IF=9.7 南昌第一附属医院:脱氧雪腐镰刀菌烯醇通过扰乱核心分子网络促进肝损伤进展:整合多组学、网络毒理学和分子对接分析

背景

脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）是一种常见的食源性霉菌毒素，越来越多地被认为是在慢性肝病向肝硬化和肝细胞癌（HCC）进展中的强效驱动因素；然而，其系统性作用尚不明确。本研究旨在通过整合多组学和毒理学框架来解析DON的致病网络。

方法

我们将公共数据库（GSE139602和GSE25097）中的转录组数据集、单细胞RNA测序数据（GSE136103和GSE149614）与毒理基因组学数据相结合。分析方法包括差异表达分析、蛋白质-蛋白质相互作用网络、特征分析、单细胞轨迹分析、趋势检验、机器学习建模和分子对接。关键发现通过人肝细胞（THLE-2）的体外实验以及体内小鼠模型进行了验证。

结果

鉴定出五个核心枢纽基因（FAT1、CCND1、FOS、GADD45G和PHLDA1）作为DON诱导肝损伤进展的一致驱动因素。纵向分析显示，FAT1和CCND1在疾病阶段中呈渐进性上调，而GADD45G和PHLDA1在各疾病阶段均显著被抑制。分子对接和细胞热位移测定（CETSA）为DON与这些枢纽蛋白之间的直接结合提供了物理证据。此外，长期DON暴露诱导肝细胞显著的G2/M期阻滞，这与GADD45G/CCND1轴的持续失调一致。体内结果证实，DON会引发明显的肝脏结构损伤和炎症浸润，并与枢纽蛋白失调同步发生。

结论

慢性DON暴露通过失调核心分子网络并与关键枢纽蛋白直接相互作用来驱动肝病进展。我们的整合方法提供了关于DON诱导肝毒性的新型机制见解，并突出了潜在的生物标志物。

图五：(A)火山图突出显示肝病进展过程中与DON相关的差异表达基因。(B)使用同一队列（总n=39）的随机森林分类识别肝病进展关键的DON靶点。(C)肝病进展中转录失调的方向分层热图[健康对照组(n=6)与各阶段患者：eCLD(n=5)、代偿性肝硬化(n=8)、失代偿性肝硬化(n=12)和ACLF(n=8)；总n=33]。(D)GADD45G的Kaplan-Meier生存分析。

图六：DON靶向枢纽蛋白网络及其毒理学后果的实验验证。

本研究全面概述了脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）诱导肝病进展的分子机制。通过整合多组学分析和实验验证，我们鉴定出一个由FAT1、CCND1、FOS、GADD45G和PHLDA1组成的核心调控枢纽，该枢纽是DON主动靶向的位点。我们的研究结果表明，DON通过直接蛋白结合与大规模转录重编程的协同过程驱动肝损伤，最终导致细胞周期停滞和纤维化。本文突出的FAT1和GADD45G的诊断潜力为真菌毒素暴露的临床监测提供了新视角。总体而言，这些结果阐明了从DON暴露到肝癌发生的途径，并呼吁制定更严格的食品安全标准以预防进行性肝损伤。