【学术前沿】张令强/谢萍团队发现Neddylation修饰的PTEN蛋白的抑癌功能并促进乳腺癌的发…

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PTEN是继p53后另一个较为广泛地与肿瘤发生关系密切的抑癌基因，纯合缺失PTEN基因的小鼠胚胎致死，杂合缺失PTEN基因的小鼠则自发形成多种类型的肿瘤，PTEN在多种肿瘤中的突变或者缺失与肿瘤发生高度相关。然而在乳腺癌患者体内PTEN突变率极低，但仅仅20-30%的PTEN蛋白水平降低即可以促进乳腺癌的发生发展，其中机制不明。已知胞浆中PTEN蛋白的主要功能是通过其脂质磷酸酶活性，调节第二信使PIP3的磷酸化水平，阻断Akt/PKB通路，PTEN的失活将导致PI3K/Akt通路处于持续性活化状态。核内PTEN蛋白可以与p53形成核内复合体，抑制p53降解并增强p53的转录活性；能够与组蛋白H1结合，影响组蛋白H1的动态活性，与RAD51相互作用调节DNA同源重组修复，调控PARP1参与DNA双链断裂修复通路，从而调节染色体重塑和基因表达，因此PTEN缺失的细胞对于DNA损伤极其脆弱。核内PTEN蛋白的缺失会促进肿瘤的发生发展，表明核内PTEN也主要发挥抑癌功能。PTEN如何进入核内是目前的研究热点，PTEN入核受到多种蛋白质翻译后修饰的调控，包括乙酰化、泛素化、类泛素SUMO化修饰。单泛素化修饰驱动PTEN蛋白由胞浆转移至胞核，SUMOylation也是控制PTEN蛋白核内定位的关键。

在一众类泛素分子中，Nedd8是和泛素相似程度最高的分子，所进行的类泛素化修饰称为Neddylation。遗传学证据表明Neddylation为个体发育、存活所必需，与肿瘤的关系尤为密切，Neddylation激活酶（E1）的抑制剂MLN4924已经进入临床前三期肿瘤治疗阶段。上述均表明Neddylation具有极为重要的生物学功能。但是，PTEN蛋白是否发生Neddylation修饰尚无研究。

2020年 12月9日，军事医学研究院张令强研究员、首都医科大学谢萍副教授合作（谢萍副教授和彭志强博士研究生是文章的共同第一作者）在Cell Research上在线发表了题为Neddylation of PTEN regulates its nuclear import and promotes tumor development 的关于Nedd8共价修饰PTEN蛋白并调控其功能的研究性文章。本研究发现重要抑癌蛋白PTEN为Neddylation修饰新底物，Neddylation逆转PTEN蛋白的抑癌功能并促进乳腺癌的发生发展，该工作揭示了重要抑癌蛋白PTEN的全新翻译后修饰，丰富了临床上部分肿瘤中PTEN失活的可能机制，拓展了人们对Neddylation功能的认知，为MLN4924应用于临床乳腺癌治疗提供分类治疗和精准治疗的参考依据。

他们发现：PTEN可以发生Neddylation修饰，并鉴定K197和K402为关键的修饰位点。葡萄糖浓度调控Neddylation连接酶XIAP催化PTEN发生Neddylation修饰，高葡萄糖浓度促进PTEN Neddylation，低葡萄糖浓度则抑制PTEN Neddylation。值得注意的是，Neddylation修饰并不影响PTEN蛋白稳定性和磷酸酶活性，而是促进PTEN在细胞核内聚集。IP-MS结果显示Nedd8可以结合多个入核蛋白importins，提示Neddylation修饰可能介导底物的核质穿梭。Neddylation修饰促进PTEN入核，促使胞浆中PI3K/Akt通路激活，非常有意思的发现是，与已知核内PTEN的抑癌功能截然相反，Neddylation修饰的PTEN入核后结合脂肪酸合成酶FASN，去除FASN的酪氨酸磷酸化修饰，削弱泛素连接酶TRIM21和FASN的相互作用，使FASN与泛素连接酶TRIM21相互作用减弱，FASN蛋白稳定性增强，被活化的FASN增强脂肪酸从头合成途径（图1）。

图1. Neddylation修饰调控PTEN作用模式

为了进一步研究PTEN Neddylation修饰在肿瘤发生发展中的功能，研究人员制备了特异性识别PTEN K402位点Neddylation修饰的多克隆抗体，发现170例乳腺癌患者肿瘤样本中PTEN Neddylation修饰水平显著升高，且与Neddylation修饰通路蛋白E1-UBA3、E3-XIAP的表达呈正相关、与NEDP1的表达呈负相关。另外，PTEN Neddylation修饰水平越高，患者预后越差，反之越好。多色免疫荧光芯片分析结果显示，Neddylation修饰后的PTEN与E1-UBA3、E3-XIAP、FASN在乳腺癌患者中存在共定位和共表达，进一步证实PTEN Neddylation促进乳腺癌的恶性发生和发展。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41422-020-00443-z

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来源：BioArt

1980-2020

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