《Nature Cell Biology》：p53 increases phospholipid headgroup scavenging in senescence
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本文揭示p53激活通過上調自噬（autophagy）和溶酶體（lysosome）代謝程序，促進磷脂酰乙醇胺（PE）合成關鍵中間體磷酸乙醇胺（PEtn）的回收利用，為衰老細胞膜磷脂合成提供頭基來源。研究通過CRISPR-Cas9篩選發現p53激活細胞特異性依賴脂代謝基因，闡明轉錄因子調控細胞狀態轉換中代謝適應的新機制。
細胞狀態轉換中的代謝適應
細胞狀態改變往往伴隨代謝需求的轉變，維持穩態需要細胞適應變化。衰老（senescence）作為重要細胞狀態改變，與代謝的顯著變化相關，包括脂代謝增強。然而細胞如何適應這些改變尚不清楚。本研究揭示轉錄因子p53通過增加磷脂頭基回收，滿足衰老期間膜磷脂需求上升的機制。
p53激活誘導磷酸乙醇胺積累
為系統研究p53激活的代謝效應，研究采用兩種胰腺導管腺癌（PDAC）細胞模型：KPsh細胞（多西環素（dox）撤除誘導p53激活）和KPfloxRIK細胞（dox誘導p53表達）。代謝組學分析發現，p53激活后最顯著變化的代謝物是磷酸乙醇胺（PEtn）。這一現象在結直腸癌細胞HCT116（Nutlin-3a處理）和野生型p53小鼠胚胎成纖維細胞（MEF）中得到驗證，表明p53誘導PEtn積累不依賴于細胞譜系或致癌突變。
進一步實驗表明，PEtn積累與p53誘導的衰老密切相關：依托泊苷誘導的p53非依賴性衰老足以增加PEtn；而Navitoclax將p53激活結果從衰老轉變為凋亡時，PEtn積累被抑制。
p53增強膜磷脂合成
PEtn是Kennedy通路中磷脂酰乙醇胺（PE）和磷脂酰膽堿（PC）合成的關鍵中間體。脂質組學顯示p53激活后PE、PC和磷脂酰絲氨酸（PS）均增加，且幾乎所有膜脂質物種均升高。13C-葡萄糖示蹤實驗證實p53激活增強PE和PC的從頭合成，代謝通量分析（MFA）表明葡萄糖來源碳對脂肪酸合成的貢獻增加。
值得注意的是，膽堿（Cho）和絲氨酸在培養基中豐富，但乙醇胺（Etn）相對稀缺。在無外源Etn時，p53激活細胞仍能維持PEtn池，提示存在內源性Etn來源。13C-乙醇胺標記實驗顯示p53激活細胞中外源Etn對PEtn的貢獻比例下降，證實內源性來源增強。
p53增加乙醇胺供應機制
研究發現p53通過多種途徑增加PEtn供應：
- 1.
鞘脂代謝：p53激活上調鞘脂合成和降解相關基因表達。肌素（Myriocin）抑制鞘脂合成或SPHK1基因敲除均特異性降低p53激活細胞的PEtn水平；而伏馬菌素B1（Fumonisin B1）抑制鞘脂向神經酰胺轉化則增加PEtn。
- 2.
自噬-溶酶體途徑：RNA-seq顯示p53顯著誘導自噬和溶酶體相關基因表達，包括直接靶點ATG7。氯喹（CQ）或巴弗洛霉素A1（BafA1）抑制溶酶體酸化和ATG7敲除均削弱p53誘導的PEtn積累。MEK抑制劑聯合p53激活可協同增強PEtn積累，且依賴溶酶體功能。
乙醇胺回收支持p53激活細胞適應性
PCYT2是PEtn轉化為CDP-乙醇胺的關鍵酶。PCYT2敲除導致PEtn積累，但在p53沉默細胞中僅引起輕微轉錄變化；而在p53激活背景下，PCYT2缺失觸發顯著轉錄重編程，內質網（ER）和線粒體相關基因上調。電鏡顯示p53激活的PCYT2缺失細胞出現線粒體被粗面內質網包裹的特殊結構，提示細胞通過增強細胞器接觸補償Kennedy通路缺陷。
功能上，PCYT2缺失在p53沉默時不影響細胞增殖和體內成瘤；但在p53激活時，體外增殖進一步抑制，體內腫瘤生長受阻。衰老相關β-半乳糖苷酶（SA-βgal）染色陽性率增加，表明PCYT2缺失增強p53激活細胞的衰老表型。
遺傳篩選揭示p53特異性脆弱性
代謝基因CRISPR-Cas9篩選發現，p53激活細胞特異性依賴脂代謝、溶酶體V型ATP酶等功能基因。驗證實驗證實CERS2（神經酰胺合成酶2）和HNF4A（肝細胞核因子4α）在p53激活后成為必需基因：在p53沉默時敲除不影響生長，而在p53激活時導致增殖缺陷。
討論
本研究闡明p53激活通過轉錄重編程增強膜磷脂合成，并通過自噬-溶酶體途徑和鞘脂代謝回收磷脂頭基，滿足衰老細胞膜合成需求。這一機制揭示細胞狀態特異性代謝適應，并為靶向p53激活細胞（如衰老細胞或特定腫瘤背景）提供潛在代謝脆弱性。
