癌症是導緻全球人類死亡的主要原因之一。近年來，我國癌症患者的發病率和死亡率也一直在上升，已成為嚴重的公共衛生問題。化療藥物是治療腫瘤的有效手段之一，然而提高藥物治療效率仍然是一個關鍵挑戰，而細胞内吞是攝取和遞送藥物的關鍵步驟。内吞是指細胞攝取外部物質的生物學過程，細胞膜将外部顆粒或液滴包裹成囊泡并遞送到相應的細胞器。内吞可分為不同類型，包括網格蛋白介導的内吞、小窩蛋白介導的内吞、快速内吞作用、糖基磷脂酰肌醇錨定蛋白富集的早期内吞作用、吞噬作用和巨胞飲等六種主要内吞途徑。不同内吞途徑的貨物攝取、分選和靶向遞送受到多種信号通路、細胞骨架和分子馬達等蛋白複合物的精确調控。這些過程既相對獨立又相互影響，圍繞細胞内吞的調控仍有很多未解之謎。
近日，bet356在线官方网站高山教授研究團隊在Science Bulletin發表了題為《HUNK Inhibits Cargo Uptake and Lysosomal Traffic in the Caveolar Pathway via the AGAP3/ARF6》的研究論文，對激素上調的Neu相關激酶HUNK在内吞過程中的調控機制進行了深入研究。這項研究可能為今後癌症和其他相關疾病的治療提供新的途徑。
激素相關激酶(HUNK)是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，在腫瘤發生中發揮着多種角色。為了探索HUNK在癌中的分子功能，研究人員通過對敲除HUNK細胞的轉錄組進行京都基因與基因組百科全書（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）分析，發現HUNK可以影響細胞内吞和内體運輸。通過對不同内吞途徑的深入研究，研究人員發現，HUNK敲除細胞會促進物質（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的内吞，并且依賴其激酶活性。小窩是細胞膜上50-100納米的洞穴樣凹陷，對細胞吸收和運輸某些毒素、細菌、病毒、生長因子和某些循環蛋白非常重要。同時，HUNK敲除細胞系中，内體标記物（Rab5、和Rab7）和溶酶體标記物（LAMP1）的共定位表明敲除細胞中的早期内體/晚期内體/溶酶體遞送途徑增強，早期内體向晚期内體轉化加快，内吞溶酶體的形成增加。通過超分辨顯微鏡和納米顆粒檢測技術等手段檢測發現HUNK敲除細胞中的溶酶體更大、更多，進一步表明了HUNK敲除對内吞溶酶體的形成具有促進作用。活細胞熒光影像也揭示了敲除細胞系中内體的運輸和融合的加快。分子機制的研究中，通過蛋白互作和體外磷酸化技術發現HUNK磷酸化AGAP3的絲氨酸396位點（S396）。AGAP3的磷酸化促進了其在早期内體中的定位，進而導緻ARF6的GTP水解，從而減少早期向晚期内吞體的轉化，并最終降低了内吞溶酶體的大小和數量。以白蛋白為貨物模型，在HUNK敲除細胞系中研究發現小窩更快地内吞白蛋白，并實現了更好的溶酶體定位和降解。同時，HUNK敲減的結直腸癌細胞更高效地内吞化療藥物白蛋白紫杉醇，進而實現了更好的腫瘤殺傷，HUNK抑制劑和白蛋白紫杉醇的聯合也展現出更好的治療效果。
HUNK在結直腸癌細胞中調控小窩内吞及貨物運輸的模式圖
在前期研究中，高山教授團隊在已兩篇關鍵性的論文中闡述了HUNK激酶在結直腸癌轉移中的作用。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，該團隊發現HUNK激酶通過磷酸化GEF-H1，進而激活RhoA/LIMK-1/CFL-1通路，從而抑制上皮間質轉化。接着，在BBRC（2023）期刊上發表的另一篇研究《Hypoxia inhibits HUNK kinase activity to induce epithelial-mesenchymal transition》中，研究團隊進一步找到了HUNK的激酶活性調控因素。這項研究揭示了HUNK在細胞缺氧環境下改變激酶活性，參與上皮間質轉化的調控。這兩項研究揭示了HUNK作為細胞缺氧環境和腫瘤轉移的重要調控因素。
在兩項前期研究基礎上，本研究進一步揭示了HUNK激酶在特異性調控小窩内吞和貨物從内吞到溶酶體遞送的新通路和分子機制，擴展了我們對内吞和内體靶向運輸的認知。這為通過小窩内吞的藥物治療癌症提供了新的理論基礎，進而推動藥物靶向技術的研究和應用，為攻克癌症等疾病提供了新的思路和方向。綜合而言，研究團隊揭示了HUNK在結直腸癌中的多功能作用，為癌症發送發展和治療提供了新的靶點和理論依據。
本論文第一作者為bet356在线官方网站醫學院蔣思遠副教授，通訊作者為bet356在线官方网站高山教授。該研究得到了國家自然科學基金和國家重點研發計劃的支持。（生科院）
論文鍊接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2095927323008277?via%3Dihub
