蛋白質脂質化是一類不同的翻譯后修飾(PTM),由40多種酶調節(jié),靶向3000多個位點的1000多種底物。脂質蛋白包括150多種癌蛋白,涉及癌癥起始、進展和免疫的介質、受體激酶、轉錄因子、G蛋白偶聯(lián)受體和細胞外信號蛋白。脂質化調節(jié)其蛋白質底物與細胞膜的物理相互作用,調節(jié)蛋白質信號傳導和運輸,并在代謝和免疫中發(fā)揮關鍵作用。
蛋白質脂質化可大致分為兩種類型:組成型脂質化,其中脂質作為蛋白質合成或成熟的組成部分附著;以及動態(tài)脂質化,例如在信號級聯(lián)過程中,從成熟蛋白質中動態(tài)添加或去除脂質。對復雜和動態(tài)的蛋白質脂質化景觀進行分析具有相當大的挑戰(zhàn),癌癥中的脂質PTM及其失調為癌癥藥物發(fā)現(xiàn)提供了目前尚未開發(fā)的潛在靶點來源。因此,我們需要加強對癌癥靶向蛋白脂質化途徑的理解,推動靶向蛋白脂質化癌癥藥物的臨床研究,提供靶向蛋白質脂質化的新型腫瘤療法。
癌癥中的S-丙烯酰化
S-丙烯?;诘鞍踪|合成后迅速發(fā)生,并且是不可逆的,在蛋白質的一生中持續(xù)存在。這一過程是由四種蛋白質丙炔基轉移酶,法尼基轉移酶(FTase)和香葉基-香葉基轉移酶I、II和III(GGTase I–III),在C末端或附近的半胱氨酸殘基上添加類異戊二烯脂質引發(fā)的。
最突出的丙?;┑鞍资撬姆NRAS亞型(KRAS4A、KRAS4B、NRAS和HRAS),約占19%的突變癌癥患者,尤其是那些對治療最 具耐藥性的患者。有證據表明,在健康人和疾病患者中,異戊二烯化參與了這些癌蛋白的調節(jié)。RAS激活突變普遍保留了膜定位和致癌信號傳導所需的CaaX盒預?;稽c,以及KRAS4A、NRAS和HRAS的二次棕櫚酰化所需的位點。異丙基半胱氨酸羧甲基轉移酶(ICMT)對丙酰化修飾的進一步處理影響RAS蛋白定位和RAS-驅動的惡性轉化。最近的研究表明,ICMT還可能有助于癌癥細胞增殖和存活、DNA損傷修復、干性和自我更新。
通過靶向脂質化破壞RAS定位和下游信號傳導已被廣泛研究作為靶向RAS突變體的一種方法。2020年,F(xiàn)Tase抑制劑(FTI) lonafarnib成為首 個獲批的抗蛋白質-脂質轉移酶的藥物,靶向罕見病早衰亞型中層粘連蛋白a法尼?;漠惓1A?。此外,F(xiàn)TI tipifarnib已被授予針對攜帶HRAS突變的HNSCC的突破性療法。不幸的是,由于劑量限制、靶向血液毒性和耐藥性,II期臨床試驗中最初表現(xiàn)出的高反應率很短暫。為了降低耐藥性,目前正在研究聯(lián)合療法。此外,一種GGTase I抑制劑(GGTI-2418,也稱為PTX-100)已進入T細胞淋巴瘤(NCT03900442)的Ib期臨床試驗。
癌癥中N-肉豆蔻酰化
N-肉豆蔻?;且环N不可逆的C14:0脂質PTM,由N-肉豆蔻基轉移酶(NMT)催化,從肉豆蔻基CoA(Myr-CoA)轉移到人類蛋白質組中200多種底物蛋白的N-末端甘氨酸。肉豆蔻?;梢越閷討B(tài)膜結合,觸發(fā)次級PTM(如S-?;┖偷鞍踪|相互作用,調節(jié)蛋白質復合物的酶活性,或變構調節(jié)可溶性蛋白質。
SRC家族激酶是NMT的首批鑒定底物之一,隨后的研究表明,NMT通過多種致癌途徑調節(jié)底物。例如,肉豆蔻酰化將脫鐵抑制蛋白1(FSP1)靶向膜,在膜中它防止氧化脂質物質的積累。NMT底物包括傳統(tǒng)方法無法治療的致癌蛋白家族,包括ADP核糖基化因子蛋白(ARFs)、ARF樣蛋白(ARLs)和高爾基體重組堆疊蛋白(GOASP),它們調節(jié)ER–高爾基體運輸,參與線粒體復合體I組裝等。
asciminib是一種口服給藥的小分子選擇性變構抑制劑,靶向BCR-ABL1酪氨酸激酶的肉豆蔻??诖芍Z華制藥研發(fā),主要用于費城染色體陽性(Ph+)慢性粒細胞白血病(CML)。于2021年獲得FDA批準,在激酶抑制劑耐藥性癌癥中顯示出療效,并在臨床試驗中顯示出持久的反應(NCT02081378,NCT03106779)。
NMT活性也可以直接靶向,為對抗多種其他不可治療的癌蛋白提供了一個獨特的干預點,這些癌蛋白匯聚在調節(jié)蛋白質合成的途徑上。來自幾項體外和體內研究的證據,包括膀胱癌和B細胞淋巴瘤的異種移植物模型,以及肺癌的同基因小鼠模型中,抑制NMT通過LAMTOR1的功能喪失誘導腫瘤細胞中的蛋白質合成阻斷。
最后,NMT抑制劑偶聯(lián)的抗體偶聯(lián)藥物(ADC)顯示出顯著的提高療效和耐受性的潛力,最近在乳腺癌、胃癌和前列腺癌的異種移植物模型中報道了腫瘤的完全消退。這些數(shù)據表明,NMT抑制劑的靶向遞送可能擴大靶向癌癥范圍。
癌癥中的S-棕櫚?;?/strong>
在人類中,S-棕櫚?;蒢DHHC家族中的23種蛋白質催化,其去除可由絲氨酸水解酶超家族的多種APT催化,包括APT1、APT2和含有α/β水解酶結構域(ABHD)的蛋白質ABHD17A、ABHD17B、ABHD17 C和ABHD10,使S-棕櫚酰化成為一類獨特的可逆和動態(tài)的蛋白質脂質化。
在超過100項蛋白質組學和生物化學研究中,超過2400種哺乳動物蛋白質發(fā)生棕櫚?;?。這些蛋白質包括整合膜蛋白、外周膜蛋白、細胞質信號蛋白和轉錄因子。包括NRAS、KRAS4A、HRAS、EGFR和p53在內的癌蛋白依賴于S-棕櫚?;h(huán)來調節(jié)其定位、活性或相互作用因子,已知大于150種癌蛋白是S-棕櫚酰酸化的。
棕櫚?;侵掳┘っ傅闹匾{節(jié)因子,包括肝細胞 生長因子受體酪氨酸激酶MET,其中ER中的棕櫚酰化對運輸、穩(wěn)定性和表達是很重要的。此外,有證據表明,EGFR信號傳導對其棕櫚酰化有促進和抑制作用,這可能是由于存在多個棕櫚酰化位點,這些位點由不同的ZDHHC蛋白調節(jié),并具有不同的功能效應。棕櫚?;€調節(jié)G蛋白偶聯(lián)受體的活性,包括黑素皮質素-1受體(MC1R)的活性,后者在紫外線照射后驅動黑色素的產生和DNA修復。因此,棕櫚?;軗p的MC1R會增加黑色素瘤的風險。
S-棕櫚?;c癌癥治療的耐藥性也有關。例如,ZDHHC2介導的線粒體酰甘油激酶(AGK)的棕櫚?;ㄟ^激活AKT–mTOR信號增加腎細胞癌中舒尼替尼的耐藥性,而ZDHHC16介導的PCSK9的棕櫚?;ㄟ^激活PI3K–AKT途徑誘導癌癥中索拉非尼的耐藥性。
轉錄增強相關結構域(TEAD)蛋白在Hippo信號傳導下游調節(jié)細胞生長和增殖。GNE-7883是最近報道的一種優(yōu)化的TEAD棕櫚酰化抑制劑,它強烈抑制YAP/TAZ與所有四個TEAD家族成員(TEAD1–4)的結合,并在NSCLC的患者衍生異種移植物模型中逆轉Hippo驅動的對KRAS-G12C抑制劑的內在和獲得性耐藥。第一批進入間皮瘤I期臨床試驗的TEAD自棕櫚?;种苿╋@示出良好的耐受性和抗腫瘤活性(NCT05228015和NCT04665206)。
小結
調節(jié)蛋白質脂質化為我們提供一種獨特的方法,通過控制其膜結合、運輸、蛋白質穩(wěn)定性和蛋白質-蛋白質相互作用,靶向其他難以治療的癌蛋白。隨著我們對癌癥中蛋白質脂質化相關性認識的發(fā)展,新的治療機會可能會出現(xiàn)。
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