LZTR1作为黑色素瘤癌基因通过调控泛素蛋白酶体系统和ERBB3/SRC通路促进侵袭与抑制凋亡的机制研究

本研究揭示了LZTR1在肢端黑色素瘤中的致癌机制：通过TurboID邻近标记和免疫共沉淀技术，发现LZTR1通过稳定ULK1-AMBRA1自噬起始复合物维持蛋白酶体活性，同时激活ERBB3-PYK2-SRC信号轴促进机械应激下的肿瘤侵袭。该研究为肢端黑色素瘤靶向治疗提供了新策略。

　　

在皮肤癌中最具侵袭性的黑色素瘤领域，肢端型黑色素瘤因其独特的发病部位和分子特征备受关注。这类常发生于手掌、足底等易受机械摩擦部位的肿瘤，存在22q11.21区段的特异性扩增，其中LZTR1基因的扩增与不良预后显著相关。尽管既往研究认为LZTR1可能通过CUL3复合物降解RAS家族蛋白发挥抑癌作用，但最新证据显示其在黑色素瘤中表现出截然相反的致癌特性——不仅能促进细胞增殖，还能诱导正常黑色素细胞发生恶性转化。这种"双面基因"的争议性功能，以及肢端黑色素瘤缺乏有效靶向治疗的现状，促使研究者们深入探索LZTR1在黑色素瘤中的分子机制。

为阐明这一科学问题，研究团队采用了多组学联用的策略。通过TurboID邻近标记技术结合质谱分析，绘制了LZTR1相互作用蛋白网络；利用shRNA基因敲降系统评估关键分子的功能影响；建立机械压缩模型模拟体内应力环境；采用活性探针法检测蛋白酶体活性变化。所有实验均在经基因鉴定的肢端型(YUHIMO、YUCRATE等)和非肢端型(YUSIK、YUHEF等)黑色素瘤细胞系中进行，并以HEK293、U-87MG等非黑色素瘤细胞作为对照。

LZTR1-associated proteins in melanoma cells identified with proximity biotinylation

邻近标记技术揭示LZTR1与泛素-蛋白酶体系统的密切联系。当将LZTR1与生物素连接酶TurboID融合表达时，质谱鉴定到52个共同相互作用蛋白，包括E3泛素连接酶NEDD4、自噬受体SQSTM1/p62、高尔基体蛋白GOLGA3等。值得注意的是，这些互作蛋白显著富集于蛋白酶体调控、自噬和肌动蛋白骨架组织等通路，但未检测到与RAS家族的相互作用，这为LZTR1在黑色素瘤中的非经典功能提供了首个线索。

LZTR1 association with the proteosome

免疫共沉淀实验进一步验证了LZTR1与蛋白酶体调节复合物的物理结合。质谱数据显示LZTR1与26S蛋白酶体调节亚基PSMD2、CUL4B泛素连接酶复合物、BAG3/6分子伴侣等存在特异性相互作用，同时与肌球蛋白IIa(MYH9)等细胞骨架蛋白关联。这些发现暗示LZTR1可能通过双重机制调控黑色素瘤细胞生存：既参与蛋白质稳态维持，又影响细胞形态与运动。

USP9X regulates LZTR1 stability

研究发现去泛素化酶USP9X对维持LZTR1稳定性至关重要。当用shRNA抑制USP9X表达时，内源性和外源性LZTR1蛋白水平均显著下降，而蛋白酶体抑制剂硼替佐米可逆转此效应。功能实验表明，USP9X敲除导致黑色素瘤细胞增殖抑制程度与直接敲除LZTR1相当，证实二者构成关键的生存信号轴。此外，USP9X还特异性稳定促存活蛋白BIRC5和RAC1，揭示其多靶点调控特性。

LZTR1 regulates apoptosis and autophagy

深入机制研究表明，LZTR1缺失引发级联反应：ULK1(自噬启动激酶)和AMBRA1(自噬正调控因子)表达下降，而自噬货物适配体SQSTM1/p62积累。这种"自噬-凋亡"平衡的破坏导致蛋白酶体活性降低2.7倍，伴随凋亡抑制蛋白BIRC3/5的减少。特别值得注意的是，在BRAF^V600E突变型黑色素瘤细胞中，LZTR1通过MARK3-CDC25B通路而非ULK1通路诱导G2/M期阻滞，显示其作用机制的细胞背景依赖性。

LZTR1 enhances cell invasion and migration under mechanical compression

为模拟肢端黑色素瘤的力学微环境，研究团队开发了创新的压力加载系统。当施加111-180.6帕斯卡的机械应力时，LZTR1过表达使黑色素瘤细胞侵袭能力提升2-3倍。分子水平分析揭示此过程依赖ERBB3受体酪氨酸激酶的激活及其下游效应分子PYK2和SRC的磷酸化。使用ERBB抑制剂阿法替尼可显著阻断应力诱导的侵袭，为临床转化提供潜在方案。

这项发表于《Oncogene》的研究彻底改变了人们对LZTR1生物学功能的认识。在黑色素瘤中，LZTR1并非简单的RAS负调控因子，而是扮演着"生存守卫者"的多重角色：通过USP9X维持自身稳定性，通过ULK1-AMBRA1轴保障蛋白质质量控制，并通过ERBB3-PYK2-SRC通路响应力学刺激。这种多层次的调控网络解释了为何LZTR1扩增与肢端黑色素瘤转移密切相关。研究提出的靶向策略——如抑制USP9X、阻断ERBB3信号或开发PROTAC降解剂，为这类难治性肿瘤提供了精准治疗方向。尤其值得注意的是，该研究建立的力学应激模型创新性地模拟了足底等特殊部位的肿瘤微环境，为后续转化研究奠定了方法学基础。这些发现不仅适用于黑色素瘤，对理解其他实体瘤中机械应力响应机制也具有重要启示意义。