蛋白質(zhì)半胱氨酸棕櫚?；谑彻苣[瘤免疫中的作用

申劉青，郭靜宜，張秀森，孫玲云，丁曉寧，石林林，張頂彧，原 翔,2，高社干,2

食管癌是我國的高發(fā)惡性腫瘤，也是胃腸道最具侵襲性的癌癥之一，預(yù)后較差，在我國男性新發(fā)惡性腫瘤中排名第三、女性新發(fā)惡性腫瘤中排第五位，發(fā)病率和病死率分居第六和第四位。但食管癌的發(fā)病機(jī)制尚不清楚。

蛋白質(zhì)具有生物活性之前要經(jīng)過基因轉(zhuǎn)錄、加工、翻譯、修飾等多個復(fù)雜過程，其中脂質(zhì)化修飾是一種重要的翻譯后修飾方式，目前已知有5種脂質(zhì)共價修飾方式，有100多種蛋白質(zhì)可以發(fā)生棕櫚?；揎?，賦予蛋白質(zhì)極其復(fù)雜的生理功能。

脂質(zhì)修飾是一種重要的蛋白質(zhì)翻譯后修飾方式，脂蛋白對磷脂雙分子層具有更高的親和力，從而對蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的定位、轉(zhuǎn)運(yùn)以及蛋白質(zhì)間的相互作用和穩(wěn)定性等產(chǎn)生重要影響。蛋白質(zhì)脂化存在多種方式，常見的蛋白質(zhì)都可通過脂肪酸發(fā)生棕櫚?；?，結(jié)合在蛋白質(zhì)的半胱氨酸、甘氨酸或賴氨酸等殘基上。棕櫚?；挚梢酝ㄟ^硫酯鍵結(jié)合在蛋白質(zhì)內(nèi)部的半胱氨酸上，這個過程被稱為S-棕櫚?；-棕櫚?；亲畛Ｒ姷牡鞍踪|(zhì)脂化修飾。

蛋白質(zhì)的S型棕櫚?；揎検侵革柡偷?6個碳的棕櫚酸鹽通過硫酯鍵共價修飾到蛋白質(zhì)半胱氨酸的巰基上，這是一種動態(tài)、可逆的翻譯后修飾方式，可在時間和空間上調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的功能。許多棕櫚?；揎椀目扇苄曰蛘夏さ鞍踪|(zhì)，如信號蛋白質(zhì)、細(xì)胞黏附分子和神經(jīng)遞質(zhì)受體等，都可調(diào)控蛋白質(zhì)的活性。蛋白—蛋白之間的相互作用，可促進(jìn)蛋白質(zhì)的膜定位，從而在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、代謝、凋亡以及疾病的發(fā)生發(fā)展和癌變中發(fā)揮重要的作用。深入研究和理解蛋白質(zhì)棕櫚酰化修飾的機(jī)制，通過半胱氨酸定性和定量分析來研究含棕櫚酰化修飾的蛋白質(zhì)，對理解復(fù)雜信號通路的空間和時間調(diào)節(jié)等都具有重要意義。蛋白質(zhì)棕櫚?；揎椗c腫瘤發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)棕櫚?；揎椏梢约せ詈谄べ|(zhì)素受體MC1R(melanocortin-1 receptor)，調(diào)控黑色素生成，從而抑制黑色素瘤的發(fā)生。也有研究發(fā)現(xiàn)棕櫚酰化修飾能夠顯著抑制腫瘤細(xì)胞PD-L1(programmed cell death protein 1)的降解，從而抑制T細(xì)胞對腫瘤的殺傷作用。

本文主要從腫瘤免疫學(xué)的角度對S-棕櫚酰化的作用進(jìn)行闡述，包括S-棕櫚?；瘜Φ鞍踪|(zhì)的作用、吞噬作用的調(diào)節(jié)、細(xì)胞因子受體介導(dǎo)的信號調(diào)節(jié)、凋亡信號的調(diào)控等幾個方面，對S-棕櫚酰化可能有助于治療自身免疫性疾病的作用進(jìn)行了展望。

1 S-棕櫚酰化對蛋白質(zhì)的作用

S-棕櫚?；瘜τ诓煌牡鞍踪|(zhì)有不同的作用，例如影響蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)的相互作用、影響蛋白質(zhì)穩(wěn)定性等，但其中最常見和最直接的影響是會增加蛋白質(zhì)的膜結(jié)合[1]，這對于外周膜蛋白尤其重要，如Ras亞家族蛋白，它是作為可溶性蛋白而產(chǎn)生的，但Ras蛋白需要在質(zhì)膜上才能發(fā)揮作用。據(jù)報(bào)道，棕櫚?；プ貦磅；难h(huán)可以維持H-Ras和N-ras的亞細(xì)胞分布模式[2]。去棕櫚酰化將法尼基化相關(guān)的Ras，并重新分布在所有細(xì)胞膜上，隨后在高爾基體上進(jìn)行棕櫚?；⒉东@Ras，再通過分泌途徑將其引導(dǎo)至PM(plasma membrane)。這種連續(xù)的循環(huán)阻止了Ras在內(nèi)膜上的非特異性停留，從而維持了細(xì)胞內(nèi)部的特異性分布。

對于整體膜蛋白，不需要棕櫚酰化來增強(qiáng)膜的靶向作用，但是，許多完整的膜蛋白是需要被棕櫚酰化的。在許多報(bào)道中，棕櫚酰化可以被靶向脂筏，并通過S-棕櫚?；瘉韽?qiáng)化該作用。換句話說，棕櫚酰化可以促進(jìn)整合膜和外周膜蛋白在膜上的縮合。這樣的凝聚相可以將相關(guān)因素集中在一個小的空間內(nèi)，從而使生化反應(yīng)變得更加有效。因此，形成脂筏或?qū)⒌鞍踪|(zhì)靶向脂筏對于發(fā)生在細(xì)胞膜上的各種細(xì)胞信號至關(guān)重要。

促進(jìn)膜結(jié)合和脂筏的形成可能與S-棕櫚?；钠渌饔糜嘘P(guān)，如調(diào)節(jié)蛋白—蛋白相互作用以及蛋白穩(wěn)定性。例如，以細(xì)胞膜上的可溶性蛋白為目標(biāo)，可能會增加其與膜相關(guān)蛋白的相互作用。同樣，如果兩個完整的膜蛋白都指向同一脂筏，它們的相互作用也會增加；如果相互作用的分子之間可以調(diào)控棕櫚?；鞍椎姆核鼗蛉苊阁w靶向作用，那么棕櫚?；部梢愿淖兊鞍踪|(zhì)的穩(wěn)定性。

考慮到S-棕櫚?；诖龠M(jìn)膜結(jié)合和脂筏形成中的作用，猜想可能有許多信號轉(zhuǎn)導(dǎo)都是由棕櫚?；{(diào)節(jié)的，因此推斷棕櫚酰化也可以調(diào)節(jié)細(xì)胞膜上的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。

2 吞噬作用的調(diào)節(jié)

免疫細(xì)胞的吞噬作用，是將吞噬的病原體或外來顆粒轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體進(jìn)行降解。吞噬作用需要識別不同的病原體或損傷相關(guān)模式分子的表面受體，這些受體包括免疫球蛋白γFc區(qū)受體FCGRs(immunoglobulin gamma Fc region receptor)、補(bǔ)體受體以及清除受體(CD36)[3]。這些受體顆粒的識別通常導(dǎo)致Src激酶的激活。在許多下游信號通路中，其中一個通路是通過激活Rac GTP酶來控制肌動蛋白聚合，從而促進(jìn)吞噬[3]。

一種吞噬作用受體FCGR2A(immunoglobulin gamma Fc region receptor 2A)，可以受棕櫚酰化調(diào)節(jié)，從而促進(jìn)其脂筏定位[4]。正如在T細(xì)胞信號學(xué)中所討論的，一些Src激酶是由棕櫚?；{(diào)節(jié)的，由于其中一些激酶可以參與吞噬作用，因此它們的棕櫚?；部梢哉{(diào)節(jié)吞噬作用。據(jù)報(bào)道，Arf蛋白ASAP2(Arf-GAP with SH3 domain,ANK repeat,and PH domain-containing protein 2)可在FCGR2A介導(dǎo)的吞噬作用中起重要作用。ASAP2以SELK(selenoprotein K)依賴的方式在Cys86上棕櫚?；鳶ELK可以結(jié)合ZDHHC6(zinc fifinger DHHC (aspartate-histidine-histidine-cysteine)-type palmitoyltransferases6)，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)棕櫚?；?。因此，ASAP2很可能被ZDHHC6棕櫚酰化，ASAP2的棕櫚酰化可以促進(jìn)FCGR(Fc region receptors)介導(dǎo)的吞噬作用[5]。CD36是一種清道夫受體，在免疫、代謝和其他生理過程中具有重要的功能意義[6]。它能識別特定的氧化磷脂、脂蛋白和游離脂肪酸，并介導(dǎo)這些脂質(zhì)的吞噬作用和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。CD36受一個復(fù)雜的棕櫚酰化—去棕櫚?；h(huán)調(diào)節(jié)[7]。CD36在高爾基體中被ZDHHC4棕櫚?；⒋龠M(jìn)其轉(zhuǎn)運(yùn)出質(zhì)膜[8]。在質(zhì)膜上，ZDHHC5也可以使其保持棕櫚?；癄顟B(tài)。然而，CD36可以與脂肪酸結(jié)合，激活LYN信號通路，并在Y91上磷酸化，從而抑制其活性。這使得APT1(acyl protein thioesterase1)去棕櫚?；疌D36，并促進(jìn)其內(nèi)部化和脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)到脂滴。之后，CD36被重新棕櫚?；⒎祷氐劫|(zhì)膜，再進(jìn)行下一個循環(huán)。阻斷棕櫚?；蛉プ貦磅；?，會抑制脂肪酸的攝取。ZDHHC4的整體敲除或脂肪特異性ZDHHC5的敲除都會降低脂肪酸的攝取，并在冷暴露時出現(xiàn)體溫過低的情況。 棕櫚?；h(huán)是否會影響CD36的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)或促炎癥功能，將是未來研究的一項(xiàng)熱點(diǎn)。

CD36棕櫚?；灿晌鞍譙ELK調(diào)節(jié)，它是ZDHHC6的分子伴侶[9]。CD36的棕櫚?；湍ざㄎ豢梢栽诜蔷凭灾拘愿窝字性黾樱珻D36的棕櫚?；种撇粌H可以促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的沉積，也可以通過抑制JNK(junamino-terminal kinases)信號通路從而抑制炎癥反應(yīng)[10]。事實(shí)上，CD36能轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪酸，產(chǎn)生促炎癥信號，被脂肪酸修飾，同時提供可修飾其他蛋白質(zhì)的脂肪酸，這一事實(shí)表明了脂代謝和炎癥之間的復(fù)雜關(guān)系。

3 細(xì)胞因子受體介導(dǎo)的信號調(diào)節(jié)

細(xì)胞因子，如干擾素和白介素，都在腫瘤免疫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起著重要作用。棕櫚?；烧{(diào)節(jié)多種細(xì)胞因子介導(dǎo)的信號通路。細(xì)胞因子IL-6(interleukin 6)可以在炎癥和免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用[11]，它在許多不同類型的細(xì)胞，如肝細(xì)胞和CD4T細(xì)胞中都起重要作用，CD4細(xì)胞對Th17細(xì)胞的分化也起著重要作用。IL-6通過IL6R和Gp130(基因名為IL6ST，interleukin 6 receptor subunit beta)這兩種蛋白質(zhì)發(fā)出信號，并通過JAK2(Janus kinase2)激活STAT3(signal transducer and activator of transcription3)。近年來，有研究表明，IL-6信號通路中的一些蛋白質(zhì)受棕櫚?；恼{(diào)控。據(jù)報(bào)道，IL6ST在背根神經(jīng)節(jié)的軸突中可以被棕櫚?；貦磅；奈稽c(diǎn)還尚未確定，目前已知敲除ZDHHC5和ZDHHC8會影響IL6ST定位和下游STAT3磷酸化[12]。

STAT3本身就受棕櫚?；プ貦磅；h(huán)調(diào)節(jié)[13]。ZDHHC7和ZDHHC3可以在Cys108位點(diǎn)上對STAT3進(jìn)行棕櫚酰化，并在IL6ST和JAK2定位的位置發(fā)生質(zhì)膜定位，從而促進(jìn)STAT3磷酸化。磷酸化的STAT3又可以被APT2去棕櫚酰化，從而使磷酸化STAT3轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核以誘導(dǎo)基因，這對于Th17細(xì)胞的分化非常重要。因此，總的來說，棕櫚?；プ貦磅；h(huán)可以促進(jìn)STAT3活化和Th17細(xì)胞分化。Th17細(xì)胞參與多種自身免疫性疾病，包括炎癥性腸病，阻斷棕櫚酰化(通過敲除ZDHHC7)或去棕櫚?；?通過抑制APT2)將抑制STAT3活化并保護(hù)結(jié)腸炎模型小鼠。這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了靶向棕櫚?；瘜τ谧陨砻庖呒膊≈委煹臐摿Α?/p>

Ⅰ型干擾素信號也可以通過棕櫚?；瘉碚{(diào)節(jié)。Ⅰ型干擾素α和β，是由IFNAR1和IFNAR2(interferon alpha/beta receptor 1/2)發(fā)出信號組成的異二聚體受體。干擾素結(jié)合觸發(fā)相關(guān)的JAK(Janus kinase)、TYK2(tyrosine kinase 2)和JAK1，從而磷酸化STAT1和STAT2；磷酸化的STAT1和STAT2隨后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，促進(jìn)其靶基因的轉(zhuǎn)錄[14]，而IFNAR1和IFNAR2都可被棕櫚?；?。經(jīng)鑒定，IFNAR1棕櫚?；稽c(diǎn)為Cys463，這種棕櫚?；瘜⒂绊慡TAT1和STAT2的激活。然而，由于IFNAR1的定位似乎不受Cys463棕櫚?；挠绊懀?，其確切機(jī)制尚不清楚[15]。STAT3、STAT1對IFNAR1和IFNAR2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)非常重要，并且也可以被棕櫚?；?，但其相關(guān)酶尚不清楚。因此，在S-棕櫚?；恼{(diào)節(jié)方面，干擾素信號與IL-6信號有許多相似之處，但仍有待研究。

4 凋亡信號的調(diào)控

免疫系統(tǒng)需要細(xì)胞凋亡的存在，因?yàn)樗鼘τ诰S持細(xì)胞自我耐受和殺死感染的細(xì)胞非常重要。腫瘤壞死因子受體TNFR(tumor necrosis factor receptor)超家族中的許多死亡受體，如FAS(FS-7 cell-associated surface antigen)(其他名稱：CD95/TNFRSF6)和TNFR1等，都可以在細(xì)胞表面發(fā)揮作用，通過招募FAS相關(guān)死亡域蛋白FADD(Fas-associated death domain protein)，和前半胱天冬酶8上游配體結(jié)合，在細(xì)胞表面發(fā)揮功能并啟動凋亡。這導(dǎo)致前半胱天冬酶8的斷裂和半胱天冬酶級聯(lián)的啟動，這是細(xì)胞凋亡的一個決定性特征[16]。

FAS可以在Cys199(小鼠FAS的Cys194)上發(fā)生棕櫚?；?，棕櫚?；瘜ζ渲ざㄎ缓驼T導(dǎo)細(xì)胞死亡功能非常重要[17]。FAS棕櫚?；蒢DHHC7催化[18]，同樣的研究也表明棕櫚?；ㄟ^抑制FAS的溶酶體降解來促進(jìn)FAS的表達(dá)。棕櫚?；毕菪∈驠AS C194V突變體在誘導(dǎo)原代小鼠T細(xì)胞、B細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞凋亡方面存在缺陷，但仍能增強(qiáng)初代T細(xì)胞的分化能力，這一過程凸顯了棕櫚?；瘜AS功能在不同方面的不同影響[19]。

據(jù)報(bào)道，其他死亡受體也受S-棕櫚?；恼{(diào)控。DR4 (death receptor 4)(TNFRSF10A)棕櫚?；侵ざㄎ缓娃D(zhuǎn)導(dǎo)TRAIL (TNF-related apoptosis-inducing ligand)誘導(dǎo)死亡信號的能力所必需的[20]。死亡受體6 (DR6/TNFRSF21)也可以被棕櫚?；?。最近，有報(bào)道稱TNFR1可能在Cys248位點(diǎn)發(fā)生棕櫚酰化，而C248突變會干擾TNFR1在質(zhì)膜上的定位。TNFR1棕櫚酰化是動態(tài)的，由配體結(jié)合調(diào)節(jié)。APT2參與TNFR1的去棕櫚?；蚑NF誘導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[21]。

死亡受體的配體同樣受到棕櫚酰化的調(diào)節(jié)。FASL可以在Cys82上發(fā)生棕櫚?；貦磅；瘜⒋龠M(jìn)FASL靶向脂筏，并誘導(dǎo)其死亡[22]。TNF在Cys47上可以被棕櫚?；虼俗貦磅；徽J(rèn)為可以調(diào)節(jié)TNF脂筏定位和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，但棕櫚?；钠渌绊戇€尚未完全了解，有待進(jìn)一步研究。FAS下游信號通路也可能受棕櫚酰化調(diào)控。據(jù)報(bào)道，ZDHHC17在神經(jīng)元中可以使半胱天冬酶6棕櫚?；痆23]，棕櫚?；种瓢腚滋於?的激活，這和其他大多數(shù)情況下棕櫚?；龠M(jìn)信號功能是不同的。在T細(xì)胞中，F(xiàn)AS信號導(dǎo)致LCK棕櫚?；焖僭黾?，然后減少。這個動態(tài)棕櫚酰化事件是由PLCG1(1-phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate phosphodiesterase gamma-1)調(diào)控的。在Jurkat T細(xì)胞中，內(nèi)源性ZDHHC21的下調(diào)顯著抑制了LCK(lymphocyte cell-specifific protein-tyrosine kinase)、ZAP70(70 kDa zeta-chain associated protein)、LAT(linker for activation of T cells)和PLCG1的磷酸化和FAS介導(dǎo)的磷酸化[24]。

細(xì)胞凋亡也可通過內(nèi)在途徑啟動，主要由BCL-2相關(guān)X蛋白(BAX;B-cell lymphoma 2-associated X)，通過線粒體外膜的通透性和細(xì)胞色素c同時釋放到細(xì)胞質(zhì)中。BAX也可以在Cys126上棕櫚?；貦磅；挚梢源龠M(jìn)其線粒體定位和凋亡誘導(dǎo)[25]。過表達(dá)幾種ZDHHC，包括ZDHHC3、7、11和12，可增加BAX棕櫚酰化和凋亡。這種棕櫚?；腃ys126殘基(以及Cys62)可以被鞘脂代謝的副產(chǎn)物- 2-反十六烯醛進(jìn)行化學(xué)修飾。這種化學(xué)修飾也可以增強(qiáng)BAX的凋亡功能[26]。

5 棕櫚?；瘜κ彻苣[瘤免疫的調(diào)控

結(jié)直腸癌細(xì)胞中的IFNGR1可被棕櫚酰化，這允許其與AP3D1(adaptor related protein complex 3 subunit delta 1)相互作用，并促進(jìn)IFNGR1溶酶體分類和降解。因此，我們推測IFNGR1棕櫚?；部纱龠M(jìn)食管癌細(xì)胞中IFNGR1的降解和不穩(wěn)定性[27]。

鑒于IFNGR1棕櫚?；瘜ζ渑cAP3D1的相互作用，以及隨后IFNGR1的溶酶體分選和降解在結(jié)直腸癌中至關(guān)重要，因此，抑制IFNGR1的棕櫚?；梢曰謴?fù)癌細(xì)胞IFNγ信號的完整性，并使食管癌細(xì)胞對免疫療法更加敏感[27]。靶向IFNGR1穩(wěn)定性，包括棕櫚?；?，可能是食管癌患者內(nèi)在腫瘤免疫治療中的一種有效的方法。

6 總結(jié)

綜上，S-棕櫚酰化參與了食管腫瘤免疫途徑和過程，類似于磷酸化和泛素化。除了廣泛的豐度外，棕櫚酰化還有一些特點(diǎn)：①盡管有大量的蛋白質(zhì)被棕櫚?；揎椇驼{(diào)控，但迄今為止已知的棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶只有23種；②棕櫚酰化的主要已知功能可以概括為促進(jìn)胞質(zhì)蛋白的膜聯(lián)結(jié)或?qū)⒛さ鞍装邢虻教囟ǖ哪び蚧蛑ど?；除此之外，S-棕櫚酰化還有其他功能，如調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性和活性等；③棕櫚?；ǔ？梢源龠M(jìn)蛋白的修飾功能，促進(jìn)免疫信號反應(yīng)，這使得棕櫚?；蔀橹委熓彻馨┑囊粋€有前途的靶點(diǎn)。促進(jìn)棕櫚?；赡苡兄趯垢腥?，而抑制棕櫚?；赡苡兄谥委熥陨砻庖咝约膊?。