ASB11

▎药明康德内容团队编辑  胰腺癌是实体瘤中最为凶险的癌症类型之一。由于其有着极高的死亡率，也被赋予了“癌症之王”的称号。在胰腺癌中，胰腺导管腺癌（PDAC）是最常见的病理类型，但许多在其他癌症中取得较好效果的化疗或者免疫疗法策略，对PDAC基本无能为力。一些研究显示，即使在化疗基础上补充例如PD-1抑制剂的免疫疗法，也基本不会提升治疗额外收益。为了提供更好的胰腺癌治疗手段，科学家需要对胰腺癌的遗传和分子机制有着更深的了解。过往研究表明，胰腺癌的发生、发展与关键基因的异常改变密切相关，超过90%的胰腺癌患者具有致癌KRAS突变。此外，胰腺癌还能检测到CDKN2A、TP53、SMAD4等抑癌基因的缺失突变，这些突变能与KRAS的活化发生协同作用，共同促进胰腺癌的发生发展。图片来源：123RF除了基因层面，近年来的许多研究还发现蛋白质的拟素化（neddylation）修饰通路在多种肿瘤中被过度激活，并促进肿瘤的发生、发展和转移。拟素化是一种调节蛋白活性、功能的蛋白翻译后修饰，拟素化修饰的生理性底物为Cullin家族蛋白（CUL蛋白）。目前一种已知的通路是，拟素化耦联酶UBE2F与连接酶SAG发挥了协同作用，导致CUL5发生拟素化修饰，从而激活泛素连接酶CRL5的活性，最终促进底物蛋白泛素化降解。孙毅教授团队前期的研究发现SAG在胰腺癌组织过度表达并与患者不良预后有着正相关的联系；在KRAS诱导的小鼠胰腺癌组织中，敲除Sag基因，能抑制KRAS驱动的PDAC形成。这些研究结果提示：UBE2F-SAG-CUL5-CRL5这条通路可能在胰腺癌的发生发展中起推动作用，但其具体的分子机制尚不清楚。浙江大学医学院附属第二医院肿瘤研究所/浙江大学转化医学研究院孙毅教授团队在Developmental Cell杂志上发表了题为The UBE2F-CRL5ASB11-DIRAS2 axis is an oncogene and tumor suppressor cascade in pancreatic cancer cells的研究论文，发现了UBE2F在KRAS诱导的胰腺癌中发挥促癌作用，为治疗胰腺癌提供了新的靶点。 研究提到的DIRAS2是DIRAS家族成员之一，与致癌的RAS家族基因不同，DIRAS家族成员的GTP酶活性较低，且主要以GTP结合形式存在，它们无法与RAF的RAS结合域相互作用，也不能激活MAPK信号通路。之前尚不清楚DIRAS2是否以及如何调控携带KRAS突变的胰腺癌细胞的生长和增殖，以及与KRAS G12D诱导的胰腺肿瘤的发生发展有何关联。该研究中，作者通过构建KRAS G12D诱导的PDAC小鼠模型来探索这一问题。他们发现，在该模型中敲除UBE2F，可以抑制cerulein（一种胆囊收缩素）诱导的胰腺炎，并显著延缓了胰腺腺泡细胞导管化及转变为胰腺上皮内瘤变的进程。因此，UBE2F明显具有促进胰腺癌发展的作用。而进一步的实验表明，与UBE2F相反，DIRAS2则是一个胰腺癌的抑制蛋白。▲研究机制模式图（图片来源：参考资料[1]）具体到分子机制上，UBE2F能与SAG共同作用激活CRL5 E3连接酶，随后CRL5通过底物识别成员ASB11募集新的底物蛋白DIRAS2，促进其泛素化修饰和降解，从而激活下游的MAPK/c-MYC信号通路，促进胰腺肿瘤的发生和发展。综上来看，UBE2F是通过激活CRL5，促进对抑癌蛋白DIRAS2的泛素化降解，从而在KRAS G12D诱导的胰腺癌中发挥促癌作用。如果同时敲除UBE2F和DIRAS2，那么原本UBE2F敲除带来的抑癌效果也不复存在。另外，作者用胰腺癌组织芯片染色分析发现：UBE2F和DIRAS2的高表达与胰腺癌患者的不良预后分别呈正、负相关。总之，该研究通过体外细胞实验和小鼠体内实验证明了UBE2F是KRAS G12D诱导的胰腺肿瘤发生过程中的重要协同基因。因此，UBE2F-CRL5ASB11-DIRAS2轴有望成为PDAC的有效靶点，为研发新的胰腺癌疗法提供了依据。此外，通过分析UBE2F和DIRAS2的水平，还有可能判断胰腺癌患者的预后情况。本文第一作者为华中科技大学附属协和医院肿瘤中心主治医师昌喻，浙江大学转化医学研究院博士生陈乾为共同第一作者。浙江大学医学院附属第二医院肿瘤研究所和浙江大学转化医学研究院孙毅教授为本文的通讯作者。参考资料：[1] Chang Y, Chen, Q., Li, H., Xu, J., Tan, M., Xiong, X. and Sun, Y. (2024) The UBE2F-CRL5ASB11-DIRAS2 axis is an oncogene and tumor suppressor cascade in pancreatic cancer cells. Developmental Cell 59, 1–16 May 20, 2024 https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1016/j.devcel.2024.03.018本文来自药明康德内容微信团队，欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系wuxi_media@wuxiapptec.com。免责声明：药明康德内容团队专注介绍全球生物医药健康研究进展。本文仅作信息交流之目的，文中观点不代表药明康德立场，亦不代表药明康德支持或反对文中观点。本文也不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。更多推荐点个“在看”再走吧~

引言UBE2F是一种类化E2，通过与拟素化修饰E3 RBX2/SAG偶联，使CUL5类化激活cullin-RING连接酶。UBE2F是否以及如何控制胰腺肿瘤发生以前是未知的。2024年4月3日，浙江大学孙毅团队在Developmental Cell 在线发表题为“The UBE2F-CRL5ASB11-DIRAS2 axis is an oncogene and tumor suppressor cascade in pancreatic cancer cells”的研究论文，该研究发现UBE2F对于KRAS突变的人胰腺癌细胞的生长是必不可少的。在小鼠KrasG12D胰腺导管腺癌(PDAC)模型中，Ube2f缺失抑制了蓝蛋白诱导的胰腺炎，以及腺泡到导管化生(ADM)和胰腺上皮内瘤变的进展。从机制上讲，Ube2f缺失通过阻断Diras2 (CRL5ASB11 E3连接酶的底物)的泛素化使Mapk-c-Myc信号失活。生物学上，DIRAS2抑制了携带突变KRAS的人胰腺癌细胞的生长和存活，而DIRAS2缺失在很大程度上挽救了Ube2f缺失诱导的表型。综上所述，Ube2f和Diras2在小鼠KrasG12D PDAC模型中分别发挥肿瘤促进或肿瘤抑制作用。UBE2F-CRL5ASB11轴可以作为胰腺癌的有效靶标，而UBE2F或DIRAS2的水平可以作为PDAC患者的预后生物标志物。胰腺导管腺癌(Pancreatic ductal adencarcinoma, PDAC)分别是美国和中国癌症死亡的第四大或第五大原因，是最致命的人类恶性肿瘤之一，5年生存率仅为3%-5%，主要原因是诊断较晚和有效治疗有限。慢性胰腺炎是PDAC发生的重要危险因素，在胰腺炎期间，炎症触发腺泡细胞的部分去分化，以获得导管上皮的身份，这种转化被称为腺泡到导管化生(ADM)。在小鼠胰腺上皮内瘤变(mPanIN)形成和PDAC肿瘤形成之前，在小鼠KrasG12D PDAC模型中重现，当胰腺炎诱导时，mPanIN的形成加速。泛素化修饰是一种可逆的翻译后修饰，将NEDD8(神经前体细胞-表达发育下调8)偶联到目标底物的赖氨酸残基上，由NAE (NEDD8激活酶)E1、两种E2中的一种UBE2M/UBC12(泛素偶联酶E2M)或UBE2F(泛素偶联酶E2F)以及几种E3连接酶之一催化。包括RBX1 (RING Box蛋白1)和SAG(凋亡敏感基因)/RBX2 (RING Box蛋白2)。cullin-RING连接酶(CRL)的Cullin亚基是最具特征的生理底物Cullin类泛素化是激活CRLs的必要条件，主要包括CRLs、CRL4A、CRL4B和CRL5，它们通过泛素-蛋白体系统(Ubiquitin-Proteosome System, UPS)使约20%的细胞蛋白泛素化并降解。ube2fe2与E3 SAG/RBX2偶联可类化Cul5并激活CRL5, CRL5由支架Cul5、接头蛋白伸长蛋白B/C、环蛋白SAG/RBX2和底物泛素化和降解的底物结合亚基组成另一方面，UBE2M E2与RBX1偶联，对cullins 1-4进行拟素化，并激活CRLs1-4，使其泛素化并降解许多底物。由于NEDD8和拟素化修饰E2和E3酶的过度表达，拟素化通路在多种人类癌症中被过度激活，更重要的是，拟素化修饰途径的过度激活与癌症患者的不良生存呈正相关。前期研究表明，在肺癌中，NEDD8、NAE1、UBE2M/UBC12、UBE2F、和SAG/RBX2过表达，与癌症患者生存不良相关。在胰腺癌中，NEDD8、NAE1、SAG过表达与患者生存不良呈正相关。此外，最近使用胰腺特异性SAG转基因和敲除小鼠模型的研究表明，SAG是KrasG12D诱导的PDAC发展所必需的。尽管有报道称UBE2F在几种癌症中发挥促进生长的作用，但UBE2F是否以及如何在体外调节KRAS突变的胰腺癌细胞的生长和存活以及体内胰腺肿瘤的发生，此前尚不清楚。模式图（Credit: Developmental Cell）DIRAS2是DIRAS家族中一个研究较少的成员，该家族有三个成员，与促癌RAS GTPasas具有30%-40%的氨基酸同源性与大多数致癌RAS家族基因不同，DIRAS家族成员具有低水平的GTPase活性，并且主要以GTP结合形式存在。它们不能与RAF的RAS结合域相互作用，也不能刺激丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)。最近的一项研究表明，DIRAS3直接结合RAS并破坏RAS簇以阻断RAS/ MAPK信号。然而，DIRAS2是否以及如何调节KRAS突变或KrasG12D诱导的胰腺肿瘤发生的胰腺癌细胞的生长和存活尚不清楚。此外，在KRAS突变的胰腺癌细胞中，E3连接酶如何调节DIRAS2的稳定性仍然是未知的。该研究报道了UBE2F在体外促进KRAS突变的胰腺癌细胞的生长和存活，以及体内从ADM到mPanINs的肿瘤进展。在机制上，UBE2F与SAG/RBX2偶联以拟素化Cul5激活CRL5，从而泛素化并降解DIRAS2。该研究将ASB11定性为CRL5的底物受体，使DIRAS2失活。重要的是，该研究发现在KrasG12D PDAC模型中，Ube2f缺失引起了Diras2的积累，从而抑制了肿瘤的进展，而Diras2缺失则促进了这一过程，并恢复了Ube2f缺失的抑制作用，表明了Diras2的因果作用。最后，还发现在胰腺癌组织中，高UBE2F和低DIRAS2水平与较差的患者生存率相关。因此，该研究验证了UBE2F-CRL5ASB11是KRAS突变PDAC的一个有吸引力的药物靶点。原文链接https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1016/j.devcel.2024.03.018责编|探索君排版|探索君文章来源|“iNature”End往期精选围观一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版）热文Nature | 破除传统：为何我们需要重新思考肿瘤的命名方式热文Nature | 2024年值得关注的七项技术热文Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望热文CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述