B55α与Greatwall表达平衡预测癌细胞对Greatwall抑制敏感性的机制研究

本研究针对Greatwall激酶(GWL)作为潜在抗癌靶点的分子机制不明问题，通过开发高选择性抑制剂C-604，系统解析了GWL抑制引发的细胞周期紊乱与磷酸化网络失衡。研究发现PP2A-B55α磷酸酶是GWL抑制后细胞毒性的关键介质，并首次提出B55α/GWL表达比值可作为预测治疗敏感性的生物标志物，为靶向GWL的精准治疗策略奠定理论基础。

　　

细胞分裂的精确调控是生命科学的核心问题之一，其中Greatwall激酶(GWL，又称MASTL)作为有丝分裂的关键调控因子，通过抑制PP2A-B55磷酸酶活性来维持Cdk1驱动的重要磷酸化事件。近年研究发现GWL在多种癌症中过表达，与不良预后显著相关，但其作为治疗靶点的可行性仍存在三大关键问题：化学抑制GWL的确切分子后果尚不明确；不同癌细胞对GWL抑制的敏感性差异机制未解；缺乏预测治疗响应的可靠生物标志物。

为回答这些问题，英国萨塞克斯大学Helfrid Hochegger团队在《Nature Communications》发表重要成果。研究采用激酶聚焦化合物筛选结合结构优化，开发出新型GWL抑制剂C-604；通过高内涵成像、活细胞追踪和磷酸化蛋白质组学等多维技术，系统解析了GWL抑制的细胞表型与分子机制；利用TCGA数据库和患者来源的胆管癌细胞模型验证了生物标志物的临床相关性。

主要技术方法

1. 1.

   基于HTRF(均相时间分辨荧光)的激酶抑制剂高通量筛选

2. 2.

   条件性降解系统(RPE-1 B55α-dd细胞)结合定量磷酸化蛋白质组学

3. 3.

   高内涵自动成像分析(Cellpose算法)与单细胞追踪技术

4. 4.

   TCGA数据库的转录组生物信息学分析

Greatwall激酶抑制剂C-604的开发与验证

通过筛选40,000个激酶靶向化合物，研究人员鉴定出选择性抑制GWL的先导化合物21（后命名为C-604）。该化合物对GWL的体外IC₅₀达9-13 nM，且在多种细胞模型中能剂量依赖性降低GWL底物ENSA(S⁶⁷)和ARPP19(S⁶²)的磷酸化水平。值得注意的是，C-604的细胞毒性严格依赖B55α存在，而其他B55亚型（β/γ/δ）的敲除无拯救效应，证实其作用靶标特异性。

GWL抑制引发多效性细胞病理

活细胞成像显示C-604处理导致早熟有丝分裂退出和胞质分裂失败，形成多核或多倍体细胞。长期暴露引发两种命运：p53缺陷癌细胞（如HeLa）持续增殖伴随基因组严重不稳定；正常RPE-1细胞则通过p21上调进入衰老样停滞。磷酸化蛋白质组分析揭示，C-604处理30分钟内即有428-544个磷酸位点发生去磷酸化，其中仅MASTL(T⁸⁷³/S⁸⁷⁸)、ENSA(S⁶⁷)和ARPP19(S⁶²)是直接GWL底物，其余变化均依赖PP2A-B55α激活。

B55α/GWL表达比值预测治疗敏感性

在12种癌细胞系中，C-604的ED₅₀与B55α蛋白水平呈正相关(r=0.84)，与GWL水平负相关(r=-0.82)。建立的线性模型*ED₅₀=0.399×GWL/B55α+0.406能准确预测实验敏感性(R²=0.81)。TCGA数据分析发现，B55α过表达伴随GWL下调的肿瘤罕见，但在肾嫌色细胞癌(KICH)等特定亚型中可能存在治疗窗口。

这项研究首次阐明GWL抑制通过PP2A-B55α介导的磷酸化网络崩溃引发有丝分裂灾难，提出的B55α/GWL表达比值模型为精准识别GWL靶向治疗的潜在获益人群提供了重要依据。尽管临床转化面临靶标表达模式的限制，该发现为开发针对细胞周期调控节点的联合治疗策略开辟了新思路。