摘要：肝细胞癌（HCC）是全球主要的致死性癌症之一。中国患者的5年生存率仅为12%，形势尤为严峻。针对其高度的肿瘤异质性，研究人员已通过蛋白质组学技术取得了诸多研究进展，包括鉴定到与临床和分子特征相关的HCC亚型、识别出HCC中最突出的突变相关信号CTNNB和TP5
肝细胞癌（HCC）是全球主要的致死性癌症之一。中国患者的5年生存率仅为12%，形势尤为严峻。针对其高度的肿瘤异质性，研究人员已通过蛋白质组学技术取得了诸多研究进展，包括鉴定到与临床和分子特征相关的HCC亚型、识别出HCC中最突出的突变相关信号CTNNB和TP53等。
翻译后修饰（PTMs）在HCC的发展中起着关键作用，如乳酸化修饰（Nat Metab. 2023 Jan;5(1):61-79.）、巴豆酰化修饰（J Hepatol. 2024 Nov;81(5):847-861.）、泛素化修饰（Hepatology. 2024 Sep 30.）等相关研究提高了我们对HCC生物学的理解，并发掘了部分中国人群早期HCC的分子分型、发生机制与药靶。但这些PTMs尚未被完全表征并整合到HCC生物学的研究中，且他们在蛋白质结构中的具体分布和调控模式尚未被充分理解，这限制了我们对HCC复杂性的认识和治疗策略的探究。
12月28日，安徽医科大学第一附属医院团队在肿瘤领域权威期刊Molecular Cancer（IF=28）在线发表了一篇题为“Deciphering a profiling based on multiple post-translational modifications functionally associated regulatory patterns and therapeutic opportunities in human hepatocellular carcinoma”的最新研究成果。该研究提供了针对肝细胞癌的9种翻译后修饰全景图谱，详细揭示了肝细胞癌的多个翻译后修饰调控模式。景杰生物为该研究提供了蛋白组、乳酸化、琥珀酰化、巴豆酰化、β-羟基丁酰化、丙二酰化、N-糖基化、磷酸化、乙酰化、泛素化修饰组学技术支持。
该研究首先对18名HCC患者的肿瘤组织样本（来自12例HBV相关HCC患者和6例非HBV相关患者）和匹配的正常邻近组织进行了基于质谱的蛋白质组学和9种翻译后修饰组学分析。结果鉴定到7637种蛋白质、6535个乳酸化位点、5692个琥珀酰化位点、19713个巴豆酰化位点、6663个β-羟基丁酰化位点、3191个丙二酰化位点、4035个N-糖基化位点、28849个磷酸化位点、8098个乙酰化位点和21453个泛素化位点。
接下来，研究对上述蛋白质组学和9种翻译后修饰组学数据进行了全面解析，包括疾病相关位点及通路分析、功能性PTM修饰结构域分析、有效的写入酶（writer）/擦除酶（eraser）或激酶鉴定以及其他相关生物学解析：
研究发现，丙二酰化在阳性肿瘤和阴性肿瘤中变化最显著，且CYB5R3-K42丙二酰化是HBV相关HCC的一个特征。此外，研究在9种翻译后修饰类型中都鉴定到了12种蛋白质，他们都参与了细胞代谢过程，提示细胞代谢与翻译后修饰存在相互关联。进一步，研究发现大多数磷酸化位点位于固有无序区域（IDR）中，且主要发生于丝/苏/酪氨酸残基上，具有高特异性和低亲和力。而大多数酰化位点位于折叠区域。这表明PTM在HCC中的分布具有特异性，且与蛋白质的二级结构密切相关。此外，多组学数据整合分析显示，大多数PTM表现出与总蛋白质组一致的功能富集模式，磷酸化和巴豆酰化位点在p53、MYC和PI3K-AKT-mTOR通路中特别富集。通过对PTM修饰靶标进行蛋白质结构域分析，研究发现磷酸化和多个酰化修饰位点在含有RNA识别基序1（RRM1）结构域的蛋白质中富集，且RNA剪接是该蛋白质子集的关键特征。表明这些PTM可能在RNA识别和加工中发挥重要作用。此外，研究发现KAT8和HAT1在含有RRM1结构域的蛋白质中充当酰化写入蛋白，而CMGC激酶被鉴定为磷酸化驱动基因。为了进一步了解与这些修饰相关的功能机制，研究重点关注了含有RRM1的蛋白NCL，发现并证实了NCL蛋白的S67磷酸化修饰、K398和K646的酰化修饰具有协同作用，共同调节HCC中RNA的选择性剪接。揭示了PTM在RNA剪接中的重要作用，特别是在HCC中，这可能对肿瘤的发展和进展产生影响。图1 该研究模式图
综上所述，该研究系统分析并构建了针对18位肝细胞癌患者的肿瘤和配对正常组织样本中的蛋白质组学和9种主要翻译后修饰图谱，揭示了PTM在蛋白质二级结构中的分布偏好和调控模式，特别强调了磷酸化和酰化修饰在含有RRM1的蛋白质中的富集，以及它们在RNA剪接中的协同作用。总之，研究有助于我们更深入地了解HCC发展的分子机制，增强了我们对肝细胞癌异质性的理解，还可能为开发新的治疗策略和预后生物标志物提供了潜在靶点。
景杰评述
该研究通过构建一个全面的多修饰组学图谱，深入探究了肝细胞癌中多种翻译后修饰（PTMs）的分布和功能关联性，为理解HCC的复杂生物学机制提供了新的视角。
值得一提的是，本文用到的经典修饰+新型修饰的多修饰图谱研究策略，既综合了人们熟知的磷酸化、乙酰化及常规的信号通路等信息，又从新型修饰角度提高了研究的新颖性，从而可能挖掘出以往蛋白图谱未曾关注的生物学过程或重要靶标。这样的研究策略值得我们参考借鉴。
此外，本研究特别指出了PTMs在RNA剪接中的重要作用，这一发现不仅增进了我们对HCC中RNA加工机制的理解，也为开发针对RNA剪接过程的新型治疗策略提供了可能。
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参考文献：
Lao Y, et al. 2024. Deciphering a profiling based on multiple post-translational modifications functionally associated regulatory patterns and therapeutic opportunities in human hepatocellular carcinoma. Mol Cancer.
来源：景杰生物
