代谢是细胞及机体生命勾当能量与物资来历的根蒂根基，其稳态均衡是机体应答表里时空变化的主要保障 [1, 2]。代谢紊乱或者调控机制异样与多种人类疾病紧密亲密相干，例如，肿瘤代谢异样付与肿瘤细胞特异性增殖上风，影响并转变肿瘤微情况，促成肿瘤细胞存活 [3, 4]。是以，展现代谢路子调控机制，将为恶性肿瘤的病发机理提供全新冲破口，并为其临床靶向干涉干与医治提供新的计谋。

拟素化 (neddylation) 是一种调治卵白活性或者功效但不介导其被26S卵白酶体降解的卵白质翻译后润色[5]。拟素化历程与泛素化历程近似，经由过程NEDD8激活酶E1 (NEDD8-activating enzyme, NAE)、NEDD8耦联酶E2 (NEDD8-conjugating enzyme) 以及E3毗连酶 (E3 ligase) 构成的三联酶促反映将拟素NEDD8与方针卵白共价联合 [6]。拟素化润色的心理性底物为Cullin家族卵白 (共八种，包孕CUL1-3，4A，4B，5，7以及9)， Cullin的拟素化激活Cullin-RING ligase (CRL) E3泛素毗连酶 [7]。CRLs是最年夜的一类泛素毗连酶超家族，由Cullin骨架卵白、RING布局域卵白 (RBX1或者RBX2)、接头卵白 (adaptor) 以及底物辨认受体 (substrate receptor) 几个部门构成 [8]，卖力细胞内约莫20%的经泛素-卵白酶体旌旗灯号通路降解卵白的泛素化。是以拟素化润色与卵白泛素化降解慎密联系关系。然而拟素化旌旗灯号通路怎样调控细胞代谢今朝仍不清晰。

2022年5月31日，浙江年夜学医学院从属第二病院肿瘤研究所/浙江年夜学转化医学研究院孙毅传授团队在Nature Co妹妹unications 揭晓题为Neddylation inhibition induces glutamine uptake and metabolism by targeting CRL3SPOP E3 ligase in cancer cells的研究论文，报导了拟素化润色经由过程CRL3-SPOP E3泛素毗连酶调控肿瘤细胞的谷氨酰胺接收以及代谢。

研究职员前期事情发明，使用小份子MLN4924按捺拟素化润色，可以引诱线粒体从破裂向交融的动力学转换、粉碎线粒体功效，并经由过程激活PKM2促成糖酵解 [9]。非靶向代谢组学阐发指出拟素化润色在总体上显著调控细胞代谢，经由过程阐发细胞代谢通路，发明谷氨酰胺代谢变化最为显著。细胞试验注解，阻断拟素化润色后，肿瘤细胞谷氨酰胺接收及其代谢显著增长；且仅有谷氨酰胺转运体ASCT2/SLC1A5程度增高。增高的ASCT2促成细胞谷氨酰胺接收以及其代谢，维持细胞存活。

为明确拟素化润色按捺后ASCT2累积的机制，联合生物信息学以及生化试验，研究者发明ASCT2卵白含有CRL3 E3泛素毗连酶中接头卵白SPOP经典联合基序，SPOP促成ASCT2卵白的K48毗连的多聚泛素化降解，降低其不变性。有趣的是，SPOP自身的程度也受情况中谷氨酰胺的调治：在褫夺谷氨酰胺后，SPOP不克不及形成二聚体，触发SPOP的自身泛素化降解，致使其底物ASCT2的累积。在人体乳腺癌肿瘤构造样本中发明，肿瘤构造SPOP低表达而ASCT2高表达，两者呈负相干性，同时SPOP低表达且ASCT2高表达的患者有较差的存活率；别的，从癌旁到癌构造，SPOP表达逐渐降低，而ASCT2表达逐渐增高。靶向代谢组学阐发发明，比拟癌旁构造，乳腺癌构造中谷氨酰胺浓度降低。同时发明包孕乳腺癌在内的多种肿瘤对于谷氨酰胺有较高接收以及代谢，另外一方面，肿瘤微情况中谷氨酰胺浓度会重塑谷氨酰胺转运体ASCT2以及其调控卵白SPOP的程度，进一步骤节对于谷氨酰胺的接收以及代谢。

鉴于按捺拟素化致使的细胞谷氨酰胺接收以及代谢对于肿瘤细胞存活有掩护作用，为了进一步展现靶向拟素化通路以及细胞谷氨酰胺代谢对于肿瘤细胞生长的影响，研究者使用MLN492结合ASCT2按捺剂V-9302，体外细胞试验及体内肿瘤模子试验成果均显示，同时靶向拟素化通路以及谷氨酰胺接收可显著按捺肿瘤细胞增殖。整体上，该研究经由过程SPOP-ASCT2轴将拟素化与谷氨酰胺代谢接洽起来，并为MLN4924结合用药提出了可行的方案。

图示：研究模式图。在谷氨酰胺足够前提下，二聚化的SPOP与Cullin 3形成有活性的CRL3-SPOP E3泛素毗连酶，促成ASCT2的泛素化降解，维持正常的谷氨酰胺代谢；当肿瘤发生时，因为SPOP突变或者者低表达，CRL3-SPOP泛素毗连酶活性削弱，导致ASCT2程度增长，促成谷氨酰胺代谢；在缺少谷氨酰胺的环境下，GRK2磷酸化SPOP以按捺其二聚化，从而触发SPOP自身泛素化以及降解，致使谷氨酰胺代谢增长。

孙毅传授团队的周启银博士为论文第一作者，孙毅传授以及浙江年夜学医学院从属邵逸夫病院王娴主任医师为论文配合通信作者。同时该研究得到了清华年夜学胡泽平研究员、浙江年夜学王林波主任医师以及金洪布道授的鼎力大举撑持。

参考文献

1. Figlia, G., P. Willnow, and A.A. Teleman, Metabolites Regulate Cell Signaling and Growth via Covalent Modification of Proteins. Dev Cell, 2020. 54(2): p. 156-170.

2. Elia, I. and M.C. Haigis, Metabolites and the tumour microenvironment: from cellular mechanisms to systemic metabolism. Nat Metab, 2021. 3(1): p. 21-32.

3. Ghosh-Choudhary, S., J. Liu, and T. Finkel, Metabolic Regulation of Cell Fate and Function. Trends Cell Biol, 2020. 30(3): p. 201-212.

4. Pavlova, N.N., J. Zhu, and C.B. Thompson, The hallmarks of cancer metabolism: Still emerging. Cell Metab, 2022. 34(3): p. 355-377.

5. 魏文毅，孙毅，曹诚，常智杰，陈策实，陈佺，程金科，冯仁田，高峻明，胡荣贵，贾立军，姜天霞，金建平，李汇华，李卫，刘翠花，刘萱，马蕾娜，缪时英，饶枫，商瑜，宋质银，万勇，王恒彬，王平，王占新，吴缅，吴乔，谢旗，谢松波，谢志平，徐平，许执恒，杨波，阳成伟，应美丹，张宏冰，张令强，赵永超，周军，朱军，王琳芳，张宏，王琛，邱小波。类泛素卵白及此中文定名。科学传递。2018. 63(25): p. 2564-2569。

6. Zhou, L., et al., Protein neddylation and its alterations in human cancers for targeted therapy. Cell Signal, 2018. 44: p. 92-102.

7. Vogl, A.M., et al., Global site-specific neddylation profiling reveals that NEDDylated cofilin regulates actin dynamics. Nat Struct Mol Biol, 2020. 27(2): p. 210-220.

8. Zhao, Y. and Y. Sun, Cullin-RING Ligases as Attractive Anti-cancer Targets. Curr Pharm Des, 2013. 19(18): p. 3215-25.

9. Zhou, Q., et al., Inhibiting neddylation modification alters mitochondrial morphology and reprograms energy metabolism in cancer cells. JCI Insight, 2019. 4(4).

原文文献

Neddylation inhibition induces glutamine uptake and metabolism by targeting CRL3SPOP E3 ligase in cancer cells. Nature Co妹妹unications. 2022.

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