PADI4与脂质结合机制的发现：癌症治疗新靶点的鉴定及其在核膜PS相互作用中的意义

为解决癌症细胞代谢重编程中脂质代谢异常的关键问题，研究人员开展了PADI4酶与脂质（PS/PC/PA）相互作用机制研究。通过体外结合实验、生物信息学分析和细胞验证，首次证实PADI4通过活性位点与磷脂结合，且抑制剂GSK484可阻断该相互作用。该研究为靶向PADI4-脂质互作的癌症治疗提供了新策略。

　　

癌症细胞的异常代谢是肿瘤研究的核心问题之一，其中脂质代谢重编程尤为关键。磷脂酰丝氨酸（PS）和磷脂酰胆碱（PC）等脂质分子在细胞膜结构和信号传导中扮演重要角色，但其与蛋白质的相互作用机制尚不明确。近年来，肽酰精氨酸脱亚胺酶4（PADI4）因其在癌症进展和免疫调节中的双重作用受到关注，但其是否参与脂质代谢调控仍是未解之谜。

为探索这一科学问题，来自中国的研究团队在《Journal of Molecular Biology》发表重要成果。研究聚焦PADI4与三种脂质（PS、PC和PA）的相互作用，通过多学科技术揭示了该酶在癌症治疗中的新功能。

研究采用四种关键技术：1）荧光各向异性分析PADI4与脂质体的结合动力学；2）生物层干涉术（BLI）定量测定结合参数；3）分子对接预测结合位点；4）细胞水平邻近连接实验（PLA）验证PADI4与PS在核膜内的互作。所用细胞模型包括胶质母细胞瘤（HGUE-GB-42）、结肠癌（SW-480）及非癌对照细胞（HEK-293、MRC-5）。

脂质体外结合PADI4的特性
通过荧光各向异性实验发现，PADI4与两性离子脂质（ePC）和阴离子脂质（ePC/bPS混合物）结合后，各向异性值均下降，表明其结合不依赖脂质电荷特性。光散射实验进一步显示，PADI4可引起脂质体聚集，提示其能改变膜结构。

BLI揭示结合动力学
定量分析显示PADI4与ePC的亲和力（K_d
=6±2 mM）低于ePC/bPS混合物（K_d
=1.0±0.5 mM）。当加入活性位点抑制剂GSK484后，结合曲线呈现非典型特征，暗示脂质可能竞争性结合酶活性中心。

计算模拟定位结合位点
生物信息学预测发现四个潜在脂质结合区域，其中Ala581-Pro599和Pro622-His640邻近活性位点。分子 docking 证实所有脂质头基均锚定在催化残基Cys645附近，芳香族残基Phe633-Tyr636参与稳定相互作用。MM/GBSA计算显示PS结合自由能最低（-49.8±5.4 kcal/mol）。

细胞水平验证互作
免疫荧光显示PADI4与PS在癌细胞核膜共定位，而在正常细胞中分布于胞质。PLA实验证实两者在癌细胞核内直接结合，且GSK484处理6小时后互作完全消失，证实活性位点参与结合。

功能抑制实验
比色法检测显示，脂质存在时PADI4对BAEE的瓜氨酸化活性降低，但抑制效果弱于GSK484，说明脂质可能通过变构调节影响酶活性。

该研究首次系统阐明PADI4通过活性位点与脂质结合的分子机制，突破性发现包括：1）揭示PS在癌细胞核膜的特异性分布模式；2）证实脂质结合可调控PADI4的酶活性和亚细胞定位；3）为开发靶向PADI4-脂质互作的抗癌药物提供理论依据。特别值得注意的是，抑制剂GSK484对互作的阻断效应，提示现有PADI4抑制剂可能通过干扰其脂质结合功能发挥疗效。

这项研究将癌症代谢、表观遗传调控和膜生物学领域巧妙连接，不仅拓展了对PADI4多功能性的认知，还为开发基于脂质重编程的联合治疗策略开辟了新途径。未来研究可进一步探索PADI4是否参与脂质转运或代谢酶调控，以及不同癌症类型中该互作的异质性。