NIBS饶枫博士PNAS揭示癌症治疗新靶点

　　

生物通报道   来自北京生命科学研究所、约翰霍普金斯大学医学院等处的研究人员证实，IP5K生成的肌醇六磷酸(IP6)介导了cullin-COP9信号小体（signalosome）互作及CRL的功能。这一研究发现发布在3月14日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

北京生命科学研究所的饶枫( Feng Rao)博士，及约翰霍普金斯大学医学院Solomon H. Snyder是这篇论文的共同通讯作者。饶枫实验室致力于研究新兴信号小分子的功能和机制。

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泛素化的调控对维持蛋白质组和细胞的稳态至关重要。Cullin RING E3泛素连接酶（CRLs）家族与COP9信号小体（CSN）形成动态复合物介导了五分之一的蛋白质组的泛素化（Nature：人COP9信号小体的晶体结构得以解析 ）。这个泛素连接酶家族，有大约200个成员，将小的调节蛋白（泛素）添加到其他蛋白质上，从而靶定它们以降解（浙江大学Nature子刊揭示泛素化调控新机制）。但目前对于它们的调控机制仍知之甚少）。

在这篇PNAS文章中，研究人员报告称发现IP6是CRL–CSN相互作用，包括CSN亚基2(CSN2)与cullin上保守的basic canyon之间迄今为止未经确认的静电相互作用，一个重要的生理决定因子。IP6充当分子间的“胶水”将cullin–CSN2结合亲和力提高了30倍，由此推动了组装非活性CRL–CSN复合物。IP6合酶IPPK/IP5K结合了Cullins。耗尽IP5K可提高neddylated活化Cul1和Cul4A的比例，降低Cul1/4A底物p27和p21水平。

NEDD8介导的Neddylation修饰是CRL激活的必要条件。MLN4924是近年通过高通量筛选发现的一种NAE抑制剂。MLN4924可有效抑制cullin Neddylation修饰，失活CRL/SCF E3连接酶引起底物累积，因此触发一种DNA损伤反应，诱导细胞凋亡，在体内外实验中显示出显著的抗癌效应（浙江大学权威期刊癌症研究新发现）。研究人员证实除异常调控了CRL介导的细胞增殖和紫外线诱导的凋亡，耗尽IP5K还将Neddylation修饰抑制剂MLN4924的细胞毒性效应提高了28倍。

由此，研究结果证实了IP5K和IP6是CRL–CSN系统进化保守的组成元件，并为癌症治疗提供了潜在靶点。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Inositol hexakisphosphate (IP6) generated by IP5K mediates cullin-COP9 signalosome interactions and CRL function

The family of cullin-RING E3 Ligases (CRLs) and the constitutive photomorphogenesis 9 (COP9) signalosome (CSN) form dynamic complexes that mediate ubiquitylation of 20% of the proteome, yet regulation of their assembly/disassembly remains poorly understood. Inositol polyphosphates are highly conserved signaling molecules implicated in diverse cellular processes. We now report that inositol hexakisphosphate (IP6) is a major physiologic determinant of the CRL–CSN interface, which includes a hitherto unidentified electrostatic interaction between the N-terminal acidic tail of CSN subunit 2 (CSN2) and a conserved basic canyon on cullins. IP6, with an EC50 of 20 nM, acts as an intermolecular “glue,” increasing cullin–CSN2 binding affinity by 30-fold, thereby promoting assembly of the inactive CRL–CSN complexes. The IP6 synthase, Ins(1,3,4,5,6)P5 2-kinase (IPPK/IP5K) binds to cullins. Depleting IP5K increases the percentage of neddylated, active Cul1 and Cul4A, and decreases levels of the Cul1/4A substrates p27 and p21. Besides dysregulating CRL-mediated cell proliferation and UV-induced apoptosis, IP5K depletion potentiates by 28-fold the cytotoxic effect of the neddylation inhibitor MLN4924. Thus, IP5K and IP6 are evolutionarily conserved components of the CRL–CSN system and are potential targets for cancer therapy in conjunction with MLN4924.

作者简介：

饶枫博士

北京生命科学研究所研究员

教育经历
2011年         新加坡南洋理工大学生物学博士
2005年         新加坡国立大学生物医学学士

工作经历
2015年-             北京生命科学研究所研究员
2010-2015年   美国约翰霍普金斯大学医学院，博士后
2006-2007年   新加坡南洋理工大学，项目主任
2005-2006年   新加坡国立大学，科研助理

研究概述
我们实验室致力于研究新兴信号小分子的功能和机制。起调控作用的小分子，如G蛋白通路的二级信使三磷酸肌醇(IP3)和环核苷酸，被广泛研究。IP3被一系列的肌醇激酶进一步磷酸化生成多种多磷酸肌醇(IP4-8),其功能了解不多。其中，含有高能量，不稳定却广泛存在的焦磷酸肌醇(IP7/8)的作用原理尤为难解。我们之前发现IP7通过与激酶CK2互做而影响DNA损伤反应和细胞凋亡这些肿瘤发生相关的过程, 同时又注意到IP7在癌症转移过程中不可或缺。我们还报道了IP7 的合成酶IP6K1是介导紫外光激活Cullin 4 E3泛素连接酶的开关，但是相关生理意义和IP7的作用机制不清楚。通过研究焦磷酸肌醇特异的合成和水解酶的催化及调控机制，我们着眼于在细胞和小鼠模型里发掘焦磷酸肌醇介导的生理过程(如细胞迁移和肿瘤转移)，并揭示相关的信号通路。在此基础上，我们通过化学生物学和生物化学的方法寻找小分子的直接作用位点和作用模式，希望能够归纳出焦磷酸肌醇作用的普遍规律。基于焦磷酸肌醇在癌症等疾病发生过程中的作用，我们的机制和功能研究或可为治疗相关疾病提供新靶点。