UGDH O-GlcNAc化修饰通过调控细胞外基质重塑与CD8+T细胞浸润促进肿瘤免疫逃逸

《CELL DEATH AND DIFFERENTIATION》：O-GlcNAcylation of UGDH regulates its activity and remodels the extracellular matrix to facilitate tumor growth

本研究针对肿瘤免疫抑制微环境中CD8+T细胞浸润不足的机制难题，揭示了尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶（UGDH）的O-GlcNAc化修饰通过增强酶活性促进透明质酸（HA）合成、竞争性抑制STAT1核转运进而下调CXCL10表达的双重通路，为联合靶向糖基化与免疫检查点提供了新策略。

　　

在全球癌症发病率持续攀升的背景下，肿瘤微环境（TME）作为免疫抑制的“避风港”，已成为制约免疫治疗效果的关键瓶颈。尽管免疫检查点阻断（ICB）疗法在部分患者中取得突破，但超过70%的患者仍面临耐药困境。近年来，蛋白质O-GlcNAc化修饰作为一种动态可逆的翻译后修饰，在肿瘤代谢重编程与免疫调控中崭露头角，但其如何精确调控肿瘤免疫微环境仍迷雾重重。

浙江大学医学院团队在《CELL DEATH AND DIFFERENTIATION》发表的研究，首次揭示了尿苷二磷酸葡萄糖脱氢酶（UGDH）的O-GlcNAc化修饰通过双重机制驱动肿瘤免疫逃逸。研究人员通过TCGA数据库分析发现UGDH在肝癌、乳腺癌及非小细胞肺癌（NSCLC）中高表达且与不良预后相关，继而利用质谱技术筛选出UGDH为O-GlcNAc化修饰潜在底物。实验证实UGDH第350位丝氨酸（Ser350）是其关键修饰位点，该位点位于UDP结合结构域内。

为解析修饰的功能效应，研究团队构建了UGDH敲除（KO）及Ser350突变（S350A）的肺癌细胞模型。体内实验显示，植入S350A突变型肿瘤的免疫健全小鼠肿瘤生长显著受限，生存期延长，而在免疫缺陷小鼠中无此差异，提示UGDH O-GlcNAc化修饰的作用依赖于免疫系统。通过质谱流式细胞术（CyTOF）对肿瘤浸润免疫细胞的高维分析发现，S350A突变型肿瘤中细胞毒性CD8⁺T细胞浸润显著增加，且Granzyme B⁺效应亚群比例升高。

机制探索表明，O-GlcNAc化修饰通过变构效应增强UGDH酶活性。分子动力学模拟揭示，Ser350的O-GlcNAc化通过增加氢键相互作用稳定UDP-葡萄糖结合，使酶对底物的亲和力提升3倍，催化效率提高8倍。这直接导致透明质酸（HA）合成增加，促进细胞外基质（ECM）硬化与胶原沉积，形成物理屏障阻碍T细胞浸润。

研究还发现UGDH O-GlcNAc化修饰通过非代谢途径抑制CD8⁺T细胞趋化因子CXCL10的表达。免疫沉淀-质谱联用（IP-MS）显示，O-GlcNAc化增强UGDH与核转运蛋白KPNA2的结合，竞争性抑制KPNA2与转录因子STAT1的相互作用，阻碍STAT1核转位，从而下调CXCL10转录。当使用CXCR3抗体阻断CXCL10信号通路后，S350A突变组的抗肿瘤效应被逆转。

关键技术方法包括：基于CRISPR-Cas9的基因编辑技术构建UGDH修饰缺陷模型；分子动力学模拟分析糖基化对酶结构的调控；质谱流式细胞术（CyTOF）解析肿瘤免疫微环境；免疫共沉淀（Co-IP）与蛋白质谱联用筛选互作蛋白；临床样本队列（18对NSCLC组织）验证靶点临床相关性。

UGDH O-GlcNAcylation reduces CD8⁺T cell infiltration by suppressing IFNγ-induced chemokine CXCL10

研究发现干扰素γ（IFNγ）刺激下，S350A突变细胞中CXCL10表达显著上调，而CCL2、CCL5等趋化因子无变化。通过ELISA检测证实突变型肿瘤微环境中CXCL10浓度升高，使用CXCR3抗体阻断后CD8⁺T细胞浸润减少，肿瘤生长加速。

UGDH O-GlcNAcylation suppresses the nuclear translocation of STAT1

机制上，O-GlcNAc化修饰增强UGDH与核转运蛋白KPNA2的结合，竞争性抑制STAT1-KPNA2互作，减少STAT1核转位。免疫荧光与核质分离实验显示S350A突变细胞中p-STAT1核内积累增加，染色质免疫沉淀（ChIP）验证STAT1直接结合CXCL10启动子。

该研究首次揭示UGDH O-GlcNAc化修饰通过“代谢-免疫”双途径调控肿瘤免疫微环境的新范式：一方面通过增强酶活性促进HA合成重塑物理屏障，另一方面通过干扰STAT1核转位抑制化学趋化。这不仅为理解肿瘤免疫逃逸提供了新视角，更提示靶向UGDH糖基化可能成为改善免疫治疗应答的潜在策略。结合OGT抑制剂（如OSMI-4）与免疫检查点阻断的联合疗法，或为突破当前免疫治疗耐药困境开辟新路径。