癌癥是導(dǎo)致全球人類死亡的主要原因之一。近年來，我國(guó)癌癥患者的發(fā)病率和死亡率也一直在上升，已成為嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題?；熕幬锸侵委熌[瘤的有效手段之一，然而提高藥物治療效率仍然是一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)，而細(xì)胞內(nèi)吞是攝取和遞送藥物的關(guān)鍵步驟。內(nèi)吞是指細(xì)胞攝取外部物質(zhì)的生物學(xué)過程，細(xì)胞膜將外部顆粒或液滴包裹成囊泡并遞送到相應(yīng)的細(xì)胞器。內(nèi)吞可分為不同類型，包括網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞、小窩蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞、快速內(nèi)吞作用、糖基磷脂酰肌醇錨定蛋白富集的早期內(nèi)吞作用、吞噬作用和巨胞飲等六種主要內(nèi)吞途徑。不同內(nèi)吞途徑的貨物攝取、分選和靶向遞送受到多種信號(hào)通路、細(xì)胞骨架和分子馬達(dá)等蛋白復(fù)合物的精確調(diào)控。這些過程既相對(duì)獨(dú)立又相互影響，圍繞細(xì)胞內(nèi)吞的調(diào)控仍有很多未解之謎。

   近日，東南大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院高山教授研究團(tuán)隊(duì)在Science Bulletin發(fā)表了題為《HUNK Inhibits Cargo Uptake and Lysosomal Traffic in the Caveolar Pathway via the AGAP3/ARF6》的研究論文，對(duì)激素上調(diào)的Neu相關(guān)激酶HUNK在內(nèi)吞過程中的調(diào)控機(jī)制進(jìn)行了深入研究。這項(xiàng)研究可能為今后癌癥和其他相關(guān)疾病的治療提供新的途徑。

 激素相關(guān)激酶(HUNK)是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮著多種角色。為了探索HUNK在癌中的分子功能，研究人員通過對(duì)敲除HUNK細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行京都基因與基因組百科全書（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）分析，發(fā)現(xiàn)HUNK可以影響細(xì)胞內(nèi)吞和內(nèi)體運(yùn)輸。通過對(duì)不同內(nèi)吞途徑的深入研究，研究人員發(fā)現(xiàn)，HUNK敲除細(xì)胞會(huì)促進(jìn)物質(zhì)（如牛血清白蛋白）的攝取，而且主要選擇性地抑制小窩蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞，并且依賴其激酶活性。小窩是細(xì)胞膜上50-100納米的洞穴樣凹陷，對(duì)細(xì)胞吸收和運(yùn)輸某些毒素、細(xì)菌、病毒、生長(zhǎng)因子和某些循環(huán)蛋白非常重要。同時(shí)，HUNK敲除細(xì)胞系中，內(nèi)體標(biāo)記物（Rab5、和Rab7）和溶酶體標(biāo)記物（LAMP1）的共定位表明敲除細(xì)胞中的早期內(nèi)體/晚期內(nèi)體/溶酶體遞送途徑增強(qiáng)，早期內(nèi)體向晚期內(nèi)體轉(zhuǎn)化加快，內(nèi)吞溶酶體的形成增加。通過超分辨顯微鏡和納米顆粒檢測(cè)技術(shù)等手段檢測(cè)發(fā)現(xiàn)HUNK敲除細(xì)胞中的溶酶體更大、更多，進(jìn)一步表明了HUNK敲除對(duì)內(nèi)吞溶酶體的形成具有促進(jìn)作用?；罴?xì)胞熒光影像也揭示了敲除細(xì)胞系中內(nèi)體的運(yùn)輸和融合的加快。分子機(jī)制的研究中，通過蛋白互作和體外磷酸化技術(shù)發(fā)現(xiàn)HUNK磷酸化AGAP3的絲氨酸396位點(diǎn)（S396）。AGAP3的磷酸化促進(jìn)了其在早期內(nèi)體中的定位，進(jìn)而導(dǎo)致ARF6的GTP水解，從而減少早期向晚期內(nèi)吞體的轉(zhuǎn)化，并最終降低了內(nèi)吞溶酶體的大小和數(shù)量。以白蛋白為貨物模型，在HUNK敲除細(xì)胞系中研究發(fā)現(xiàn)小窩更快地內(nèi)吞白蛋白，并實(shí)現(xiàn)了更好的溶酶體定位和降解。同時(shí)，HUNK敲減的結(jié)直腸癌細(xì)胞更高效地內(nèi)吞化療藥物白蛋白紫杉醇，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了更好的腫瘤殺傷，HUNK抑制劑和白蛋白紫杉醇的聯(lián)合也展現(xiàn)出更好的治療效果。

HUNK在結(jié)直腸癌細(xì)胞中調(diào)控小窩內(nèi)吞及貨物運(yùn)輸?shù)哪Ｊ綀D

   在前期研究中，高山教授團(tuán)隊(duì)在已兩篇關(guān)鍵性的論文中闡述了HUNK激酶在結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移中的作用。首先，在Cell Death & Disease（2023）雜志上的一篇研究《HUNK inhibits epithelial-mesenchymal transition of CRC via direct phosphorylation of GEF-H1 and activating RhoA/LIMK-1/CFL-1》中，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)HUNK激酶通過磷酸化GEF-H1，進(jìn)而激活RhoA/LIMK-1/CFL-1通路，從而抑制上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。接著，在BBRC（2023）期刊上發(fā)表的另一篇研究《Hypoxia inhibits HUNK kinase activity to induce epithelial-mesenchymal transition》中，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步找到了HUNK的激酶活性調(diào)控因素。這項(xiàng)研究揭示了HUNK在細(xì)胞缺氧環(huán)境下改變激酶活性，參與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化的調(diào)控。這兩項(xiàng)研究揭示了HUNK作為細(xì)胞缺氧環(huán)境和腫瘤轉(zhuǎn)移的重要調(diào)控因素。

   在兩項(xiàng)前期研究基礎(chǔ)上，本研究進(jìn)一步揭示了HUNK激酶在特異性調(diào)控小窩內(nèi)吞和貨物從內(nèi)吞到溶酶體遞送的新通路和分子機(jī)制，擴(kuò)展了我們對(duì)內(nèi)吞和內(nèi)體靶向運(yùn)輸?shù)恼J(rèn)知。這為通過小窩內(nèi)吞的藥物治療癌癥提供了新的理論基礎(chǔ)，進(jìn)而推動(dòng)藥物靶向技術(shù)的研究和應(yīng)用，為攻克癌癥等疾病提供了新的思路和方向。綜合而言，研究團(tuán)隊(duì)揭示了HUNK在結(jié)直腸癌中的多功能作用，為癌癥發(fā)送發(fā)展和治療提供了新的靶點(diǎn)和理論依據(jù)。

   本論文第一作者為東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院蔣思遠(yuǎn)副教授，通訊作者為東南大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院高山教授。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持。（生科院）

   論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2095927323008277?via%3Dihub