综述：PKCα作为mEGFR NSCLC中mTORC1上游信号传导门控的作用

《Advances in Biological Regulation》：PKCα as a Signaling Gatekeeper Upstream of mTORC1 in mEGFR NSCLC

本综述系统阐述了蛋白激酶Cα（PKCα）在突变型EGFR（mEGFR）非小细胞肺癌中的新型调控机制。研究揭示mEGFR通过偏向性激活PLCγ/PKCα信号轴，特异性驱动AKT/mTORC1通路活化，从而维持肿瘤细胞的锚定非依赖性生长（AIG）和存活（AIS）。该发现为理解经典PKC亚型在特定癌症背景下的精确功能提供了新视角，并为mEGFR肺癌的靶向治疗提供了潜在新策略。

　　

Abstract

尽管自佛波酯首次将蛋白激酶C（PKC）与肿瘤促进联系起来以来已有数十年研究，但由于异构体特异性功能及细胞和组织类型依赖性，该激酶家族在癌症中的生物学作用仍不明确。本文综述了PKCα在突变EGFR（mEGFR）肺癌中的关键功能。在mEGFR癌症中，细胞谱系（具有高PRKCA表达的基底细胞样肿瘤）设定了PKCα丰度的上限，而突变EGFR活性激活其功能。突变EGFR通过Y992位点偏向性招募PLCγ，将信号导入PKCα-AKT-mTORC1信号弧，该信号轴对锚定非依赖性生长（AIG）和存活（AIS）至关重要。遗传或药理学抑制PKCα或mTORC1可减弱AIG和AIS，而TSC2缺失可挽救此表型。这些发现精确指出了经典PKC（特别是PKCα）在mEGFR系统中作为mTORC1程序上游效应子的通路特异性作用，由于突变受体的偏向性激活，驱动了对AKT/mTORC1信号臂的新形态依赖性以维持肿瘤发生。

Introduction

西塚及其同事于1977年从大鼠和牛脑中纯化出一种环核苷酸非依赖性激酶后首次发现蛋白激酶C（PKC）。虽然最初被表征为一种可被Ca²⁺依赖性蛋白酶蛋白酶解转化为活性形式的潜在酶原，但后续工作迅速将PKC与膜和脂质第二信使联系起来，发现完整酶可被Ca²⁺和酸性磷脂可逆激活。随后鉴定出不饱和二酰基甘油（DAG）作为脂质辅因子，显著降低了PKC激活对Ca²⁺/磷脂的需求，将受体刺激的磷酸肌醇转换与激酶激活联系起来。随着西塚课题组发现PKC是肿瘤促进剂佛波酯的直接靶点，该激酶家族被牵涉到佛波酯介导的众多细胞生物学功能中。

Structure and Activation

分子克隆于1986年揭示了多个PKC基因，最初发现PKC-I、II和III（后命名为α、β、γ），随后于1988年发现其他成员（δ、ε、η、ζ）。这些研究为基于调节域结构和辅因子依赖性的现代PKC分类奠定了基础，包括经典PKC（cPKC：α、β、γ；Ca²⁺和DAG依赖性）、新型PKC（nPKC：δ、ε、η、θ；DAG依赖性但Ca²⁺非依赖性）和非典型PKC（aPKC：ζ、ι/λ；均不依赖）。

Biological Functions

通过组织特异性表达、异构体选择性激活和 distinct 底物效应子，PKC家族参与多种生物学程序。aPKC（ζ/λ）在PAR3/PAR6复合物中调节上皮和神经元极性、紧密连接组装和顶基底面维持。cPKC和nPKC磷酸化MARCKS以调节细胞骨架重塑、细胞形态、迁移和整合素信号。在神经系统中，PKC异构体（特别是PKCε）参与突触可塑性、神经递质释放和疼痛信号。

PKCs in Cancer

当经典肿瘤促进剂佛波酯被证明可直接激活Ca²⁺和磷脂依赖性激酶时，PKC首次与癌症相关联。随着PKC被鉴定为细胞佛波酯受体，以及补充性细胞实验证明佛波酯处理后PKC快速膜转位，在肿瘤促进与明确信号酶之间建立了机制性联系。在癌症中，组织和细胞类型复杂性、异构体特异性表达和背景依赖性功能使得PKC作用复杂化，某些异构体可能发挥促肿瘤或抑瘤功能。

PKCs in Lung Cancer

早期研究报告多种肺癌细胞系中PKC活性升高，并显示PKC定向调节剂（如PMA/TPA和Bryostatin）增强A549肺癌细胞增殖，而Staurosporine等抑制剂拮抗佛波酯效应并破坏PKC向质膜定位。关于cPKC在肺癌中的功能，研究表明EGFR适配器TRIB3招募PKCα磷酸化EGFR_T654，促进EGFR降解并抑制肿瘤生长。

Spatiotemporal Control of cPKC Activity

虽然DAG敏感性PKC在佛波酯处理后快速膜转位是PKC激活的指标，但我们2011年的研究揭示大多数cPKC底物在PMA刺激PKC后的前5分钟内未被磷酸化。相反，底物激活激增（本例中为mTOR活性指标S6K）在30-60分钟时观察到，该时间现象与cPKC向近核内体区室转位相吻合。

PKC-mediated Activation of mTORC1 in Lung Cancer

NSCLC细胞系模型实验为cPKC介导的mTORC1激活的致癌意义提供了生物学见解。表达高PKCβ_II的A549细胞表现出cPKC依赖性增殖和迁移，该表型可被PLD抑制剂（FIPI）、mTORC1抑制剂（雷帕霉素）和PKC抑制剂（Enzastaurin）消除。相反，表达WT而非与PLD相互作用缺陷的F666D PKCβ_II增强了A549细胞的增殖和迁移。

PKCα-dependent mTORC1 Activation in mEGFR NSCLC

上述结果促使我们寻找不仅具有内在高cPKC水平而且具备维持活性激酶机制的细胞类型。2019年在突变EGFR_L858R和EGFR_del746-750（mEGFR）肿瘤中发现稳健的cPKCα升高，为我们研究PKCα介导的信号传导和定义致瘤功能提供了模型系统。初始实验显示，PKCα向质膜的定位（激活指标）严格依赖mEGFR活性。

Mechanisms Underlying PKCα Upregulation in mEGFR NSCLC

我们2019年论文的关键发现之一是抑制mEGFR消除了PKCα活性但未改变PKCα的高表达水平，表明mEGFR活性是稳健PKCα激活所必需，但mEGFR非依赖性机制决定了该异构体的增强表达。因此，驱动mEGFR细胞中PKCα上调的机制关键问题仍未解决。我们假设细胞起源是mEGFR肿瘤中PKCα上调的主要决定因素。

Biological Functions of PKCα in mEGFR NSCLC

虽然mEGFR基底细胞谱系的鉴定提示了已为PKCα依赖性预激的细胞起源，但定义PKCα在mEGFR细胞中的生物学作用以及mEGFR对PKCα依赖性机制的关键问题仍未解决，特别是因为经典AKT向mTORC1的信号传导通常是PI3K介导的激活AKT过程。在解决这些问题时，磷酸化蛋白质组学揭示了mEGFR NSCLC中PKCα缺失扰动的信号模块，突出了AKT/mTORC1轴的关键作用。

Biased Signaling by mEGFR Creates Dependence on PKC

这些观察促使我们探究突变受体本身如何优先将信号引导至PKCα臂。磷酸化特异性免疫印迹显示mEGFR信号偏向于配体非依赖性Y992磷酸化，该位点优先招募PLCγ，从而使受体输出偏向PKCα。进一步分析揭示下游通路选择性激活，突变受体优先信号至PLCγ/PKCα而非其他下游效应子。

Conclusion

我们课题组的最新进展将PKC重新定义为mTORC1信号的关键上游调节器。mTORC1在NSCLC发病机制中的牵连以及mEGFR肿瘤中稳健PKCα表达和活性的观察为研究PKCα介导的致癌信号提供了关键组成型模型。随后mEGFR细胞结果揭示了血清非依赖性生长至关重要的关键PKCα/AKT/mTORC1轴，我们后续研究强调了该通路的依赖性，mEGFR肿瘤通过突变受体的偏向性信号被连接至PKCα/mTORC1程序以维持肿瘤发生。