LIMK2通过激活MST4介导的NPM1磷酸化促进中心体聚集及癌症进展的分子机制研究

本研究针对癌症中心体扩增（centrosome amplification）这一关键病理特征，创新性揭示了LIMK2/MST4/NPM1信号轴通过调控中心体聚集（centrosome clustering）促进肿瘤进展的分子机制。研究人员发现LIMK2通过磷酸化MST4（T178位点）激活其激酶活性，进而促使NPM1（T95位点）磷酸化驱动中心体聚集。采用shRNA敲除和小分子抑制剂CRT0105950靶向该通路可诱导多极纺锤体形成和细胞凋亡，为广谱抗癌治疗提供了新策略。

　　

在恶性肿瘤中，中心体扩增（centrosome amplification）是常见的病理特征，这种异常会导致染色体不稳定性和肿瘤进展。然而，狡猾的癌细胞通过中心体聚集（centrosome clustering）机制将多余的中心体聚集成两极，伪装成正常有丝分裂逃逸死亡。这一过程的具体调控机制尚不明确，使得靶向治疗策略开发陷入瓶颈。

中国医学科学院肿瘤医院的研究人员在《Oncogene》发表的重要研究，首次揭示了LIMK2（LIM domain kinase 2）作为中心体聚集的关键调控因子，通过级联激活MST4（mammalian sterile-20-like kinase 4）和NPM1（nucleophosmin 1）磷酸化，促进肿瘤细胞存活。研究人员采用CRT0105950抑制剂靶向该通路，成功诱导癌细胞发生多极有丝分裂（multipolar mitosis）和凋亡，为选择性清除具有超数中心体的癌细胞提供了全新治疗范式。

关键技术方法包括：1）免疫共沉淀（Co-IP）结合质谱分析鉴定蛋白互作网络；2）体外激酶实验验证磷酸化位点；3）107例ESCC组织芯片的免疫组化分析；4）4-硝基喹啉-1-氧化物（4NQO）诱导的小鼠食管癌模型；5）细胞源性异种移植（CDX）模型评估抑制剂疗效。

LIMK2 mediates centrosome clustering in cancer cells with centrosome amplification

研究发现癌细胞（KYSE150、MGC803等）存在显著的中心体扩增现象，而正常细胞（SHEE、GES-1等）仅维持两个中心体。过表达LIMK2可使正常细胞出现中心体扩增和聚集，敲除则导致62.2%的癌细胞失去聚集能力，形成多极纺锤体并引发G₂/M期阻滞。

LIMK2 promotes the growth of ESCC in vitro and in vivo

通过对107例ESCC样本分析发现LIMK2在癌组织中显著高表达。TCGA数据显示高LIMK2预示不良预后。体内实验显示，LIMK2敲除使4NQO诱导的小鼠食管肿瘤数量减少47%，Ki67阳性率降低。

LIMK2 interacts with MST4 and phosphorylates it at T178 residue

质谱分析发现LIMK2与MST4存在直接相互作用。双分子荧光互补（BiFC）实验证实二者在细胞质/核共定位。体外激酶实验证明LIMK2特异性磷酸化MST4的T178位点，该位点突变（T178A）会削弱其与下游NPM1的结合能力。

MST4 mediates the oncogenic effect of LIMK2 in ESCC

MST4敲除使癌细胞增殖率下降68%，而过表达则促进锚定非依赖性生长。救援实验证实MST4是LIMK2促癌效应的关键介质，其缺失可完全抵消LIMK2过表达带来的增殖优势。

MST4 interacts with NPM1 and phosphorylates it at Thr95

激酶实验首次确定MST4直接磷酸化NPM1的T95而非T199位点。T95A突变使磷酸化水平降低83%，导致中心体聚集缺陷，而磷酸化模拟突变体T95D则增强致癌活性。

NPM1-T95 phosphorylation promotes centrosome clustering

临床样本显示p-NPM1（T95）在ESCC组织中高表达。功能实验证实T95磷酸化是维持中心体聚集的必要条件，其缺失使多极纺锤体形成率增加5.7倍。

CRT0105950 inhibits LIMK2/MST4/NPM1 signaling pathway

小分子抑制剂CRT0105950在3小时内抑制LIMK1/2（Thr⁵⁰⁵/508）自磷酸化，6小时降低p-MST4（T178），24小时减少p-NPM1（T95）。60 mg/kg剂量可使CDX模型肿瘤体积缩小59%，且对正常细胞毒性显著低于传统抗有丝分裂药物。

这项研究不仅阐明了中心体聚集调控的新机制——LIMK2/MST4/NPM1信号轴，更重要的是开发出具有转化潜力的治疗策略。CRT0105950通过特异性靶向癌细胞中心体聚集通路，克服了传统抗有丝分裂药物的毒副作用，为包括ESCC、STAD、LIHC和LUSC在内的多种癌症提供了精准治疗新选择。研究建立的"激酶-激酶-底物"三级调控模型，为理解肿瘤细胞如何利用翻译后修饰逃逸中心体扩增带来的有丝分裂灾难提供了全新视角。