整合4D无标记与SUMO化蛋白质组学揭示胶质瘤进展的分子特征、功能富集及治疗靶点

本研究通过整合4D label-free蛋白质组学和SUMO化修饰组学技术，系统分析了胶质瘤不同病理分级（LGG/GBM）的蛋白表达差异及SUMO化修饰特征。研究发现LGG相比GBM具有更多差异表达蛋白（DEPs），但GBM表现出更显著的功能紊乱；首次鉴定出756个新型SUMO化蛋白，揭示SUMO化修饰在RNA代谢、免疫调控等关键通路中的作用，并通过虚拟筛选锁定VAT1等8个潜在治疗靶点。该研究为胶质瘤的分子分型和靶向治疗提供了新视角。

　　

胶质瘤作为最常见的原发性颅内肿瘤，其异质性和治疗抵抗性一直是临床难题。尽管高通量检测技术已广泛应用于基因组学研究，但蛋白质作为生命活动的直接执行者，其表达和翻译后修饰（PTM）在胶质瘤进展中的作用仍知之甚少。特别是SUMO（small ubiquitin-like modifier）这类类泛素化修饰，虽在神经发育中起关键作用，却从未在胶质瘤临床样本中被系统研究。这种认知空白限制了人们对胶质瘤分子机制的全面理解，也阻碍了新型靶向疗法的开发。

为解决这一问题，齐鲁医院的研究团队创新性地将4D无标记定量蛋白质组学与SUMO肽段富集技术相结合，对15例临床样本（包括正常脑组织、低级别胶质瘤LGG和高级别胶质母细胞瘤GBM）进行深度分析。研究发现：LGG相比正常脑组织表现出更显著的蛋白表达差异（222个上调DEPs），而GBM虽DEPs数量较少，却呈现更广泛的功能紊乱；首次在临床样本中鉴定出1066个SUMO化蛋白，其中756个为既往未报道的新发现，并揭示SUMO化修饰在RNA剪接、代谢重编程等关键通路中的调控作用。通过整合转录组数据筛选出40个核心促癌蛋白（如VAT1、ANXA5等），其中19个为SUMO化蛋白，进一步通过虚拟筛选发现VAT1的ATP结合口袋可被小分子药物靶向。该研究发表于《Cell Insight》，为胶质瘤的分子机制研究和精准治疗提供了全新视角。

关键技术包括：1）基于timsTOF Pro质谱仪的4D label-free定量蛋白质组学；2）抗K-ε-GG抗体磁珠富集SUMO化肽段；3）CGGA/TCGA公共转录组数据整合分析；4）分子对接虚拟筛选（使用Glide软件对14K化合物库进行筛选）。

研究结果部分：

1. 蛋白质组学结果概览
   通过PCA分析发现，LGG与正常脑组织蛋白表达差异显著，但IDH突变型与野生型GBM无法区分。共检测到7465种蛋白，其中5825种为各组共有。

2. 胶质瘤差异表达蛋白的功能分析
   LGG vs NB富集于剪接体和内质网蛋白加工通路，而GBM vs NB则与神经退行性变和氧化磷酸化相关。值得注意的是，大多数DEPs的mRNA水平未发生显著变化，提示转录后调控的重要性。

3. SUMO化蛋白的全局特征
   LGG中SUMO化蛋白数量（1066个）远超GBM（pGBM仅252个），其中923个为DEPs。PPI网络分析显示RPSA、EEF2等核心节点蛋白具有高中心性。

4. SUMO化在LGG中的功能
   GSEA发现LGG中SUMO化主要激活RNA代谢相关通路，如端粒酶RNA定位和翻译起始。关键蛋白如EZH2和SRC的SUMO化修饰可能驱动肿瘤发生。

5. SUMO化在GBM中的功能转变
   与LGG不同，GBM中SUMO化蛋白数量锐减，EEF1A1等RNA结合蛋白的去SUMO化可能导致功能紊乱。GSEA显示100个异常通路（如神经元功能抑制）与SUMO化相关。

6. 多组学整合与靶点筛选
   发现40个在mRNA和蛋白水平一致上调的核心基因（如VAT1），其高表达与患者不良预后显著相关。体外实验证实敲低VAT1可抑制LN229细胞增殖（CCK-8检测）和迁移（伤口愈合实验），并诱导凋亡（Annexin V/PI流式检测）。

讨论部分强调：该研究首次在临床样本中系统描绘胶质瘤SUMO化修饰图谱，揭示SUMO化水平随肿瘤进展而降低的独特现象。发现的VAT1等靶点不仅具有预后价值，其小分子结合腔（如INARIGIVIR对接得分-12.13）更为药物开发提供新思路。局限性在于样本量较小，未来需扩大队列验证SUMO化修饰的动态变化。这项研究为理解胶质瘤异质性提供了蛋白质组学新证据，推动了个体化治疗的发展。