核定位 HKDC1：磷酸化 RBBP5 驱动肝癌进展的关键激酶及潜在治疗新靶点

为探究代谢酶在肿瘤发生中的非经典功能，尤其是 HKDC1 在肝癌（HCC）中的作用机制，研究人员开展了相关研究。结果发现核定位的 HKDC1 作为蛋白激酶，通过磷酸化 RBBP5 促进 MLL1 复合物组装和 H3K4me3上调，驱动肝癌进展。这为肝癌治疗提供了新的潜在靶点和策略。

　　在癌症的复杂世界里，代谢酶就像一群神秘的 “多面手”。它们不仅掌控着细胞的常规代谢活动，还在肿瘤的发生和发展过程中扮演着极为关键的角色，展现出许多出人意料的非经典功能。其中，己糖激酶结构域包含蛋白 1（HKDC1）作为代谢酶家族的一员，在肿瘤领域逐渐受到关注。然而，尽管 HKDC1 在肿瘤发生时表达异常，但它究竟如何影响肿瘤的发展，尤其是在肝癌（Hepatocellular Carcinoma，HCC）方面，其潜在机制一直是个未解之谜。为了深入揭开这层面纱，中国科学技术大学第一附属医院等机构的研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一系列研究，旨在全面解析 HKDC1 在肝癌进程中的具体作用机制，期望能为肝癌的治疗开辟新的方向，找到更有效的治疗靶点和策略 。

最终，研究人员发现核定位的 HKDC1 具有蛋白激酶功能，它能够磷酸化视网膜母细胞瘤结合蛋白 5（RB binding protein 5，RBBP5），进而促进 MLL1 复合物的组装，上调组蛋白 H³赖氨酸⁴三甲基化（H³K⁴me³）修饰水平，激活与有丝分裂相关的基因表达，推动肿瘤细胞的增殖。这一发现意义重大，不仅揭示了 HKDC1 在肝癌发展中的关键作用机制，还为肝癌的临床治疗提供了全新的潜在靶点和预后生物标志物，有望为肝癌患者带来新的希望。该研究成果发表在《Cell Reports》杂志上。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们使用细胞系和小鼠模型进行实验，通过免疫沉淀 - 质谱（IP - MS）技术筛选与 HKDC1 相互作用的蛋白；利用体外激酶实验确定 HKDC1 对 RBBP5 的磷酸化作用；借助染色质转座酶可及性测序（CUT&Tag）和 RNA 测序（RNA - seq）分析基因表达变化；还通过免疫组化（IHC）分析临床样本中相关蛋白的表达情况 。

下面详细介绍研究结果：

• 核定位的 HKDC1 与 MLL1 复合物相互作用：研究人员通过构建 NRAS/shp53 诱导的肝癌模型发现，HKDC1 敲除可显著降低肝癌的发生率和肿瘤生长速度。进一步研究发现，与 HK1 和 HK2 不同，HKDC1 在多种肝癌细胞系及临床肝癌组织中呈现核定位现象。通过 IP - MS 和免疫共沉淀等实验，证实了核定位的 HKDC1 能与 MLL1 复合物相互作用，且是通过直接结合 RBBP5 来实现的。
• HKDC1 磷酸化 RBBP5 促进 MLL1 复合物组装：体外蛋白磷酸化实验表明，HKDC1 可磷酸化 RBBP5，且磷酸化位点为 Ser497。研究还发现，HKDC1 的蛋白激酶活性位点位于其 N 端和 C 端的甘氨酸富集基序（GTG）。此外，HKDC1 介导的 RBBP5 磷酸化对 MLL1 复合物的组装至关重要，敲低 HKDC1 会减少 MLL1 复合物各组分之间的相互作用。
• HKDC1 介导的 RBBP5 磷酸化上调 H³K⁴me³促进有丝分裂相关基因表达：研究人员发现，敲低或过表达 HKDC1 会显著降低或增加 H³K⁴me³水平，且这种调控依赖于 HKDC1 的蛋白激酶功能。通过 CUT&Tag 和 RNA - seq 分析发现，HKDC1 和 RBBP5 共同调控许多基因的 H³K⁴me³水平和 mRNA 表达，这些基因主要与有丝分裂相关。敲低 HKDC1 或 RBBP5 会导致细胞周期停滞在 G₂/M 期，表明它们在促进细胞分裂中发挥重要作用。
• 靶向 HKDC1 - RBBP5 - H³K⁴me³轴抑制肿瘤进展：研究人员通过体外激酶抑制剂库筛选和细胞实验，发现 dinaciclib 可有效抑制 HKDC1 的蛋白激酶活性，减少 RBBP5 的磷酸化，抑制 H³K⁴me³的上调和肿瘤细胞的增殖。在小鼠异种移植实验中，dinaciclib 治疗显著抑制了肿瘤的生长。此外，破坏 MLL1 与 WDR5 相互作用的化合物 OICR - 9429 也能抑制 HKDC1 或 RBBP5 促进的肿瘤细胞增殖，表明 HKDC1 - RBBP5 - H³K⁴me³轴在肿瘤进展中起重要作用。
• HKDC1 介导的 RBBP5 磷酸化与肝癌患者预后不良相关：研究人员对临床肝癌样本进行分析，发现 HKDC1 和 pS497 在肝癌组织中的表达显著高于癌旁组织，且 pS497 水平与肝癌的临床分期和患者预后呈正相关。这表明 pS497 可作为肝癌预后的生物标志物。

综上所述，该研究揭示了核定位的 HKDC1 在肝癌中的蛋白激酶功能及其促进肿瘤进展的分子机制。HKDC1 通过磷酸化 RBBP5，增强 MLL1 复合物的组装，上调 H³K⁴me³修饰水平，促进有丝分裂相关基因的表达，从而推动肝癌细胞的增殖。同时，研究还发现 dinaciclib 可作为潜在的 HKDC1 激酶抑制剂，为肝癌的治疗提供了新的策略和潜在靶点。然而，该研究也存在一些局限性，如 HKDC1 核定位的机制尚不清楚，dinaciclib 对 HKDC1 抑制作用的具体贡献及结合结构基础有待进一步研究。未来的研究可针对这些问题展开，以更全面地了解 HKDC1 在肝癌发生发展中的作用，为肝癌的临床治疗提供更坚实的理论基础和更有效的治疗手段。