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胃癌新靶点：南京医科大学尤强组揭示琥珀酰化修饰在胃癌中的重要调控机制
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景杰学术 | 报道 赖氨酸琥珀酰化是一种新兴的蛋白质翻译后修饰，由芝加哥大学赵英明教授团队发现，并于2010年在Nature chemical biology上发表相关文章[1]。近年来，琥珀酰化修饰已获得越来越多的关注。乳酸脱氢酶A（LDHA）是有氧糖酵解的关键酶，在胃癌（GC）、食管癌、胰腺癌等多种肿瘤中均高表达，而这也往往与不良预后和高转移率有关，因此有望成为预防和治疗肿瘤的新靶点。然而，赖氨酸琥珀酰化在GC中的作用以及其与LDHA的关系仍未被发掘。 2020年8月，南京医科大学尤强团队在J Exp Clin Cancer Res (IF=7.068) 发表题为"Lysine-222 succinylation reduces lysosomal degradation of lactatedehydrogenase a and is increased in gastric cancer"的文章[2]，揭示了由K63泛素化的LDHA与SQSTM1结合介导的LDHA降解的溶酶体通路，同时表明了赖氨酸琥珀酰化的新作用以及LDHA在GC中上调的机制。本研究的琥珀酰化修饰组学由景杰生物提供技术服务。
文章速读 1、胃癌组织与相邻正常组织之间的蛋白质琥珀酰化存在显著差异为了了解蛋白质翻译后修饰对胃癌组织的影响，作者分别对胃癌组织和正常组织（样本策略）进行LC-MS/MS分析（质谱策略），进而定量分析了蛋白质赖氨酸琥珀酰化水平。结果表明，胃癌组织和对照组存在许多蛋白质和Ksuc位点的差异表达，包括56个上调位点和127个下调位点。 图1 人类GC中赖氨酸琥珀酰化的蛋白质组量化分析2、LDHA在GC中上调，并在K222上高度琥珀酰化因为LDHA在许多肿瘤组织中都是高水平表达，所以作者研究了GC组织与对照组中LDHA的水平，结果发现GC组织中LDHA的蛋白表达水平比正常组织高。质谱分析表明，GC组织中K222上的LDHA被琥珀酰化，其中LDHA琥珀酰化水平是相邻正常组织的1.42倍。作者进一步研究发现，GC组织中K222suc-LDHA的水平明显高于邻近的正常组织。 图2 LDHA在GC中K222处高度表达和琥珀酰化3、LDHA在溶酶体中通过与SQSTM1结合而被降解人LDHA蛋白中存在许多泛素化位点，其中也包括K222位点。为了确定K222琥珀酰化是否会影响LDHA的泛素化，作者构建了标记LDHA质粒转染AGS细胞，并且利用相关抗体检测其泛素化水平。WB结果显示，LDHA的泛素化水平与K222的琥珀酰化无明显关联。随后作者利用自噬溶酶体通路的两种抑制剂（氯喹、BafA1）来处理LDHA过表达的AGS细胞。结果发现，实验组LDHA表达水平有了显著的升高。这些结果表明，LDHA确实是由自噬溶酶体通路降解的。泛素蛋白酶体通路和自噬溶酶体通路并非完全相互独立，SQSTM1就是这两个通路中的联系之一。作者随后进行了免疫共沉淀、WB、PLA等实验，结果证明LDHA可以与SQSTM1相互作用。 图3 LDHA通过与SQSTM1结合使溶酶体降解4、K222suc通过减少K63泛素化的LDHA与SQSTM1的结合，增加LDHA的水平为了研究K222suc对LDHA稳定性的影响，作者利用蛋白合成抑制剂CHX、蛋白酶体抑制剂MG132以及氯喹、BafA1处理了相应的细胞。实验结果表明，CHX处理后，K222E蛋白水平稳定而LDHA、K222R的水平显著下降。MG132处理则使K222E表达升高，而LDHA、K222R的水平无明显变化。氯喹、BafA1处理使三者均升高。这些结果表明，K222E在细胞中积累，K222suc可以抑制LDHA的溶酶体降解。随后，作者发现K222E能与SQSTM1结合，但LDHA与SQSTM1的相互作用比K222E强得多。此外，K63连接的泛素化促进了LDHA与SQSTM1的结合。这些结果表明，K63连接的LDHA泛素化通过促进其与SQSTM1的结合而导致其降解，而K222上的琥珀酰化通过减少其与SQSTM1的相互作用而抑制LDHA的降解。 图4 K222suc可以减少K63-泛素化的LDHA与SQSTM1的结合，从而减少其降解 综上，本篇研究不仅揭示了赖氨酸琥珀酰化的新作用以及LDHA在胃癌中上调的机制，也为未来临床上胃癌的治疗提供了指导意义。 本研究的琥珀酰化修饰组学由景杰生物提供技术服务，感谢南京医科大学尤强团队的信任与支持！ 琥珀酰化修饰琥珀酰化 (Succinylation) 是指琥珀酰基供体通过酶学等方式将琥珀酰基团共价结合到赖氨酸残基的过程。相比于甲基化和乙酰化，琥珀酰化修饰能够引发更多的蛋白质特性的改变。 常见的琥珀酰转移酶：P300、KAT2A、CPT1A 常见的去琥珀酰化酶：SIRT5、SIRT7 琥珀酰化广泛参与代谢调节、表观遗传、信号转导等众多生物学过程，与肿瘤、心血管系统疾病、炎症等疾病密切相关。  琥珀酰化参考应用与案例  蛋白质琥珀酰化修饰参与炎症反应的调控 2018-03-19  PNAS：定量蛋白质修饰组学揭示Sirt5和琥珀酰化在心脏生理功能中的重要作用 2016-11-07  水生所肖武汉组揭示SIRT5和琥珀酰化在抗病毒先天免疫中的功能 2020-04-24  琥珀酰化修饰研究再获突破，深入揭示琥珀酰化修饰在水稻种子发育中的调控机制 2019-10-28  琥珀酰化修饰组学捷报再传，赵国屏院士团队揭示链霉菌蛋白质合成和碳代谢调控机制 2019-07-31  琥珀酰化修饰组学又一华篇，林向民组研究揭示鱼类病原体嗜水气单胞菌的代谢调控机制 2019-06-10  参考文献：1. Zhihong Zhang, et al., 2010. identification of lysine succinylation as a new post-translational modification. Nature Chemical Biology. 2. Xiang Li, et al., 2020. Lysine-222 succinylation reduces lysosomal degradation of lactate dehydrogenase a and is increased in gastric cancer. J Exp Clin Cancer Res. 本文由景杰学术团队报道，欢迎转发到朋友圈。如有转载、投稿、等其他合作需求，请文章下方留言，或添加微信ptm-market咨询。 #关注领取新人福利，下载最近三年影响因子（后台发送关键词“新人”）
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