癌症睾丸抗原MAGE-A10通过稳定乙酰转移酶KAT2A/KAT2B驱动组蛋白乙酰化并促进肿瘤发生

为解决组蛋白乙酰化稳态失衡在肿瘤发生中的作用机制问题，研究人员开展了MAGE-A10与KAT2A/KAT2B相互作用主题的研究，发现MAGE-A10通过竞争性抑制CUL4A-DDB1介导的K63连接泛素化，阻断p62选择性自噬降解途径，稳定KAT2A/KAT2B蛋白水平，进而形成转录正反馈循环，揭示肿瘤特异性抗原表观调控新机制，为靶向MAGE-A10-KAT2A轴治疗提供新策略。

　　

在肿瘤生物学研究领域，组蛋白乙酰化作为一种关键的表观遗传修饰，通过改变染色质结构和功能来调控基因表达，其动态平衡对维持正常细胞功能至关重要。组蛋白乙酰转移酶（HATs）和去乙酰化酶（HDACs）共同调控这一过程，其中KAT2A（又称GCN5）和KAT2B（又称PCAF）作为重要的HATs，主要负责组蛋白H3第9位和第14位赖氨酸（H3K9和H3K14）的乙酰化修饰，从而激活转录过程，参与DNA修复、细胞周期进程和转录调控等多个关键细胞过程。然而，KAT2A和KAT2B的失调与多种癌症的发生和发展密切相关，其高表达与乳腺癌、非小细胞肺癌、黑色素瘤等多种恶性肿瘤的不良预后相关，这主要是由于它们通过乙酰化激活E2F和MYC等致癌转录因子，维持肿瘤细胞的增殖和生存。尽管KAT2A/2B在癌症中的重要作用已被广泛关注，但其稳定性调控机制，尤其是在肿瘤细胞中如何避免降解的分子机制，仍不清楚。

另一方面，癌症睾丸抗原（CTAs）因其在正常组织中仅局限于睾丸表达，而在多种癌症中异常表达的特征，成为肿瘤免疫治疗和靶向治疗的热点研究对象。MAGE基因家族编码的蛋白质包含保守的MAGE同源结构域（MHD），其中MAGE-A10作为典型的CTA，在多种癌症中异常表达，并与肿瘤生长和转移的促进相关。传统的MAGE蛋白通常作为E3泛素连接酶的适配体，促进底物蛋白的泛素化降解，但MAGE-A10的具体分子机制和致癌潜能尚未明确。探索MAGE-A10如何参与肿瘤发生，特别是其是否以及如何调控KAT2A/2B的稳定性，对于理解肿瘤表观遗传重编程机制具有重要意义。

在这项发表于《Cell Reports》的研究中，研究人员发现MAGE-A10在癌症中通过稳定KAT2A和KAT2B，增强组蛋白乙酰化水平，从而促进肿瘤发生。他们证实MAGE-A10与KAT2A直接结合，并通过竞争性抑制CUL4A-DDB1 E3泛素连接酶复合物与KAT2A的相互作用，减少K63连接的多泛素化修饰，进而阻断p62介导的选择性自噬降解途径，延长KAT2A/2B的半衰期。更重要的是，稳定的KAT2A能够转录激活MAGE-A10的表达，形成正反馈循环，持续驱动肿瘤细胞的增殖和生存。这一发现不仅揭示了MAGE-A10在肿瘤中的新功能，还为靶向MAGE-A10-KAT2A轴的治疗策略提供了理论基础。

研究人员运用了多种关键技术方法：通过CRISPR/Cas9基因编辑技术构建MAGE-A10和KAT2A/2B的敲除细胞系；利用免疫共沉淀（Co-IP）和质谱分析（LC-MS/MS）筛选MAGE-A10的相互作用蛋白；采用体外泛素化实验验证CUL4A-DDB1对KAT2A的泛素化修饰；使用免疫荧光染色观察KAT2A与自噬标志物LC3/p62的共定位；通过体内异种移植瘤模型评估MAGE-A10对肿瘤生长的影响；此外，还利用癌症基因组图谱（TCGA）和基因型-组织表达（GTEx）数据库分析MAGE-A10在正常组织和肿瘤中的表达谱。

MAGE-A10在癌症中异常表达且是驱动肿瘤生长所必需和充分的

通过分析GTEx和TCGA数据库，研究发现MAGE-A10在正常组织中仅局限于睾丸表达，而在多种癌症（如膀胱尿路上皮癌、皮肤黑色素瘤和肺鳞状细胞癌）中异常高表达。免疫组化染色证实了MAGE-A10蛋白在肿瘤组织中的存在。功能实验表明，敲除MAGE-A10显著抑制了黑色素瘤A375、SK-MEL-2、小细胞肺癌H446和胶质瘤M059K细胞的活力及克隆形成能力，而重新表达MAGE-A10可挽救这些表型。异种移植实验进一步证明，敲除MAGE-A10减缓了肿瘤生长，而过表达MAGE-A10则促进了肿瘤发生。

MAGE-A10促进KAT2A/KAT2B表达和组蛋白3赖氨酸乙酰化

通过串联亲和纯化（TAP）结合质谱分析，研究人员发现KAT2A和KAT2B是MAGE-A10的主要结合伙伴。免疫共沉淀实验验证了MAGE-A10与KAT2A的直接结合，而不与其他乙酰转移酶如p300或CBP相互作用。敲除MAGE-A10降低了KAT2A/KAT2B的蛋白水平及其下游靶点H3K9ac和H3K14ac的乙酰化水平，同时降低了MYC表达；而过表达MAGE-A10则产生相反效应。免疫组化分析显示，MAGE-A10阳性肿瘤组织中KAT2A/KAT2B表达更高。功能挽救实验表明，MAGE-A10促进细胞增殖依赖于其与KAT2A的相互作用，因为缺失MHD结构域的MAGE-A10突变体无法结合KAT2A，也不能促进细胞生长。

MAGE-A10通过p62阻止KAT2A/KAT2B的自噬降解

研究发现MAGE-A10并不影响KAT2A/2B的mRNA水平，但显著延长了其蛋白半衰期。使用溶酶体抑制剂氯喹（CQ）或巴弗洛霉素A1（BafA1）处理可增加KAT2A/2B蛋白水平，而蛋白酶体抑制剂MG132无此效应，表明KAT2A/2B主要通过自噬-溶酶体途径降解。免疫荧光实验显示，激活自噬促使KAT2A从核内转运至胞质，并与LC3斑点共定位，而敲除MAGE-A10增强了这一共定位。进一步机制探讨发现，KAT2A与自噬受体p62结合，MAGE-A10通过抑制KAT2A与p62及LC3的相互作用，阻断其自噬降解。敲低p62可挽救MAGE-A10敲除细胞中KAT2A的蛋白水平。

MAGE-A10抑制CUL4A E3泛素连接酶介导的KAT2A K63连接多泛素化

MAGE-A10表达降低了KAT2A和KAT2B的泛素化水平，而敲除MAGE-A10则增加了其泛素化。通过特异性TUBE实验，研究发现MAGE-A10主要调控K63连接的泛素化链形成。CUL4A-DDB1 E3连接酶复合物介导KAT2A的泛素化，敲低CUL4A或DDB1可消除MAGE-A10对KAT2A稳定的调控效应。体外泛素化实验进一步证实，MAGE-A10抑制CUL4A-DDB1对KAT2A的泛素化修饰。

KAT2A泛素化的调控对MAGE-A10诱导的肿瘤发生至关重要

研究人员通过质谱分析鉴定了KAT2A的泛素化位点（K721、K728和K759），突变这些位点（3KR）几乎完全 abolished KAT2A的泛素化。MAGE-A10无法调控3KR突变体的泛素化和稳定性。功能实验表明，表达KAT2A 3KR突变体增强了细胞克隆形成和肿瘤生长，并消除了MAGE-A10的促进作用，表明KAT2A泛素化调控在MAGE-A10驱动肿瘤发生中的关键作用。

MAGE-A10与DDB1竞争结合KAT2A

机制上，MAGE-A10与DDB1竞争结合KAT2A的C端667-676氨基酸区域，从而破坏KAT2A与CUL4A-DDB1复合物的相互作用，抑制其泛素化。突变这一结合区域可同时消除MAGE-A10和DDB1与KAT2A的结合，并减少KAT2A的泛素化。

KAT2A反过来促进MAGE-A10的转录并形成正反馈循环

研究发现KAT2A过表达增加MAGE-A10蛋白和mRNA水平，而催化失活的KAT2A突变体无此效应，表明KAT2A的乙酰转移酶活性对MAGE-A10转录激活至关重要。敲除KAT2A降低MAGE-A10表达，且蛋白酶体抑制不能挽救这一表型，证实KAT2A在转录水平调控MAGE-A10。药理抑制KAT2A活性也 impair其上调MAGE-A10表达的能力。这些结果揭示了一个正反馈循环：MAGE-A10稳定KAT2A，而KAT2A转录激活MAGE-A10表达，共同驱动肿瘤发生。

综上所述，本研究揭示了MAGE-A10通过竞争性抑制CUL4A-DDB1与KAT2A的结合，阻断K63连接泛素化和p62介导的自噬降解，从而稳定KAT2A/KAT2B蛋白水平，增强组蛋白乙酰化和致癌基因表达。同时，KAT2A转录激活MAGE-A10表达，形成正反馈循环，促进肿瘤发生。这一发现不仅阐明了MAGE-A10在癌症中的新机制，还为开发靶向MAGE-A10-KAT2A轴的治疗策略提供了重要依据。研究的局限性包括其他降解途径或E3连接酶在不同语境下的贡献尚未明确，以及KAT2A/2B的非组蛋白底物未被研究。未来研究可进一步探索MAGE-A10-KAT2A轴在更多癌症类型中的普适性及其临床应用潜力。