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程中會使得機體內部參與細胞增殖分化的信號通路出現(xiàn)異常，從而會產生不受調節(jié)系統(tǒng)制約的過度增殖，具體的表現(xiàn)為相關的蛋白出現(xiàn)表達異常。分析病前后的蛋白差異也成為了靶向治療癌癥的新手段，因此對于蛋白質組的研究在基因組研究之后被更加的重視。查閱文獻發(fā)現(xiàn)半數的肝癌中都有PI3K-AKT-mTOR通路的異常。作者介紹1976年在北卡羅萊納大學教堂山分校獲得動物學學士學位1981年在哈佛大學獲得分子遺傳學博士學位1987年被任命為巴塞爾大學Biozentrum的助理教授1995年到1998年以及從2002年到2009年，他擔任生物化學部門主任，從2002年到2009年擔任副主席Biozentrum的主任。1995年歐洲分子生物學組織成員（EMBO）2003年Clo?tta生物醫(yī)學研究獎2009年美國科學促進會（AAAS）研究員2009年Louis-Jeantet醫(yī)學獎2012MarcelBenoist人文科學獎2013瑞士醫(yī)學科學院院士2014年歐洲生物化學學會聯(lián)合會（FEBS）漢斯克雷布斯爵士勛章2014年生命科學突破獎2014SynergyGrant，歐洲研究委員會2014年美國國家科學院成員2015年加拿大Gairdner國際獎2016年德布勒森分子醫(yī)學獎2016日內瓦大學榮譽博士學位2017Szent-Gy?rgyi獎2017拉斯克基礎醫(yī)學研究獎幾個要點蛋白質磷酸化PI3K-AKT-mTOR信號通路蛋白質組分析LHPP的發(fā)現(xiàn)蛋白質磷酸化1.在胞內介導胞外信號時具有專一應答特點。與信號傳遞有關的蛋白激酶類主要受控于胞內信使，如cAMP，Ca2+，DG（二酰甘油，diacylglycerol）等，這種共價修飾調節(jié)方式顯然比變構調節(jié)較少受胞內代謝產物的影響。2.蛋白質的磷酸化與脫磷酸化控制了細胞內已有的酶"活性"。與酶的重新合成及分解相比，這種方式能對外界刺激做出更迅速的反應3.對外界信號具有級聯(lián)放大作用；4.蛋白質的磷酸化與脫磷酸化保證了細胞對外界信號的持續(xù)反應。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信號通路

PI3K-AKT-mTOR是已被確定為癌癥中重要的三種主要信號傳導途徑之一。mTOR是PI3K/AKT下游的關鍵激酶，其調節(jié)腫瘤細胞增殖，生長，存活和血管生成。癌細胞逃避調節(jié)細胞凋亡（自殺）和生存之間平衡的正常生化系統(tǒng)。PI3K-AKT-mTOR通常通過抑制促凋亡因子和激活抗凋亡因子來促進存活。通過磷酸化，PI3K-AKT-mTOR在激活抗凋亡成員的同時抑制促凋亡成員的活性。為了負調節(jié)PI3K，細胞含有PTEN磷酸酶。PTEN表達的減少間接刺激PI3K-AKT-mTOR活性，從而促成人類的腫瘤發(fā)生。最近的數據表明，PI3K-AKT-mTOR信號通路在癌癥干細胞自我更新和對化療或放療的抵抗中起著重要作用，這被認為是治療失敗和癌癥復發(fā)的根源，以及轉移。作為三大重要的腫瘤信號通路之一，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Cre-loxP基因重組技術特異性缺失PTEN,TSC1基因序列設計出L-dko小鼠肝癌模型，蛋白質組分析蛋白質組(Proteome)的概念最先由MarcWilkins提出，指由一個基因組(genome)，或一個細胞、組織表達的所有蛋白質(Protein).蛋白質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.在轉錄時，一個基因可以多種mRNA形式剪接，并且，同一蛋白可能以許多形式進行翻譯后的修飾.故一個蛋白質組不是一個基因組的直接產物，蛋白質組中蛋白質的數目有時可以超過基因組的數目.

而蛋白質組分析技術手段包括雙向凝膠電泳、等電聚焦、生物質譜分析及非凝膠技術等，在對4只20周齡L-dKO小鼠（共12個腫瘤）的三種腫瘤進行定量蛋白質組學分析。將來自6個cre-陰性的年齡和性別匹配的同窩出生幼崽的肝蛋白質提取物等量合并并用作對照，作者確定了每個腫瘤約4,500個蛋白質（擴展數據圖1d）。在最少10個腫瘤中檢測到的3,147種蛋白質中，與對照相比，433種蛋白質上調，262種蛋白質下調經過篩選出蛋白，發(fā)現(xiàn)組氨酸磷酸化激酶NME1和NME2和此前被報道過的抑郁癥關鍵蛋白LHPP變化大，且對其分析后推測其可能為蛋白質組氨酸磷酸化酶。再與確定過的組氨酸磷酸化酶PHPT1和PGAM5分析比較。L-dKo小鼠肝細胞免疫印跡L-dKo小鼠和對照中三者變化LHPP的作用靶點由于組氨酸激酶NME1和NME2的上調與LHPP的下調負相關，作者猜想LHPP可能是作為一種組氨酸磷酸酶的存在。因此作者針對于蛋白質組中的組氨酸磷酸化過程進行了文獻查閱得知：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)兩種異構體1-pHis和3-Phis.作者培育L-dkO腫瘤CB1細胞細胞系，以此細胞系裂解物為底物在體外用LHPP進行酶活性測試。體內酶活性測試則是利用腺病毒遞送系統(tǒng)恢復CB1細胞中LHPP的表達。都對應的將3-pHis降低，而對于其他的磷酸化以及1位磷酸化無明顯影響。LHPP在腫瘤增殖中的作用作者上調CB1細胞和人肝癌細胞系SUN449中的LHPP表達水平發(fā)現(xiàn)其對于癌細胞增殖是有抑制作用，而降低表達水平則對于增殖有促進作用作者又進行了動物實驗，利用腺病毒傳染給8周L-dKO小鼠和同齡對照小鼠分別注射AAV/AAV-LHPP，在20周觀察其肝情況丙氨酸氨基轉移酶，天冬氨酸氨基轉移酶，乳酸脫氫酶三個癌癥指標在LHPP過量下也表征良好。綜上可以表明蛋白質組氨酸磷酸酶LHPP是腫瘤的抑制劑。LHPP在人肝癌中的表現(xiàn)及其臨床相關性以上的內容多是細胞實驗和動物實驗，作者為了確定人肝癌中LHPP實際的表達情況，對20名肝癌患者的腫瘤和非腫瘤肝樣品進行評估，得出的結論與在小鼠細胞中的結論一致。在完整的動物實驗篩選、驗證之后，