靶向UFL1-PARP1轴通过调控UFMylation增强胰腺癌免疫治疗疗效

《Cell Reports》：Targeting the UFL1-PARP1 axis amplifies anti-tumor immunity

本刊推荐：针对胰腺导管腺癌(PDAC)对免疫治疗耐受的难题，Song等人聚焦UFMylation修饰系统，发现E3连接酶UFL1通过促进PARP1的UFMylation修饰阻止其泛素化降解，从而维持基因组稳定性并抑制cGAS-STING通路。抑制UFMylation可诱导DNA损伤和R-loop积累，激活抗肿瘤免疫并显著增强抗PD-1疗效，为PDAC联合治疗提供了新靶点。

　　

胰腺导管腺癌(PDAC)是一种高度恶性的肿瘤类型，因其发病隐匿、早期诊断困难、侵袭性强和进展迅速等特点，临床治疗效果不佳，五年生存率仅为10%左右。当前癌症免疫疗法虽在多种肿瘤中取得显著成效，但对PDAC的治疗效果十分有限，其潜在机制尚不明确。UFMylation作为一种新发现的类泛素化修饰，在调控多种生物学过程中发挥重要作用，但其在PDAC中的作用仍属未知。

武汉大学中南医院研究团队在《Cell Reports》发表的研究首次系统揭示了UFMylation修饰系统在PDAC中的关键作用。研究人员发现UFMylation机器组分在PDAC组织中显著高表达，且与患者不良预后相关。通过免疫组织化学、蛋白质印迹等技术验证了UBA5、UFC1、UFL1和DDRGK1等关键组分在PDAC组织和细胞系中的表达上调。机制研究表明，E3连接酶UFL1与PARP1直接相互作用，并催化其UFMylation修饰，这种修饰通过竞争性抑制K48连接的多聚泛素化而维持PARP1蛋白稳定性。

研究进一步证实，抑制UFMylation可通过 destabilizing PARP1导致DNA损伤和R-loop形成，进而激活cGAS-STING天然免疫信号通路。在免疫健全的小鼠模型中，UFL1缺陷可显著增强抗PD-1免疫疗法的疗效，促进细胞毒性CD8⁺ T细胞的肿瘤浸润和功能活化。临床样本分析显示，UFL1蛋白水平与PARP1呈正相关，而与cGAS-STING通路活化和CD8⁺ T细胞浸润呈负相关。

关键技术方法

研究采用临床组织样本(20对PDAC与癌旁组织)和细胞系模型，运用免疫组化、Western blot、免疫共沉淀-质谱联用(IP-MS)等技术筛选互作蛋白；通过GST pull-down验证蛋白相互作用；利用基因敲降、小分子抑制剂(DKM2-93)处理评估功能；建立裸鼠和免疫健全小鼠移植瘤模型验证体内效果；采用流式细胞术、免疫荧光、多重免疫组化分析肿瘤免疫微环境。

研究结果

UFMylation机器组分在PDAC组织中高表达

通过免疫组化分析20例PDAC患者组织样本发现，UFL1、UBA5、UFC1和DDRGK1在肿瘤组织中表达显著高于癌旁组织。Western blot结果进一步验证了这一发现。TCGA数据库分析显示，UFL1和UBA5高表达与PDAC患者总体生存期缩短显著相关。

抑制UFMylation机器抑制PDAC细胞生长

通过shRNA敲降UFL1、UBA5、UFC1或DDRGK1，或使用UBA5抑制剂DKM2-93处理，均可显著抑制PDAC细胞的克隆形成和增殖能力。动物实验表明，UFL1敲降或Ufm1敲除可显著延缓肿瘤生长。

UFL1与PARP1相互作用并促进其UFMylation

IP-MS筛选发现PARP1是UFL1的重要相互作用蛋白。GST pull-down和免疫共沉淀实验证实UFL1通过其N端区域与PARP1的催化结构域(CD)直接结合。体内外实验证明UFL1可促进PARP1的UFMylation修饰。

UFMylation通过拮抗泛素化稳定PARP1

过表达UFMylation机器组分可上调PARP1蛋白水平，而不影响其mRNA表达。相反，敲降UFMylation组分或DKM2-93处理可降低PARP1蛋白水平。机制研究表明，UFMylation通过竞争PARP1第548位赖氨酸(K548)的修饰位点，拮抗其K48连接的多聚泛素化和蛋白酶体降解，从而稳定PARP1蛋白。

抑制UFMylation机器诱导DNA损伤、R-loop形成和细胞凋亡

UFL1或UBA5敲降可显著增加γH2AX焦点形成，表明DNA损伤积累。同时，S9.6抗体免疫荧光检测显示核内R-loop和胞质RNA-DNA杂交体水平升高。这些变化伴随凋亡标志物cleaved caspase 3增加和TUNEL阳性细胞增多。PARP1回补实验可逆转这些效应。

UFL1缺陷激活cGAS-STING通路并增强抗PD-1免疫治疗效果

UFL1敲降或DKM2-93处理可激活cGAS-STING通路，表现为STING、TBK1和IRF3磷酸化水平升高，以及干扰素刺激基因(ISG)表达上调。在免疫健全小鼠模型中，UFL1缺陷联合抗PD-1治疗可显著抑制肿瘤生长，增加肿瘤内CD8⁺ T细胞浸润和效应分子(IFNγ、TNF、GZMB)产生。

UFL1水平与PARP1正相关且与cGAS-STING活化负相关

临床样本分析显示，UFL1高表达的PDAC组织中PARP1蛋白水平较高，而cGAS-STING通路活化水平和CD8⁺ T细胞浸润较低。类似趋势也见于UBA5高表达组织。

研究结论与意义

本研究首次阐明了UFMylation系统在PDAC中的关键作用及其分子机制。UFL1介导的PARP1 UFMylation通过维持基因组稳定性抑制天然免疫激活，促进肿瘤免疫逃逸。靶向UFL1-PARP1轴可激活cGAS-STING通路，重塑肿瘤免疫微环境，从而增强PDAC对免疫检查点阻断疗法的敏感性。这些发现不仅深化了对PDAC免疫耐受机制的理解，也为开发新的联合治疗策略提供了理论依据和潜在靶点。研究提示UFMylation抑制剂与免疫治疗联用可能成为PDAC治疗的新方向，具有重要的临床转化价值。