综述:DGKs在脂质信号传导与疾病干预中的作用:结构基础、病理机制和新兴治疗策略
《Cellular & Molecular Biology Letters》:DGKs in lipid signaling and disease intervention: structural basis, pathological mechanisms, and emerging therapeutic strategies
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时间:2025年10月31日
来源:Cellular & Molecular Biology Letters 10.2
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本综述系统阐述了二酰基甘油激酶(DGKs)家族通过调控DAG-PA信号轴在代谢稳态、免疫应答和肿瘤进展中的核心作用。文章重点解析了10种DGK亚型(如DGKα/ζ/ε)的结构分类、亚细胞定位特征及其在癌症(如通过PD-1免疫检查点协同治疗)、代谢疾病(如胰岛素抵抗)、心血管和神经系统疾病中的双重功能(促癌/抑癌),并总结了靶向DGKs的小分子抑制剂(如进入临床阶段的ASP1570)与激动剂的研发进展及转化挑战。
二酰基甘油激酶(DGKs)作为脂质代谢的关键酶,通过将第二信使二酰基甘油(DAG)磷酸化为磷脂酸(PA),精确调控DAG-PA信号轴的平衡。哺乳动物中已知的10种DGK亚型(α、β、γ、δ、ε、ζ、η、θ、ι、κ)根据结构域特征被划分为5种类型(I–V)。I型DGKs(α、β、γ)具有钙离子感应EF-hand结构域,可响应钙信号快速膜转位;II型(δ、η、κ)通过N端pleckstrin homology(PH)结构域靶向磷酸肌醇富集膜区;III型DGKε结构最为精简,特异性识别花生四烯酸酯化DAG并定位于内质网;IV型(ζ、ι)和V型(θ)则通过MARCKS、ankyrin重复序列(ANK)或Ras关联(RA)结构域实现核质穿梭及细胞骨架互作。这种结构多样性奠定了DGKs功能特异性的分子基础。
DGKs的催化机制依赖高度保守的激酶结构域,以Mg2+-ATP为磷酸供体完成DAG磷酸化。其活性受多种信号调控:例如DGKα通过EF-hand域感应Ca2+激活,DGKδ被细胞外信号调节激酶(ERK)磷酸化增强活性,而DGKθ则直接受磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PI(4,5)P2)激活。亚细胞定位方面,DGKα在T细胞受体(TCR)激活后从胞质转位至质膜,DGKε通过N端疏水螺旋锚定于内质网,DGKζ则凭借核定位信号(NLS)进入细胞核调控转录因子(如p53)。这种时空特异性定位使DGKs能够精准调控局部DAG/PA池,进而影响下游信号通路的时空动态。
作为代谢枢纽,DGKs通过消耗DAG抑制蛋白激酶C(PKC)和RasGRP信号,同时生成PA激活mTOR和Raf等通路。值得注意的是,DGKε通过优先磷酸化1-硬脂酰-2-花生四烯酰-DAG(18:0/20:4),维持磷酸肌醇(PI)循环的脂质组成保真性。DGKs还与多种转录因子形成调控网络:DGKθ通过肝核因子1B(HNF1B)-PPARα轴抑制载脂蛋白C3(APOC3)表达;DGKζ被PPARγ激动剂激活后抑制高糖诱导的内皮炎症;在心肌细胞中,DGKζ通过阻止组蛋白去乙酰化酶5(HDAC5)核输出拮抗心脏肥大。此外,DGKα作为FOXO转录因子的直接靶基因,参与细胞稳态维持,而DGKζ则通过非激酶依赖性机制抑制FOXO活性,调控肌肉蛋白降解。
在肿瘤领域,DGKα通过激活Raf-MEK-ERK、核因子κB(NF-κB)等通路促进肝癌、胶质母细胞瘤进展,而DGKγ在结直肠癌中通过抑制Rac1发挥抑癌作用。免疫调控方面,DGKα/ζ作为TCR信号负调控因子,其抑制剂(如ritanserin、ASP1570)可逆转T细胞耗竭,并与PD-1抑制剂协同增强抗肿瘤免疫。在代谢疾病中,DGKδ缺失导致骨骼肌DAG积累激活PKCε,诱发胰岛素抵抗;DGKε通过调控脂肪酸氧化与线粒体功能参与肥胖相关代谢适应。心血管方面,DGKζ过表达可改善心肌梗死后的心室重构,而DGKε缺失则加剧压力负荷性心肌肥厚。神经系统疾病中,DGKβ调控树突棘形态与认知功能,DGKη则被全基因组关联分析(GWAS)鉴定为双相情感障碍风险基因。
目前DGK抑制剂研发已取得重要突破:ASP1570作为首个进入临床的DGKζ选择性抑制剂(IC50=4.7 nM),通过增强TCR信号促进CD8+ T细胞肿瘤浸润;CU-3通过竞争ATP结合位点抑制DGKα(IC50=0.6 μM),诱导肝癌细胞凋亡。激动剂研究相对滞后,但表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)和α-生育酚(αToc)可通过激活DGKα改善糖尿病肾病。尽管临床前数据显著,但DGK靶向治疗仍面临亚型选择性低、组织分布广泛导致的脱靶效应等技术瓶颈。未来借助冷冻电镜(Cryo-EM)结构解析、组织靶向递送系统等技术创新,有望推动DGKs作为代谢-免疫交叉节点的精准治疗应用。
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