ZDHHC9 介导的 CD38 棕榈酰化：胰腺癌治疗的新靶点

《Communications Biology》：ZDHHC9-mediated CD38 palmitoylation stabilizes CD38 expression and promotes pancreatic cancer growth

为探究 CD38 表达调控机制，温州医科大学研究人员发现 ZDHHC9 介导其棕榈酰化，可稳定 CD38，为癌症治疗提供新策略。

　　

研究背景：探索 CD38 背后的秘密

在生命科学的微观世界里，细胞的各种活动受到精细调控，其中蛋白质的功能与修饰扮演着关键角色。分化簇 38（Cluster of differentiation 38，CD38）是一种多功能跨膜蛋白，广泛参与衰老、神经退行性疾病以及肿瘤发生等众多生理和病理过程，是极具潜力的药物靶点。例如，在血液系统恶性肿瘤中，CD38 高表达，针对它开发的抗体已用于多发性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）的临床治疗，部分药物还获得了美国食品药品监督管理局（FDA）的批准。

然而，CD38 在癌症中的表达调控机制却迷雾重重。虽然已知一些转录因子能调节其基因转录水平，但翻译后修饰是否参与其中，尚待研究。棕榈酰化（palmitoylation）作为一种重要的蛋白质 - 脂质修饰，可影响蛋白质的结构、稳定性、定位及相互作用，在众多癌症相关蛋白中发挥关键作用，这不禁让人猜测：它会是解开 CD38 调控谜题的钥匙吗？基于此，温州医科大学的研究人员开启了这场探索之旅，试图揭示 CD38 与棕榈酰化之间的神秘联系，为癌症治疗开辟新方向。最终，研究成果发表在《Communications Biology》杂志上。

研究方法：探秘微观世界的 “神器”

研究人员为了揭开 CD38 表达调控的神秘面纱，运用了多种关键技术方法。在细胞层面，通过转染技术将构建的质粒导入细胞，改变细胞内相关蛋白的表达；利用蛋白质免疫印迹（Western blotting）分析技术，精准检测蛋白质的表达水平；借助免疫荧光染色技术，直观观察蛋白质在细胞内的定位情况。在基因层面，采用定量实时聚合酶链反应（Quantitative real-time PCR，qPCR）测定 mRNA 的表达水平。此外，还构建了小鼠异种移植模型，用于研究肿瘤在体内的生长情况。同时，运用酰基 - 生物素交换（acyl-biotin exchange，ABE）实验检测蛋白质的棕榈酰化水平，利用免疫共沉淀（Co-immunoprecipitation，Co-IP）实验验证蛋白质之间的相互作用。这些技术相互配合，如同精密的 “探测器”，帮助研究人员深入探索细胞和分子的微观世界。

研究结果：重大发现逐个看

1. 棕榈酰化调控 CD38 蛋白表达：研究人员发现，用棕榈酰转移酶抑制剂 2 - 溴棕榈酸（2-bromopalmitate，2-BP）处理肿瘤细胞后，CD38 蛋白水平显著下降；而用抑制去棕榈酰化酶的棕榈他汀 B（palmastatin B）处理，CD38 表达明显增加。通过 ABE 实验进一步证实，CD38 确实发生了棕榈酰化，这表明 S - 棕榈酰化在调控肿瘤细胞中 CD38 蛋白水平方面起着关键作用。
2. Cys16 位点棕榈酰化影响 CD38 稳定性：经过分析，研究人员确定 CD38 的 Cys16 是主要的棕榈酰化位点。当将该位点的半胱氨酸突变为丝氨酸（C16S 突变）后，CD38 的棕榈酰化水平大幅降低，且在细胞膜上的表达减少，与高尔基体标记物 GM130 的共定位增加。此外，C16S 突变加速了 CD38 的降解，而蛋白酶体抑制剂 MG132 可部分挽救这种降解，说明棕榈酰化通过抑制泛素蛋白酶体途径来维持 CD38 的稳定性。
3. ZDHHC9 介导 CD38 棕榈酰化：在众多棕榈酰转移酶中，研究人员发现 ZDHHC9 对 CD38 的棕榈酰化至关重要。敲低 ZDHHC9 后，CD38 蛋白水平显著降低；过表达 ZDHHC9 则使 CD38 蛋白水平升高。Co-IP 实验证实 ZDHHC9 与 CD38 直接相互作用，且 ZDHHC9 的敲低或催化失活突变体的表达，均会降低 CD38 的棕榈酰化水平，表明 ZDHHC9 是 CD38 棕榈酰化的主要酶，通过影响蛋白稳定性维持肿瘤细胞中 CD38 的高表达。
4. APT1 负责 CD38 去棕榈酰化：利用特异性抑制剂和 RNA 干扰技术，研究人员发现抑制 APT1 活性或敲低 APT1，可增加 CD38 蛋白表达；而过表达 APT1 则降低 CD38 蛋白水平，且 APT1 与 CD38 相互作用，共表达 APT1 和 CD38 可降低 CD38 的棕榈酰化水平，这表明 APT1 是 CD38 的主要去棕榈酰化酶。
5. 抑制 CD38 棕榈酰化可抑制肿瘤生长：研究人员设计了一种竞争性肽（CPPtat - S1），它能干扰 ZDHHC9 与 CD38 的相互作用，抑制 CD38 棕榈酰化。实验表明，该肽可降低肿瘤细胞中 CD38 的表达，显著抑制胰腺癌细胞的生长和迁移。在小鼠胰腺癌模型中，肿瘤内注射 CPPtat - S1 肽后，肿瘤生长明显减缓，Ki67 阳性细胞数量减少，这表明抑制 CD38 棕榈酰化有望成为治疗胰腺癌的新策略。

研究结论与意义：照亮癌症治疗的新曙光

本研究首次揭示了 CD38 在 Cys16 位点发生棕榈酰化修饰，明确了 ZDHHC9 是其棕榈酰转移酶，APT1 是去棕榈酰化酶。这种棕榈酰化修饰对维持 CD38 蛋白稳定性至关重要，通过靶向 CD38 棕榈酰化的策略，如使用竞争性肽抑制其棕榈酰化，可有效降低 CD38 表达，抑制肿瘤生长。这不仅为理解 CD38 的调控机制提供了新视角，也为癌症治疗提供了潜在的新靶点和策略。

目前，针对 CD38 的抗体疗法在多发性骨髓瘤治疗中虽有一定疗效，但存在患者响应率低和耐药等问题。而本研究中基于棕榈酰化的靶向方法，能够影响细胞内整体的 CD38 蛋白，有望提供更强大且持久的肿瘤抑制效果。未来，进一步优化靶向 CD38 棕榈酰化的肽类药物，提高其在体内的稳定性和疗效，或许能为癌症患者带来新的希望，在癌症治疗领域开辟出一条全新的道路。