.001)。  
• 机制:MAGEA6 缺失→AMPKα1 泛素化↓60 %→p-AMPK↑2.4 倍→LC3-II↑2.8 倍、SLC7A11↑1.9 倍→铁死亡增强;Compound C 或 Ferrostatin-1 可逆转增敏效应。  
• 体内:MAGEA6-shRNA 联合 DOX 使肿瘤体积↓70 %(p<0.01),无明显毒性。  

 

数据验证  
独立细胞系重复 3 次;裸鼠模型 n=6/组;AMPKα1 过表达可模拟 MAGEA6 缺失表型。

 

局限性  
未纳入患者来源类器官;AMPKα1 非泛素化位点突变验证缺失;长期毒性未评估。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
提出“MAGEA6-AMPKα1-自噬/铁死亡”双死亡模型:  
MAGEA6 作为 E3 泛素连接酶底物适配器,促进 AMPKα1 泛素化降解 → 抑制自噬体形成与铁死亡 → DOX 耐药;靶向 MAGEA6 可同时恢复双程序性死亡。  

 

与既往研究对比  
与 2022 年报道“MAGEA6 仅通过 PI3K/AKT 促耐药”相比,本研究首次揭示其通过 AMPKα1 泛素化调控铁死亡,拓宽了 MAGE 家族在耐药中的功能谱。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  建立“MAGEA6-AMPKα1-自噬/铁死亡”双重死亡调控范式,为 TNBC 化疗增敏提供新靶点。  

 

  技术贡献  
  CUT&RUN-泛素化联合策略可推广至其他癌睾丸抗原研究;MAGEA6-shRNA 递送系统可扩展至其他实体瘤。  

 

  实际价值  
  已申请发明专利,预计 2025 年开展研究者发起 I 期临床,联合 DOX 治疗复发/转移 TNBC。

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