葛亮课题组与合作者揭示 RAS 突变肿瘤过程中特异性自噬的调控机制

摘要：细胞自噬是真核细胞中保守的降解性代谢通路，在维持细胞内稳态及生存起至关重要的作用，自噬的异常与诸多疾病的发生发展密切相关，例如癌症等。多年来，领域内的科学家一直在试图靶向自噬来治疗癌症。但目前尚未有特异性靶向自噬而治疗癌症的药物被成功开发，其重要原因是导致自噬

细胞自噬是真核细胞中保守的降解性代谢通路，在维持细胞内稳态及生存起至关重要的作用，自噬的异常与诸多疾病的发生发展密切相关，例如癌症等。多年来，领域内的科学家一直在试图靶向自噬来治疗癌症。但目前尚未有特异性靶向自噬而治疗癌症的药物被成功开发，其重要原因是导致自噬失调的具体分子事件，特别是癌症相关自噬和生理性自噬（如饥饿诱导的自噬）之间的差异尚未阐明。随着自噬在肿瘤发生发展过程中调控作用的研究，靶向自噬的肿瘤治疗逐渐变得重要，现在已经报道了通用靶向溶酶体（自噬）的药物氯喹作为肿瘤治疗的自噬通用药物，但是氯喹的非特异性会影响到很多生理过程，如会抑制机体基础自噬和机体的免疫系统，导致靶向自噬抑制肿瘤的临床应用遇到瓶颈。

2025 年 3 月 7 日，清华大学生命科学学院葛亮课题组、药学院张敏课题组与广州医科大学冯杜课题组携手合作，在《细胞研究》（Cell Research）杂志上上发表了题为「致癌性 RAS 通过 P38-ULK1-PI4KB 轴诱导一种独特形式的非经典自噬」（Oncogenic RAS Induces a Distinctive Form of Non-Canonical Autophagy Mediated by the P38-ULK1-PI4KB Axis）的研究论文。报道了 RAS 突变肿瘤过程中异常自噬的调控机制 (图 1)，并发现异常自噬的特有细胞器，揭示了靶向 PI4KB 磷酸化可以特异性抑制 RAS 突变肿瘤的发生发展。与传统自噬通用药物氯喹作用不同，Tat-Pep.1 促进 CD8+T 细胞的浸润。

图 1：RINCAA 调控机制

在该项研究中，研究者以 RAS 突变的癌症模型探索自噬在肿瘤中的详细分子机制。研究者发现了一种由 RAS 突变表达诱导的非经典自噬，命名为 RINCAA (RAS-Induced non-canonical autophagy via ATG8ylation)。与饥饿诱导的自噬相比较，RINCAA 受不同的自噬因子调控，形成 ATG8 家族蛋白（如 LC3 和 GABARAP）标记的多膜泡和多层结构的非经典自噬体结构，将其命名为 RIMMBA (RAS-induced multivesicular/multilaminar bodies of ATG8ylation)（图 2）。

图 2：电镜观察饥饿诱导的自噬体与 RAS 诱导的 RIMMBA

RINCAA 的一个显著特征是经典自噬通路中的 PI3K 被替换为 PI4KB。研究者鉴定了 P38-ULK1-PI4KB-WIPI2 级联信号控制这一过程，KRAS 激活下游 P38 通路，进一步促进 ULK1 的激活。激活的 ULK1 促进 PI4KB 在 S256 和 T263 位点磷酸化并促进 PI4P 的产生,WIPI2 作为 PI4P 效应器招募 ATG16L1/ATG12-ATG5 酯化复合体促进 ATG8ylation 和非经典自噬体的形成。

在 RAS 突变的肿瘤细胞系与结直肠癌病人中，PI4KB 在 S256 与 T263 位点的磷酸化水平均显著上调，表明 PI4KB 在 S256 与 T263 位点的磷酸化可能作为 RAS 突变肿瘤治疗的一个非经典自噬的特异性靶点。研究者设计并合成的 Tat-Pep1 底物肽可以靶向抑制 PI4KB 在 S256 与 T263 位点的磷酸化进而抑制 RINCAA 活性，最终抑制 KPC 胰腺癌模型的肿瘤生长, 延长 KPC 胰腺癌模型生存期，效果比自噬通用药物氯喹更好（图 3）。Tat-Pep1 底物肽靶向 RINCAA 的高特异性同时保持机体的免疫活性，奠定了 PI4KB 磷酸化可作为一种非常有潜力的靶向自噬的肿瘤治疗靶点。未来基于靶向 PI4KB 在 S256 和 T263 磷酸化的小分子药物也将为临床 RAS 突变肿瘤病人带来新的希望。

图 3：Tat-Pep1 抑制 KPC 小鼠肿瘤生长并延长其生存期

通讯作者为清华大学生命科学学院葛亮副教授、药学院张敏副教授和广州医科大学冯杜教授。清华大学生命科学学院博士后王晓娟、博士后李树林和广州医科大学 2021 级博士生林士茵（现为广州医科大学附属第二医院博士后）为论文第一作者。清华大学生命科学学院邓海腾教授为该研究提供了宝贵意见，清华大学生命科学学院蛋白质中心冷冻电镜平台工程师李英、博士后韩亚平、2018 级博士生王娟娟（已毕业）、2021 级博士生黄智颖以及 2019 级本科生詹童（已毕业）为该研究提供了诸多帮助；该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、新基石科学基金、中国博士后科学基金、清华大学笃实基金和清华大学水木学者项目的支持。

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