中山大学发现“癌中之王”胰腺癌转移的调控新机制

日前，中山大学殷晓煜、倪绪皓及赵蔚在知名期刊《Cell Death & Differentiation》上发表了题为“SUMO specific peptidase 3 halts pancreatic ductal adenocarcinoma metastasis via deSUMOylating DKC1”的研究论文，该研究表明SUMO特异性肽酶3通过去SUMO化DKC1阻止胰腺导管腺癌转移。

研究背景

胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC)是常见的胰腺癌，其5年总生存率(OS)较差(约为9%)，成为癌症相关死亡的常见原因。手术切除仍是PDAC有效的治疗方法。然而，由于局部进展或远处转移，确诊时只有20%的患者有手术机会。在过去的几十年里，尽管诊断方法、围手术期管理、放疗技术和全身治疗的进步丰富了PDAC治疗的武器库，但仅取得了适度的进展。因此，寻找提高PDAC患者生存率的有效途径势在必行。

翻译后修饰(PTMs)，包括磷酸化、甲基化、泛素化和SUMO化，在调节蛋白质的成熟、降解、结构形成和亚细胞分布中发挥重要作用，从而丰富蛋白质功能和调控网络。在过去的几十年里，SUMO通路在介导肿瘤进展中的作用被广泛报道。在PDAC中，SUMO通路被报道与MYC过度激活和患者预后不良相关。此外，在PDAC中研究了一种新的靶向SEA的SUMO抑制剂的治疗潜力，结果表明抗肿瘤免疫是通过减弱SUMO途径引起的。然而，SUMO介导的促肿瘤作用的详细机制仍然知之甚少。

伪尿嘧啶合成酶(DKC1)基因早在先天性角化不良症(DC)中被发现。近年来，许多研究表明，DKC1的失调与脑、肺、乳腺、肝、结肠等多种人类癌症患者的肿瘤生长转移及预后有关。

本研究中，研究人员通过体内转移模型筛选SUMO特异性蛋白酶，确定了SENP3是PDAC的转移抑制剂。此外，SENP3在PDAC组织中的表达降低，与患者预后良好相关。进一步研究发现，DKC1过表达可能会破坏SENP3的抗转移作用，高水平的DKC1预示PDAC患者预后较差。

研究过程

虽然SUMO通路在胰腺导管腺癌(PDAC)中的重要作用已在几篇文献中得到证实，但SUMO介导的调节的分子驱动因素仍未完全了解。研究人员进行了shRNA筛选，以确定可以调节PDAC转移的候选基因。为了进一步证实研究结果的临床重要性，研究人员使用在线GEPIA2数据集分析了每种特异性肽酶（SENP）对预后的影响，结果显示只有SENP3与PDAC患者的预后具有良好的相关性。进一步分析表明，这些有利的结果可能归因于SENP3表达较高的患者的基因突变(如KRAS和TP53)负担较低。

接下来，研究人员尝试确定SENP3蛋白在人类PDAC组织微阵列(TMA)中的表达，免疫组织化学(IHC)结果显示，与正常组织相比，PDAC标本中的SENP3蛋白表达下调。同样，研究人员也通过免疫印迹法测定了PDAC和配对的中心非肿瘤组织中的SENP3水平，发现PDAC中SENP3的表达明显降低。此外，与对照组相比，IHC评分较高的患者预后较好。综上所述，SENP3可能在PDAC患者中发挥保护作用。

为了揭示SENP3及其酶活性在PDAC进展中的作用，研究人员建立了稳定的野生型SENP3过表达(wt-oe) PDAC细胞。为了进一步确定SENP3在体内对PDAC的抗转移作用，研究人员将PDAC细胞(内源性表达空载体或野生型SENP3或突变型SENP3的Patu-8988t细胞)原位注射到裸鼠胰腺。研究发现，SENP3在体内和体外都能抑制PDAC转移，这取决于其在SUMO系统中的酶效。

野生型SENP3抑制PDAC转移

当野生型SENP3在这些sh-DKC1细胞中过表达(S3-oe)时，这两种携带SENP3-oe的sh-DKC1细胞之间的转移没有显著差异，这意味着SENP3以依赖DKC1的方式对PDAC进行调节作用。

为了验证MS结果，研究人员转染了带有flag标记的SENP3和ha标记的DKC1结构。接下来，研究人员开始研究DKC1是否可以被SUMO化。研究人员还试图评估SENP3是否可以逆转DKC1的SUMO化。之后，研究人员试图确定DKC1中受SUMO化影响的潜在靶点。

与其他类型的翻译后修饰类似，SUMO化的结果是底物特异性的。为了证实SENP3的功能是通过降低DKC1的表达和消除snoRNP蛋白之间的相互作用来发挥的，研究人员在SENP3表达增加的细胞(S3-oe)中过表达野生型DKC1 (S3-oe+ D1 wt-oe)或SUMO化抗性DKC1 (S3-oe+ D1 mut-oe)。

为了更好地表征DKC1在PDAC中的作用，研究人员在上述组织微阵列中检测了DKC1的蛋白表达。研究结果意味着SUMO化的DKC1可能发挥更强大的促肿瘤作用。

研究意义

总之，本研究揭示了先前未发现的SENP3在PDAC中的作用。研究发现SENP3在PDAC组织中的表达水平明显降低，并与PDAC患者良好的预后相关。此外，在PDAC细胞系中，SENP3的过表达降低了体内和体外的侵袭能力，这取决于其催化活性。从机制上讲，SENP3与DKC1相互作用，并介导该蛋白在三个不同赖氨酸残基上的去SUMO化。

研究还证实，DKC1能够逆转SENP3的抗转移作用，并与PDAC患者较差的预后相关。有趣的是，在SENP3低表达的患者中，DKC1不同表达的患者预后无差异。因此，这些发现强调了SENP3/DKC1轴在PDAC进展中的关键作用。