王陈继/李瑶团队揭示SPOP基因突变促进BRAF依赖性的MAPK-ERK信号通路异常激活的致癌机制

　　

复旦大学生命科学学院王陈继副研究员、李瑶教授和基础医学院章平肇副研究员合作，于2022年12月30日在Cell & Bioscience杂志在线发表了题为“SPOP inhibits BRAF-dependent tumorigenesis through promoting non-degradative ubiquitination of BRAF ”的最新研究成果。

MAPK-ERK信号通路是机体内调控细胞生长、增殖、分化和凋亡过程中的一个重要的通路，在细胞周期调控、胚胎发育和肿瘤发生等过程中发挥关键作用。该通路包括一系列磷酸化信号转导激酶，主要结构是三级酶联反应，通常也被称为RAS-RAF-MEK-ERK信号级联。受上游受体刺激，与GDP结合的RAS（非活性）转换为与GTP结合的RAS（活性），进而导致RAF的募集和激活，活化的RAF磷酸化并活化MEK并直接导致ERK的磷酸化，活化的ERK可以磷酸化从激酶到转录因子的多种底物，并且由于其底物识别的广泛性而被定位为控制大量细胞过程的关键激酶。BRAF一个是位于MEK上游的该通路关键激酶。而正因为BRAF的关键作用，其组成性激活突变发生在约6%的人类肿瘤中。频率较高的肿瘤包括毛细胞白血病(>97%)、黑色素瘤(40–50%)、甲状腺癌(30–50%)和结直肠癌(10%)等。

SPOP是一个Cullin 3 E3泛素连接酶复合体的底物识别亚基。2012年两篇发表在Nature Genetics上的肿瘤外显子组测序工作首次揭示了SPOP基因在前列腺癌和子宫内膜癌中存在高频突变，且突变位点位于负责和底物识别的MATH结构域。提示该类突变可能影响了SPOP和底物的识别。此外SPOP也在其他类型的肿瘤中存在热点突变，尽管频率较低。近年来，王陈继团队鉴定了10多个新的SPOP作用底物，并对于其调控紊乱在前列腺癌、子宫内膜癌和大B淋巴细胞瘤等多种肿瘤中的病理意义和靶向治疗探索做了深入探索。

在本项研究中，该团队鉴定到BRAF是SPOP的作用底物。 SPOP通过识别BRAF蛋白序列中的一个典型SPOP结合基序与BRAF相互作用，并对其进行非典型性泛素化修饰（混杂有K27, K29, K48和K63等泛素连接类型），但该修饰不改变BRAF的蛋白水平。另外，SPOP和BRAF的两个同家族蛋白ARAF、CRAF间不存在相互作用。BRAF-SBC基序内的氨基酸突变减弱了BRAF和SPOP的相互作用，以及SPOP对BRAF 的泛素化修饰。后续实验证实，SPOP介导的BRAF非降解型泛素化修饰可以减弱BRAF和上游RAS，和下游MEK、ERK激酶的相互作用，抑制MAPK-ERK信号通路的强度。而来源于子宫内膜癌或前列腺癌SPOP突变体和BRAF的相互作用显著降低，其介导的BRAF的泛素化修饰也明显减弱。作者还发现不能被SPOP泛素化修饰的BRAF突变体促进肿瘤细胞恶性增殖、侵袭和锚定非依赖性生长等特性要显著高于BRAF野生型。

文献报道BRAF在子宫内膜癌和前列腺癌中的致癌突变频率较低，该研究提示SPOP突变可以在BRAF野生型肿瘤中，通过异常调控BRAF的非降解型泛素化修饰来增强BRAF的活性和致癌效应（图一），为明确SPOP基因突变导致子宫内膜癌/前列腺癌的发生发展的分子机制提供了新的见解。

图一、SPOP介导的BRAF泛素化修饰调控MAPK-ERK信号通路模式图

生命科学学院硕士生冯凯（现表型组研究院博士生）、史晴博士后为该论文的共同第一作者。王陈继副研究员、李瑶教授和基础医学院章平肇副研究员为该论文的共同通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1186/s13578-022-00950-z