Prkci通过磷酸化c-Myc S21位点促进结直肠癌增殖的机制研究

《npj Precision Oncology》：Prkci acts a pro-proliferation factor in colorectal cancer

本刊推荐：针对结直肠癌治疗挑战，研究人员开展Prkci调控c-Myc稳定性机制研究。发现Prkci通过磷酸化c-Myc Ser21位点抑制其泛素化降解，促进肿瘤增殖。该研究揭示Prkci-c-Myc轴可作为结直肠癌治疗新靶点，为精准医疗提供理论依据。

　　

结直肠癌是全球范围内发病率和死亡率均位居前列的恶性肿瘤，尤其晚期患者治疗选择有限，预后较差。尽管手术、化疗、放疗等传统治疗手段不断进步，靶向治疗和免疫治疗也取得一定突破，但仍有部分患者治疗效果不理想。因此，深入探索结直肠癌发生发展的分子机制，寻找新的治疗靶点，成为当前研究的重要方向。

在这项发表于《npj Precision Oncology》的研究中，研究人员将目光投向了一个在多种癌症中异常表达但其在结直肠癌中作用尚不明确的分子——蛋白激酶C iota（Prkci）。作为非典型蛋白激酶C家族成员，Prkci在细胞生存、增殖和分化中发挥重要作用，然而其在结直肠癌中的具体功能和机制仍有待阐明。

研究团队首先通过临床样本分析发现，Prkci在结直肠癌组织中显著高表达，且与肿瘤晚期和患者不良预后密切相关。为了深入探究Prkci的功能，研究人员构建了Prkci过表达和敲除的结直肠癌细胞系，通过一系列体外和体内实验证实了Prkci对结直肠癌细胞增殖和代谢的正向调控作用。

在机制探索方面，研究揭示了Prkci与癌蛋白c-Myc之间存在直接相互作用，并发现Prkci能够特异性磷酸化c-Myc的第21位丝氨酸（S21）。这种磷酸化修饰有效阻断了c-Myc的泛素-蛋白酶体降解途径，显著延长了c-Myc蛋白的半衰期，从而增强其稳定性及转录活性。更重要的是，研究人员通过突变体实验证明，Prkci促进结直肠癌细胞增殖的作用完全依赖于其对c-Myc S21位点的磷酸化。

在动物模型中，Prkci敲除显著抑制了肿瘤生长，延长了荷瘤小鼠的生存期。这一发现进一步支持了Prkci作为结直肠癌治疗靶点的潜在价值。

研究采用的主要技术方法包括：利用TCGA和GEO数据库进行生物信息学分析；通过免疫组织化学检测临床样本中蛋白表达；使用CRISPR/Cas9基因编辑技术和慢病毒转染构建稳定细胞系；采用蛋白质印迹、免疫共沉淀、体外激酶实验等分子生物学技术探索蛋白相互作用和修饰；通过细胞增殖检测、代谢活性分析等功能实验评估表型变化；建立小鼠异种移植模型进行体内验证。

Prkci在结直肠癌中高表达且与不良预后相关

研究人员收集53对结直肠癌组织及癌旁正常组织，免疫组化结果显示Prkci在癌组织中表达显著升高。TCGA数据集分析进一步验证了这一发现。临床分期分析表明，Prkci高表达与晚期肿瘤阶段密切相关。生存分析显示，Prkci高表达患者总体生存时间更短。

Prkci促进结直肠癌细胞增殖和代谢

通过建立Prkci过表达的LoVo和RKO细胞系，CCK8和BrdU实验表明Prkci过表达显著促进细胞增殖和DNA合成。细胞内ATP水平检测显示Prkci过表达增强细胞代谢活性。相反，Prkci敲除则抑制细胞增殖和代谢。

Prkci稳定c-Myc并促进其表达

基因集富集分析表明Prkci高表达与c-Myc信号通路激活相关。蛋白质水平检测发现Prkci过表达上调c-Myc及其下游靶点Cdk4、Glut1表达，而Prkci敲除则降低这些蛋白水平。机制研究表明Prkci通过抑制c-Myc泛素化降解而增强其稳定性。

Prkci通过磷酸化c-Myc S21位点调节其稳定性

免疫共沉淀证实Prkci与c-Myc存在直接相互作用。通过分段质粒构建和点突变实验，研究人员确定Prkci主要与c-Myc的1-50氨基酸区域结合，并特异性磷酸化c-Myc第21位丝氨酸。体外激酶实验进一步验证了Prkci对c-Myc S21位点的特异性磷酸化作用。S21A突变（磷酸化失活）和S21E突变（磷酸化模拟）实验证明c-Myc S21磷酸化可阻断其泛素化降解。

Prkci介导的结直肠癌细胞增殖依赖于c-Myc磷酸化

在c-Myc敲除细胞中回补野生型c-Myc或S21A突变体，发现Prkci过表达只能在c-Myc野生型细胞中促进增殖和代谢，而在c-Myc S21A细胞中无此效应，证明Prkci的功能发挥依赖于c-Myc S21磷酸化。

靶向Prkci抑制体内肿瘤生长

动物实验显示，Prkci敲除的LoVo细胞形成的肿瘤体积显著减小，生长速度减慢，荷瘤小鼠生存期延长。肿瘤组织免疫组化分析表明Prkci敲除组c-Myc和Ki-67表达降低，提示增殖活性受到抑制。

本研究系统阐明了Prkci在结直肠癌中的促癌作用机制，发现Prkci通过磷酸化c-Myc S21位点增强其稳定性，进而促进肿瘤细胞增殖和代谢重编程。这一发现不仅深化了对结直肠癌发病机制的理解，更重要的是为开发新的治疗策略提供了潜在靶点。由于c-Myc长期以来被认为是"不可成药"靶点，针对其上游调控因子Prkci可能成为间接抑制c-Myc活性的有效策略。

值得注意的是，该研究在不同遗传背景的结直肠癌细胞系（包括APC、KRAS、BRAF突变型和野生型）中均观察到Prkci对c-Myc的稳定作用，表明Prkci-c-Myc轴可能是结直肠癌中普遍存在的致病机制，不依赖于常见的致癌突变。这为针对不同遗传背景的结直肠癌患者开发普适性治疗策略提供了理论依据。

研究还指出，虽然现有Prkci抑制剂如金硫苹果酸盐（ATM）主要作用于PB1结构域介导的相互作用，但开发针对Prkci激酶活性的特异性抑制剂可能更有效地阻断其致癌功能。鉴于Prkci在多种癌症中高表达而在正常组织中表达较低，针对Prkci的靶向治疗可能具有较好的安全性。

综上所述，该研究揭示了Prkci-c-Myc信号轴在结直肠癌进展中的关键作用，为开发新的精准治疗策略奠定了理论基础，对改善结直肠癌患者预后具有重要临床意义。