项目文章Cancer Lett (IF 9.756) | 天津医科大学肿瘤医院通过乙酰化修饰组学探秘结肠癌转移新机制

继发部位转移仍然是结肠癌相关死亡的主要原因，也是结肠癌治疗的主要障碍。因此，进一步研究转移性结肠癌的作用机制，寻找潜在的治疗靶点具有重要而紧迫的意义。组蛋白转移酶和组蛋白去乙酰化酶(HDACs)是广泛表达的酶，负责可逆和动态的蛋白乙酰化，HDAC6是18种哺乳动物HDACs中唯一的成员。在许多肿瘤中，HDAC6的过表达增加了细胞运动性，并与肿瘤原发期的晚期和预后不良有关，这些发现为HDAC6与肿瘤转移有关的观点提供了强有力的证据。AKAP12 (a激酶锚定蛋白12)是AKAPs家族成员，以时空方式组装信号通路和细胞骨架蛋白，而至少50%的结肠癌患者中AKAP12表达减少或丢失。已有研究表明AKAP12是一种肿瘤/转移抑制因子。然而，AKAP12去乙酰化在结肠癌转移中的调控机制和作用尚不清楚。

2022年9月，天津医科大学肿瘤医院李慧教授团队于Cancer Letters (IF 9.756)发表了题为“HDAC6-dependent deacetylation of AKAP12 dictates its ubiquitination and promotes colon cancer metastasis “文章，其研究了在HDAC6介导的结肠癌转移中，AKAP12去乙酰化的机制和功能意义。通过乙酰化修饰组学、蛋白免疫印迹等技术方法，研究表明AKAP12是HDAC6新的相互作用物和底物，并揭示了一种新的机制，即HDAC6通过调节 AKAP12去乙酰化以及泛素化介导的降解来促进结肠癌转移。其中，中科新生命为该研究提供了乙酰化修饰组学服务。

细胞：HCT-116，SW480，HEK293T

小鼠：BALB/C裸鼠

组织：人原发性结肠癌组织和癌旁组织

通过对转移性结肠癌数据进行GEO（Gene Expression Omnibus）分析，发现与没有远处转移的组织相比，远处转移的组织中HDAC6 mRNA显著升高。之后研究者使用免疫组化实验来探究HDAC6在人结肠癌组织中蛋白水平的表达。结果表明，70例转移性结肠癌标本中，68.57%的肿瘤表达高水平的HDAC6蛋白，而在非转移性人群中，HDAC6高表达仅为39.22%。接下来，研究者进一步探究了HDAC6在体外对结肠癌细胞运动的影响，发现使用HDAC6去乙酰化酶抑制剂以及敲除HDAC6 均能在未改变细胞活力的情况下，显著抑制人结肠癌细胞系HCT-116、SW480和HCT-15的细胞迁移和侵袭能力。此外，在裸鼠肝转移模型中的研究表明，HDAC6高表达与结肠癌的转移密切相关。

图1 HDAC6与结肠癌转移高度相关

研究人员观察到HDAC6过表达不仅能够导致AKAP12去乙酰化，还能致使其蛋白水平降低。因此研究人员探究了HDAC6降低AKAP12表达是否受到蛋白酶体降解的调节，以及AKAP12 中是否存在乙酰化和泛素化串扰。研究表明，HDAC6是通过泛素化-蛋白酶体降解途径诱导AKAP12表达降低，由此研究者推测由HDAC6启动的一个潜在乙酰化和泛素化串扰码可能参与AKAP12蛋白稳定性的调控。在上面讲到，K526/K531是HDAC6对AKAP12去乙酰化作用的两个主要位点。因此，研究者检测了这两个乙酰化位点是否参与蛋白酶体降解过程。结果显示，HDAC6介导的AKAP12在K531处去乙酰化是其泛素化依赖性降解的原因。紧接着，研究人员通过western blot对65例结肠癌患者的生物样本进行了分析，发现在结肠癌组织中，相较于HDAC6低表达组，HDAC6高表达组中AKAP12低表达患者的比例显著增加，而在相邻正常结肠组织中，这一比例相似。这些结果表明，人结肠癌标本中HDAC6水平与AKAP12水平之间可能存在负相关。

有研究表明AKAP12在抑制肿瘤转移中起着重要作用，为了深入了解稳定表达AKAP12在HDAC6介导的细胞运动中的意义，研究者通过敲除HDAC6及沉默表达AKAP12进行研究。结果表明，HDAC6的敲除导致细胞活力显著下降，而抑制AKAP12的表达则能增加细胞活力，这些数据强调了稳定表达的AKAP12在HDAC6介导的细胞运动中的重要性。此外，有明确证据表明AKAP12是PKC的主要底物，因此研究者评估了在HDAC6和AKAP12共沉默的细胞中观察到的被拯救的细胞的活力是否与PKC亚型活性的改变有关。研究结果显示，在HDAC6缺失情况下，生长细胞显示出磷酸化PKC α、β、δ、λ和ϛ蛋白水平的降低，而进一步敲除AKAP12则使PKC信号通路重新激活。以上表明，稳定表达的AKAP12是HDAC6介导细胞运动增强所必需的，且与PKC信号的激活部分相关。