LHPP-新肝癌抑制物

LHPP—新的肝癌抑制物Michael

N.

Hal,HindupurSK,ColombiM,FuhsSR,etal.TheproteinhistidinephosphataseLHPPisatumoursuppressor.[J].Nature,2018.研究背景癌癥的增殖過(guò)程中會(huì)使得機(jī)體內(nèi)部參與細(xì)胞增殖分化的信號(hào)通路出現(xiàn)異常，從而會(huì)產(chǎn)生不受調(diào)節(jié)系統(tǒng)制約的過(guò)度增殖，具體的表現(xiàn)為相關(guān)的蛋白出現(xiàn)表達(dá)異常。分析病前后的蛋白差異也成為了靶向治療癌癥的新手段，因此對(duì)于蛋白質(zhì)組的研究在基因組研究之后被更加的重視。查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)半數(shù)的肝癌中都有PI3K-AKT-mTOR通路的異常。作者介紹1976年在北卡羅萊納大學(xué)教堂山分校獲得動(dòng)物學(xué)學(xué)士學(xué)位1981年在哈佛大學(xué)獲得分子遺傳學(xué)博士學(xué)位1987年被任命為巴塞爾大學(xué)Biozentrum的助理教授1995年到1998年以及從2002年到2009年，他擔(dān)任生物化學(xué)部門主任，從2002年到2009年擔(dān)任副主席Biozentrum的主任。1995年歐洲分子生物學(xué)組織成員（EMBO）2003年Clo?tta生物醫(yī)學(xué)研究獎(jiǎng)2009年美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）研究員2009年Louis-Jeantet醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)2012MarcelBenoist人文科學(xué)獎(jiǎng)2013瑞士醫(yī)學(xué)科學(xué)院院士2014年歐洲生物化學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)（FEBS）漢斯克雷布斯爵士勛章2014年生命科學(xué)突破獎(jiǎng)2014SynergyGrant，歐洲研究委員會(huì)2014年美國(guó)國(guó)家科學(xué)院成員2015年加拿大Gairdner國(guó)際獎(jiǎng)2016年德布勒森分子醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)2016日內(nèi)瓦大學(xué)榮譽(yù)博士學(xué)位2017Szent-Gy?rgyi獎(jiǎng)2017拉斯克基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究獎(jiǎng)幾個(gè)要點(diǎn)蛋白質(zhì)磷酸化PI3K-AKT-mTOR信號(hào)通路蛋白質(zhì)組分析LHPP的發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)磷酸化1.在胞內(nèi)介導(dǎo)胞外信號(hào)時(shí)具有專一應(yīng)答特點(diǎn)。與信號(hào)傳遞有關(guān)的蛋白激酶類主要受控于胞內(nèi)信使，如cAMP，Ca2+，DG（二酰甘油，diacylglycerol）等，這種共價(jià)修飾調(diào)節(jié)方式顯然比變構(gòu)調(diào)節(jié)較少受胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的影響。2.蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化控制了細(xì)胞內(nèi)已有的酶"活性"。與酶的重新合成及分解相比，這種方式能對(duì)外界刺激做出更迅速的反應(yīng)3.對(duì)外界信號(hào)具有級(jí)聯(lián)放大作用；4.蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化保證了細(xì)胞對(duì)外界信號(hào)的持續(xù)反應(yīng)。被磷酸化的主要氨基酸殘基：絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸。組氨酸和賴氨酸殘基也可能被磷酸化。PI3K-AKT-mTOR信號(hào)通路

PI3K-AKT-mTOR是已被確定為癌癥中重要的三種主要信號(hào)傳導(dǎo)途徑之一。mTOR是PI3K/AKT下游的關(guān)鍵激酶，其調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞增殖，生長(zhǎng)，存活和血管生成。癌細(xì)胞逃避調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡（自殺）和生存之間平衡的正常生化系統(tǒng)。PI3K-AKT-mTOR通常通過(guò)抑制促凋亡因子和激活抗凋亡因子來(lái)促進(jìn)存活。通過(guò)磷酸化，PI3K-AKT-mTOR在激活抗凋亡成員的同時(shí)抑制促凋亡成員的活性。為了負(fù)調(diào)節(jié)PI3K，細(xì)胞含有PTEN磷酸酶。PTEN表達(dá)的減少間接刺激PI3K-AKT-mTOR活性，從而促成人類的腫瘤發(fā)生。最近的數(shù)據(jù)表明，PI3K-AKT-mTOR信號(hào)通路在癌癥干細(xì)胞自我更新和對(duì)化療或放療的抵抗中起著重要作用，這被認(rèn)為是治療失敗和癌癥復(fù)發(fā)的根源，以及轉(zhuǎn)移。作為三大重要的腫瘤信號(hào)通路之一，雷帕霉素通路在肝癌中也出現(xiàn)著異常，具體體現(xiàn)在腫瘤抑制因子PTEN,TSC1,TSC3的缺失，作者通過(guò)Cre-loxP基因重組技術(shù)特異性缺失PTEN,TSC1基因序列設(shè)計(jì)出L-dko小鼠肝癌模型，蛋白質(zhì)組分析蛋白質(zhì)組(Proteome)的概念最先由MarcWilkins提出，指由一個(gè)基因組(genome)，或一個(gè)細(xì)胞、組織表達(dá)的所有蛋白質(zhì)(Protein).蛋白質(zhì)組的概念與基因組的概念有許多差別，它隨著組織、甚至環(huán)境狀態(tài)的不同而改變.在轉(zhuǎn)錄時(shí)，一個(gè)基因可以多種mRNA形式剪接，并且，同一蛋白可能以許多形式進(jìn)行翻譯后的修飾.故一個(gè)蛋白質(zhì)組不是一個(gè)基因組的直接產(chǎn)物，蛋白質(zhì)組中蛋白質(zhì)的數(shù)目有時(shí)可以超過(guò)基因組的數(shù)目.

而蛋白質(zhì)組分析技術(shù)手段包括雙向凝膠電泳、等電聚焦、生物質(zhì)譜分析及非凝膠技術(shù)等，在對(duì)4只20周齡L-dKO小鼠（共12個(gè)腫瘤）的三種腫瘤進(jìn)行定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析。將來(lái)自6個(gè)cre-陰性的年齡和性別匹配的同窩出生幼崽的肝蛋白質(zhì)提取物等量合并并用作對(duì)照，作者確定了每個(gè)腫瘤約4,500個(gè)蛋白質(zhì)（擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖1d）。在最少10個(gè)腫瘤中檢測(cè)到的3,147種蛋白質(zhì)中，與對(duì)照相比，433種蛋白質(zhì)上調(diào)，262種蛋白質(zhì)下調(diào)經(jīng)過(guò)篩選出蛋白，發(fā)現(xiàn)組氨酸磷酸化激酶NME1和NME2和此前被報(bào)道過(guò)的抑郁癥關(guān)鍵蛋白LHPP變化大，且對(duì)其分析后推測(cè)其可能為蛋白質(zhì)組氨酸磷酸化酶。再與確定過(guò)的組氨酸磷酸化酶PHPT1和PGAM5分析比較。L-dKo小鼠肝細(xì)胞免疫印跡L-dKo小鼠和對(duì)照中三者變化LHPP的作用靶點(diǎn)由于組氨酸激酶NME1和NME2的上調(diào)與LHPP的下調(diào)負(fù)相關(guān)，作者猜想LHPP可能是作為一種組氨酸磷酸酶的存在。因此作者針對(duì)于蛋白質(zhì)組中的組氨酸磷酸化過(guò)程進(jìn)行了文獻(xiàn)查閱得知：磷酸組氨酸由于組氨酸咪唑環(huán)中的P受體N位置不同出現(xiàn)兩種異構(gòu)體1-pHis和3-Phis.作者培育L-dkO腫瘤CB1細(xì)胞細(xì)胞系，以此細(xì)胞系裂解物為底物在體外用LHPP進(jìn)行酶活性測(cè)試。體內(nèi)酶活性測(cè)試則是利用腺病毒遞送系統(tǒng)恢復(fù)CB1細(xì)胞中LHPP的表達(dá)。都對(duì)應(yīng)的將3-pHis降低，而對(duì)于其他的磷酸化以及1位磷酸化無(wú)明顯影響。LHPP在腫瘤增殖中的作用作者上調(diào)CB1細(xì)胞和人肝癌細(xì)胞系SUN449中的LHPP表達(dá)水平發(fā)現(xiàn)其對(duì)于癌細(xì)胞增殖是有抑制作用，而降低表達(dá)水平則對(duì)于增殖有促進(jìn)作用作者又進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，利用腺病毒傳染給8周L-dKO小鼠和同齡對(duì)照小鼠分別注射AAV/AAV-LHPP，在20周觀察其肝情況丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶，天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶，乳酸脫氫酶三個(gè)癌癥指標(biāo)在LHPP過(guò)量下也表征良好。綜上可以表明蛋白質(zhì)組氨酸磷酸酶LHPP是腫瘤的抑制劑。LHPP在人肝癌中的表現(xiàn)及其臨床相關(guān)性以上的內(nèi)容多是細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，作者為了確定人肝癌中LHPP實(shí)際的表達(dá)情況，對(duì)20名肝癌患者的腫瘤和非腫瘤肝樣品進(jìn)行評(píng)估，得出的結(jié)論與在小鼠細(xì)胞中的結(jié)論一致。在完整的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)篩選、驗(yàn)證之后，