Cell Death Differ | 邊學(xué)利團(tuán)隊(duì)揭示PKCδ-磷酸化觸發(fā)SUMO化穩(wěn)定G6PD重塑代謝促進(jìn)肝癌氧化應(yīng)激生存與化療抵抗新機(jī)制

肝癌（Hepatocellular Carcinoma，HCC）是臨床常見(jiàn)的高致死性惡性腫瘤，其治療面臨代謝適應(yīng)性強(qiáng)、易產(chǎn)生化療耐藥等重大挑戰(zhàn)。代謝重編程是腫瘤細(xì)胞應(yīng)對(duì)惡劣微環(huán)境的核心策略，腫瘤在快速增殖過(guò)程中產(chǎn)生大量氧化損傷風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，又必須精準(zhǔn)地維持氧化還原平衡，這種“踩鋼絲”式的生存模式背后，隱藏著癌細(xì)胞獨(dú)特的適應(yīng)機(jī)制。作為磷酸戊糖途徑（PPP）的“守門人”，葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（G6PD）是提供抗氧化“彈藥”NADPH和合成原料核糖-5-磷酸的關(guān)鍵酶。然而，在充滿氧化應(yīng)激的腫瘤微環(huán)境中，肝癌細(xì)胞究竟如何迅速、動(dòng)態(tài)地穩(wěn)住G6PD這顆“棋子”，從而在化療等極端壓力下化險(xiǎn)為夷？ 這一直是未被解開的謎題。

近日，南昌大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院邊學(xué)利團(tuán)隊(duì)在Cell Death & Differentiation在線發(fā)表了題為SUMOylation-stabilized G6PD orchestrates metabolic rewiring for oxidative stress survival and chemoresistance in HCC via aPKCδ-phosphorylation trigger的研究論文。該研究揭示了一條由氧化應(yīng)激直接觸發(fā)的“磷酸化-SUMO化”級(jí)聯(lián)信號(hào)通路，它像一套精密的“雙重鎖控系統(tǒng)”，通過(guò)對(duì)G6PD進(jìn)行逐級(jí)修飾，將其穩(wěn)定并激活，從而重塑代謝流，驅(qū)動(dòng)肝癌在氧化脅迫下存活并導(dǎo)致嚴(yán)重的化療耐藥。這一發(fā)現(xiàn)為破解肝癌代謝適應(yīng)機(jī)制提供了全新視角，并指向了極具潛力的治療新靶點(diǎn)。

研究團(tuán)隊(duì)首先發(fā)現(xiàn)，氧化應(yīng)激（H?O?、甲萘醌亞硫酸氫鈉或基質(zhì)脫離）能夠顯著上調(diào)肝癌細(xì)胞G6PD蛋白水平并增強(qiáng)其酶活性，且蛋白提高不依賴轉(zhuǎn)錄調(diào)控，而是通過(guò)抑制泛素-蛋白酶體途徑實(shí)現(xiàn)的。為尋找上游調(diào)控激酶，團(tuán)隊(duì)通過(guò)免疫沉淀聯(lián)合質(zhì)譜分析，鑒定出蛋白激酶Cδ（PKCδ）是G6PD的關(guān)鍵相互作用蛋白。功能實(shí)驗(yàn)表明，PKCδ的激酶活性對(duì)于氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的G6PD穩(wěn)定化和二聚體形成至關(guān)重要。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PKCδ直接磷酸化G6PD第236位蘇氨酸（T236），且該位點(diǎn)在物種間高度保守。T236A突變體不僅穩(wěn)定性下降、泛素化水平升高，而且對(duì)氧化應(yīng)激和PKCδ過(guò)表達(dá)均不再響應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)確立了T236磷酸化是連接氧化應(yīng)激信號(hào)與G6PD功能調(diào)控的關(guān)鍵分子開關(guān)。

那么磷酸化如何具體調(diào)控G6PD？研究團(tuán)隊(duì)敏銳地注意到，質(zhì)譜篩選中SUMO化E2結(jié)合酶Ubc9同樣是G6PD的相互作用蛋白。實(shí)驗(yàn)證實(shí)G6PD是SUMO化的真實(shí)底物，且氧化應(yīng)激可顯著增強(qiáng)其SUMO化水平。更重要的是，PKCδ抑制或T236A突變均徹底阻斷氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的G6PD SUMO化，表明T236磷酸化是SUMO化的前提條件。通過(guò)篩選去SUMO化酶（SENP家族），團(tuán)隊(duì)鎖定SENP1是逆轉(zhuǎn)G6PD SUMO化的主要酶。機(jī)制上，T236磷酸化通過(guò)空間位阻效應(yīng)削弱了G6PD與SENP1的結(jié)合。換言之，磷酸化像一把“鎖”，將負(fù)責(zé)去除SUMO修飾的SENP1拒之門外，從而為鄰近的K238位點(diǎn)SUMO化創(chuàng)造了條件。

為探究這一修飾軸的病理生理意義，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了內(nèi)源G6PD敲低后回補(bǔ)野生型（rWT）或SUMO化缺陷突變體（rK238R）的肝癌細(xì)胞模型。代謝組學(xué)和13C-葡萄糖示蹤實(shí)驗(yàn)顯示，rK238R細(xì)胞中磷酸戊糖途徑通量顯著下降，表現(xiàn)為核糖-5-磷酸、NADPH和6-磷酸葡萄糖酸水平降低。相應(yīng)地，突變細(xì)胞中GSSG/GSH和NADP?/NADPH比值升高，H?O?誘導(dǎo)的ROS累積加劇，且對(duì)氧化應(yīng)激和基質(zhì)脫離誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡更為敏感。值得注意的是，同時(shí)補(bǔ)充NAC（抗氧化劑）和核苷酸前體可完全挽救rK238R細(xì)胞的增殖缺陷，證實(shí)G6PD通過(guò)氧化還原和核苷酸合成兩條路徑支持腫瘤生長(zhǎng)。在治療層面，K238R突變顯著增敏肝癌細(xì)胞對(duì)順鉑的殺傷效應(yīng)。機(jī)制上，順鉑化療本身即可誘導(dǎo)G6PD的T236磷酸化和K238 SUMO化，提示化療藥物激活了這條促生存通路。而PKCδ的藥理學(xué)抑制（rottlerin或BJE6-106）或基因敲低均能與順鉑或H?O?產(chǎn)生協(xié)同殺傷效應(yīng)。在皮下移植瘤和原位肝癌模型中，rK238R腫瘤生長(zhǎng)顯著慢于rWT對(duì)照，且順鉑治療進(jìn)一步放大這一差異。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步分析了83例臨床肝癌患者的組織芯片，發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中總G6PD和磷酸化T236（pT236）水平均顯著高于癌旁組織，且兩者表達(dá)呈正相關(guān)。生存分析顯示，高表達(dá)G6PD或pT236的患者總體生存期顯著縮短。多因素Cox回歸分析表明，在調(diào)整年齡、性別和腫瘤分級(jí)后，高G6PD表達(dá)和高pT236表達(dá)仍是獨(dú)立的預(yù)后不良因素。這提示pT236不僅是G6PD激活狀態(tài)的生物標(biāo)志物，更是肝癌侵襲性的預(yù)后指標(biāo)。

該研究系統(tǒng)闡明了一條由氧化應(yīng)激觸發(fā)、PKCδ介導(dǎo)的“磷酸化-SUMO化”級(jí)聯(lián)信號(hào)，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)控G6PD的穩(wěn)定性與活性，重塑肝癌細(xì)胞的磷酸戊糖途徑代謝，使其在氧化脅迫下得以生存并產(chǎn)生化療耐藥。這一發(fā)現(xiàn)將代謝酶翻譯后修飾的crosstalk與腫瘤微環(huán)境應(yīng)激適應(yīng)直接聯(lián)系起來(lái)，拓展了人們對(duì)腫瘤代謝可塑性的認(rèn)知。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41418-026-01802-w

制版人：十一

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