PAK4通过磷酸化并稳定MYC蛋白促进急性髓系白血病发生发展的机制研究及靶向治疗策略

本研究针对急性髓系白血病(AML)中MYC蛋白异常稳定的分子机制这一关键科学问题，揭示了p21激活激酶4(PAK4)通过特异性磷酸化MYC第67位丝氨酸(S67)并阻断FBXW7介导的泛素化降解通路，从而维持MYC蛋白稳定性的新机制。研究人员发现PAK4抑制剂KPT-9274虽可抑制AML细胞增殖，但会引发抗凋亡因子MCL-1的代偿性上调，而联合使用MCL-1拮抗剂S63845可产生协同致死效应。该研究为MYC依赖性AML提供了创新的靶向治疗策略，具有重要临床转化价值。

　　

在血液系统恶性肿瘤中，急性髓系白血病(AML)始终是临床治疗的难点，其高复发率和现有靶向治疗的局限性亟待突破。MYC作为调控70%以上人类癌症的关键转录因子，在AML发生发展中扮演核心角色。然而，MYC蛋白因其固有无序结构缺乏传统药物结合域，被长期视为"不可成药"靶点。更棘手的是，虽然已知MYC蛋白周转受翻译后修饰(PTMs)尤其是磷酸化依赖性泛素化调控，但AML中特异性调控MYC稳定性的分子机制仍不清楚。这就像面对一个失控的分子开关，我们既不了解其精确的调控电路，也缺乏有效的干预工具。

武汉大学中南医院血液科的研究团队在《Cell Insight》发表的重要研究，首次揭示了PAK4-MYC调控轴在AML中的核心作用。研究人员通过系统的分子生物学和生物化学研究，发现PAK4能直接结合MYC蛋白的MBII结构域，催化其S67位点磷酸化，从而阻断FBXW7介导的泛素化降解途径，最终稳定MYC蛋白并维持其致癌活性。这项研究不仅阐明了AML中MYC异常稳定的新机制，更提出了通过PAK4抑制剂联合MCL-1拮抗剂的创新治疗策略。

研究团队运用了多项关键技术：包括激酶预测分析(GPS 5.0、PhosphoSitePlus和NetPhos 3.1平台)、体外激酶实验验证、免疫共沉淀(Co-IP)和GST pull-down检测蛋白互作、环己酰亚胺(CHX)追踪实验分析蛋白半衰期、以及泛素化检测等。研究使用了多种AML细胞系(HL-60、OCI-AML3等)和原代T-ALL细胞作为模型。

研究结果部分：

PAK4介导的S67磷酸化促进AML细胞增殖
通过生物信息学预测结合实验验证，发现PAK4而非其他候选激酶(AURKB、IKKα等)是AML中MYC S67磷酸化的主要催化酶。体外激酶实验证实PAK4能直接磷酸化野生型MYC，而对S67A突变体无活性。功能实验显示，磷酸模拟型S67D突变体能更有效地挽救MYC缺失导致的生长抑制。

PAK4通过MBII结构域直接结合MYC
免疫共沉淀和pull-down实验证实PAK4与MYC存在直接相互作用。结构域定位发现MBII结构域是PAK4结合的关键区域，缺失该区域完全阻断了两者结合。

PAK4通过磷酸化S67增强MYC蛋白稳定性
PAK4敲除显著缩短MYC蛋白半衰期(从42.9分钟降至22.7分钟)，而野生型PAK4过表达可延长至>100分钟。值得注意的是，激酶失活突变体PAK4-KI无法维持MYC稳定性，证明其激酶活性至关重要。

PAK4缺失促进FBXW7介导的MYC泛素化-蛋白酶体降解
蛋白酶体抑制剂MG132处理可逆转PAK4缺失导致的MYC下调。泛素化分析显示PAK4抑制显著增强MYC多聚泛素化，而S67D突变体表现出更强的泛素化抗性。FBXW7敲除可阻断PAK4缺失引起的MYC降解。

双靶向PAK4和MCL-1产生协同致死效应
虽然PAK4抑制能有效阻断AML细胞增殖，但会引发MCL-1代偿性上调而限制凋亡诱导。联合使用PAK4抑制剂KPT-9274和MCL-1拮抗剂S63845可产生显著协同杀伤作用。

在讨论部分，研究强调了几个关键发现：首先，PAK4-MYC调控轴具有AML特异性，不同于T-ALL中AURKB或前列腺癌中IKKα的主导作用。其次，研究揭示了S67磷酸化作为跨癌种保守的MYC调控机制，在结直肠癌和乳腺癌中也检测到pS67-MYC。最重要的是，针对PAK4临床抑制剂KPT-9274(目前处于I期临床试验)的机制解析，为MYC依赖性AML提供了可转化的治疗策略。

这项研究的创新性在于：一方面揭示了AML中MYC稳定性的特异性调控电路，填补了该领域知识空白；另一方面提出了克服单药治疗局限性的组合方案，即通过同时靶向PAK4和代偿性激活的MCL-1实现协同治疗。这些发现为开发针对"不可成药"MYC的间接靶向策略提供了重要理论基础和实验依据，对改善AML临床治疗具有深远意义。