图4. A. GO富集分析显示富含缬氨酸的VARS翻译特征基因富集于mTOR、脂肪生成、FA代谢等条目；B.C. Ribo-seq和WB显示VARS影响的翻译特征基因中包含HADH；D.氧化活性测定实验显示耐药黑色素瘤细胞中HADH敲除抑制FA氧化。 《Nature Cell Biology》（IF: 21.3）
期刊与年份：《Nature Cell Biology》（IF: 21.3）
研究团队：比利时列日大学 GIGA 研究所癌症信号实验室 Pierre Close 团队
主要结论：图2. A. In vitro实验表明，BRAF/MEK抑制剂抵抗的黑色素瘤患者来源的肿瘤细胞中敲低VARS使得其对抑制剂治疗呈显著的剂量依赖性再敏感化；B. 将VARS敲低的RES A375细胞植入NOD-SCID小鼠，并注射BRAF抑制剂可显著抑制黑色素瘤的生长。
结果发表于《Nature Cell Biology》（IF: 21.3），研究中的 tRNA 测序与 tRNA PCR 服务由数谱生物提供。
研究背景
约一半的人类黑色素瘤携带 BRAFV600E 突变，属于 MAPK 靶向治疗的适应人群。这类治疗初期有效率可达七成，但患者在数月后往往因获得性耐药出现疾病进展。除基因突变之外，非遗传性的适应机制也在耐药中发挥作用——tRNA 修饰、tRNA 表达水平以及氨酰-tRNA 合成酶（aaRS）的变化都是其中的一环。tRNA 与 aaRS 参与多种肿瘤的发生、进展与转移：例如敲低苏氨酰-tRNA 合成酶会抑制富含苏氨酸的 mucin-1 表达，脯氨酰-tRNA 合成酶抑制剂则通过阻断胶原合成抑制纤维化。
研究设计与方法
比利时列日大学 GIGA 研究所癌症信号实验室 Pierre Close 团队，把定量蛋白质组学、Ribo-seq、tRNA 测序与 qPCR 验证组合起来，追踪 MAPK 耐药黑色素瘤中的翻译重编程；其中 tRNA 表达水平用 Arraystar rtStar™ PCR 系列试剂做了验证。结果发表于《Nature Cell Biology》（IF: 21.3），研究中的 tRNA 测序与 tRNA PCR 服务由数谱生物提供。
主要发现
一、耐药肿瘤的蛋白质组与 tRNA 谱同步偏移。对 MAPK 敏感（SENS）与耐药（RES）黑色素瘤做定量蛋白质组学比较（图1A），GSEA 显示胆固醇稳态、上皮-间质转换与脂肪酸代谢在 RES 中上调；上调蛋白里缬氨酸、丙氨酸与酪氨酸显著富集，其对应转录本中天冬氨酸、缬氨酸、丙氨酸与异亮氨酸密码子同样富集。tRNA 测序进一步显示敏感与耐药细胞的 tRNA 表达谱存在明显差异（图1B），其中 tRNA-Val-CAC isoacceptor 显著上调，与 RES 中上调蛋白所属转录本富集的 GTG 密码子吻合；tRNA RT-qPCR 在患者黑色素瘤样本中验证了这一上调（图1C）。蛋白组中缬氨酰-tRNA 合成酶 VARS 在 RES 组明显升高，与 VARS 氨酰化活性增加一致；TCGA 数据显示 VARS 在肿瘤中高于正常黑色素细胞，高表达者总体生存率更低（图1D）。
二、敲低 VARS 可让耐药细胞重新敏感。体外实验中，敲低 VARS 使多种 RES 黑色素瘤细胞对 BRAF 抑制剂呈剂量依赖性的再敏感化（图2A）；体内实验把敲低 VARS 的 RES A375 细胞移植到 NOD-SCID 小鼠并给予维姆拉非尼，肿瘤生长被显著抑制（图2B）。
三、机制上通过富含缬氨酸的 mRNA 影响脂肪酸氧化。在 RES M395 细胞中做 Ribo-seq 并按缬氨酸密码子富集度把转录本分成前/后 25%，敲低 VARS 后富含缬氨酸的转录本核糖体占据显著且特异地下降（图3A、3B）；蛋白质组与转录组联合分析（图3C）显示，VARS 的翻译特征（蛋白下调、mRNA 不变且富含缬氨酸）集中在脂肪酸代谢与 mTORC1 信号等通路（图4A），其中羟丙酰 CoA 脱氢酶 HADH 与脂肪生成和脂肪酸代谢直接相关，被锁定为下游靶点（图4B、4C）。在 RES M395 中敲低 VARS 或 HADH 都会降低脂肪酸氧化活性（图4D），并让细胞重新对 BRAF 抑制剂敏感。
这项工作的意义
这项工作把"缬氨酸偏好 — tRNA-Val-CAC 上调 — VARS 活性升高 — HADH 等富含缬氨酸转录本的翻译增强 — 脂肪酸氧化维持生存"这条链路串起来，解释了 MAPK 耐药黑色素瘤为何能继续生长，也把 VARS 推到潜在治疗靶点的位置：抑制它可以与 MAPK 靶向治疗协同，限制耐药肿瘤的存活。
图1. A.火山图显示对vemurafenib敏感或耐药的黑色素瘤M395细胞的蛋白组学差异指标；B. 柱形图显示黑色素瘤M395敏感或耐药的细胞中tRNA测序差异tRNA isoacceptors；C. qPCR验证显示tRNA-Val-CAC在多种黑色素瘤耐药细胞中上调；D. KM生存分析显示VARS高表达与黑色素瘤患者的较差预后相关联。
图2. A. In vitro实验表明，BRAF/MEK抑制剂抵抗的黑色素瘤患者来源的肿瘤细胞中敲低VARS使得其对抑制剂治疗呈显著的剂量依赖性再敏感化；B. 将VARS敲低的RES A375细胞植入NOD-SCID小鼠，并注射BRAF抑制剂可显著抑制黑色素瘤的生长。
图3. A. 小提琴图显示ribo-seq中，敲低VARS前后富含缬氨酸转录本的核糖体占据显著减少；B. 火山图显示Ribo-seq中，敲低VARS前后VARS翻译的特征指标核糖体占据显著下调；C. VARS敲低前后的蛋白质组学与转录组学四象限图显示VARS翻译的特征指标蛋白水平显著下调。
图4. A. GO富集分析显示富含缬氨酸的VARS翻译特征基因富集于mTOR、脂肪生成、FA代谢等条目；B.C. Ribo-seq和WB显示VARS影响的翻译特征基因中包含HADH；D.氧化活性测定实验显示耐药黑色素瘤细胞中HADH敲除抑制FA氧化。