赵同金课题组揭示棕榈酰化修饰介导蛋白从高尔基体到细胞膜的一种分选机制并提出一种抑制EGFR依赖肿瘤生长的...

　　

表皮因子受体（Epidermal growth factor receptor，EGFR）是一种酪氨酸激酶受体，EGFR过度表达或突变导致的其过度激活是包括肺癌、乳腺癌在内的多种肿瘤的驱动力[1-2]。目前，EGFR特异性酪氨酸激酶抑制剂（EGFR-specific tyrosine kinase inhibitors ,TKIs)和单克隆抗体是靶向EGFR突变型癌症的有效策略，但是容易在治疗的过程中产生获得性耐药，而且在EGFR过表达的肿瘤中效果不是很理想[1]。需要开发新的策略靶向EGFR过表达或获得性突变的肿瘤。

蛋白质棕榈酰化修饰（protein palmitoylation）是一种可逆的蛋白质翻译后修饰，是蛋白质脂酰化修饰的一种，主要是指将棕榈酰基（C16:0）以硫脂键的方式转移到蛋白质的半胱氨酸残基上。催化这个反应的是一类活性中心含有Asp-His-His-Cys（DHHC） 基序的酶，因此它们又被称为DHHC家族[3]。越来越多的研究发现棕榈酰化可以作为一种分选信号，将蛋白导向特定的膜结构，但是分选机制并不清楚。赵同金课题组长期研究蛋白质棕榈酰化修饰对机体功能的调控作用，发现棕榈酰化修饰介导脂肪酸转位酶CD36靶向分选至细胞膜（Cell Reports, 2019）[4]，动态棕榈酰化修饰调控CD36以内吞方式介导的脂肪酸吸收（Nature Communications, 2020）[5].

EGFR也是一种棕榈酰化蛋白，尽管棕榈酰化位点和相应的DHHC酶在不同的报道中不同[6,7]。棕榈酰化修饰是否影响EGFR靶向分选至细胞膜尚不清楚。

2022年10月12日，厦门大学生命科学学院郭慧玲实验组与复旦大学代谢与整合生物学研究院赵同金课题组共同合作，在Nature Communications上发表题为Targeting EGFR-dependent tumors by disrupting an ARF6-mediated sorting system的研究，揭示了棕榈酰化修饰介导蛋白从高尔基体到细胞膜的一种分选机制，也提出了一种抑制EGFR依赖肿瘤生长的有效策略。

作者研究发现，DHHC13对EGFR的棕榈酰化修饰对于EGFR靶向细胞膜是至关重要，发现ARF6是介导棕榈酰化EGFR靶向到细胞膜的关键小GTPase。作者利用RUSH (Retention using selective hook) 系统，原位邻接荧光实验（PLA，Proximity ligation assay），DSP交联免疫沉淀实验发现ARF6通过N端豆蔻酰化修饰识别结合棕榈酰化EGFR，ARF6 通过N端Lys3 招募Exocyst复合体与之结合, 并进一步被EFA6B活化，以GTP的形式促进囊泡往细胞膜的分选 （图1）。

图1. ARF6介导棕榈酰化EGFR的分选

在此基础上，作者设计了一种穿膜肽Myr-GKVL-TAT，发现它可以有效抑制EGFR过表达的肿瘤生长（图2）。

图2. Myr-GKVL-TAT干扰ARF6介导的棕榈酰化EGFR分选抑制肿瘤生长

该研究揭示了ARF6-Exocyst介导棕榈酰化蛋白从高尔基体分选至细胞的重要机制，发现了脂酰化修饰在其中的重要作用，提出了一种抑制EGFR高表达肿瘤生长的新策略。

厦门大学生命科学学院助理教授郭慧玲，复旦大学代谢与整合生物学研究院青年副研究员王娟，博士生任溯和郑浪帆为文章的共同第一作者，复旦大学代谢与整合生物学研究院赵同金教授为本研究的通讯作者。该工作得到了厦门大学生命科学学院王洪睿课题组、邓贤明课题组以及复旦大学代谢与整合生物学研究院李蓬课题组的大力支持。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-33788-7

参考文献

1. Sigismund, S.,Avanzato, D. & Lanzetti, L. Emerging function of the EGFR in cancer. Mol Oncol, 12, 3-20(2018).

2. Roskoski, R.,Jr. The ErbB/HER family of protein-tyrosine kinases and cancer. Pharmacol Res, 79, 34-74(2014)

3. Resh, M.D. Trafficking and signaling by fatty-acylated and prenylated proteins. Nat. Chem. Biol., 2, 584-590 (2006).

4. Juan Wang, Jian-Wei Hao, Xu Wang et al, DHHC4 and DHHC5 Facilitate Fatty Acid Uptake by Palmitoylating and Targeting CD36 to the Plasma Membrane. Cell Reports., 26:209-221. (2019)

5. Jian-Wei Hao, Juan Wang, Huiling Guo et al,CD36 facilitates fatty acid uptake by dynamic palmitoylation-regulated endocytosis. Nat Commun, 11(1):4765. (2020).

6. Runkle, K.B. et al. Inhibition of DHHC20-Mediated EGFR Palmitoylation Creates a Dependence on EGFR Signaling. Mol Cell, 62, 385-396 (2016).

7. Ali, A. et al. Fatty acid synthase mediates EGFR palmitoylation in EGFR mutated non-small cell lung cancer. EMBO Mol Med, 10 (2018).