ADAR1-p150的Zα结构域：肿瘤免疫调控新机制、结构域选择性治疗靶点及检测方法学

《Cancer Biology & Therapy》：The Zα domain of ADAR1: emerging roles in cancer biology and evidence as a promising therapeutic target

　　

作用于RNA的腺苷脱氨酶1（adenosine deaminase acting on RNA 1, ADAR1）已成为重要的癌症依赖靶点和先天免疫抑制因子。早期治疗策略主要聚焦于全局酶活性抑制，但此类方法可能损害组成型表达的ADAR1-p110异构体所介导的必要稳态功能。越来越多证据强调由干扰素（interferon, IFN）诱导型ADAR1-p150异构体独特介导的非编辑依赖功能。ADAR1-p150通过其构象特异性Zα结构域（Zα domain）结合Z-核酸（Z-nucleic acids, ZNAs），并抑制黑色素瘤分化相关蛋白5（MDA5）、蛋白激酶R（PKR）和Z-DNA结合蛋白1（ZBP1）驱动的先天免疫激活，从而促进肿瘤免疫逃逸和对炎症应激的适应。因此，选择性破坏这种p150介导的抑制作用可能比全局抑制ADAR1更具治疗可行性，Zα结构域提供了潜在的选择性机制接口。本综述综合当前对Zα介导免疫调控的理解，评估新兴的结构域特异性治疗策略，并提供用于探究Zα相互作用的生物物理和细胞学检测的综合指南，强调可能指导未来p150选择性转化干预的关键机制空白。

**引言（Introduction）**
文章指出ADAR1是催化腺苷转化为肌苷的RNA编辑酶，腺苷-to-肌苷（A-to-I）编辑主要发生于Alu富集的双链RNA（dsRNA）中，从而防止内源性dsRNA异常激活先天免疫感知。ADAR1编辑活性失调与多种肿瘤的细胞适应度、免疫逃逸和治疗抵抗相关。ADAR1存在组成型、以核内为主的p110异构体和IFN诱导型、以胞质为主的p150异构体；大规模功能基因组筛选及独立功能缺失研究反复将ADAR1识别为IFN高语境中的癌症依赖靶点。文章引用其口腔鳞状细胞癌（OSCC）功能基因组研究，说明IFN可使非依赖OSCC对ADAR1缺失敏感，而ADAR1-p150而非p110可强效逆转ADAR1敲除所致致死表型，为靶向p150提供依据。异构体分辨分析显示p150编辑更广泛且不同的RNA底物，并与p110具有不同互作网络。p150的N端Zα结构域可结合左手Z-DNA和Z-RNA（合称ZNAs），该结构域在哺乳动物中仅见于ZBP1；Zα–ZNA轴缺陷可释放ZBP1驱动的炎症信号和/或调节性细胞死亡。文章还提到近年小分子ADAR1抑制剂及降解剂出现，包括针对Zα结构域和/或p150的选择性化合物，但聚焦Zα结构域本身及其对p150介导肿瘤细胞存活和免疫调节贡献的综述仍缺乏。

**Z-核酸（ZNAs）与ADAR1中的Zα结构域（Z-nucleic acids (ZNAs) and the Zα domain in ADAR1）**
文章回顾Z-DNA的发现：与B-DNA右手螺旋不同，Z-DNA呈左手螺旋并具特征性zig-zag磷酸骨架，交替嘌呤-嘧啶序列尤其CG重复更易形成Z构象。早期生物物理研究提示Z-DNA瞬态且需高盐等条件稳定；转录产生的负超螺旋及胞嘧啶甲基化等化学修饰可促进B-to-Z转换，使Z-DNA在更接近生理条件下形成。基因组中易形成Z构象的序列称为Z-flipons。ADAR1-p150的Zα结构域为ADAR1-p150感知并选择性结合Z-DNA提供首个证据；ZBP1和病毒蛋白中类似结构域的存在表明Z-DNA识别是进化保守机制。后续研究显示dsRNA也可采取类似Z构象，即Z-RNA；Zα可与Z-DNA和Z-RNA结合，但Z-RNA与Zα形成动力学更稳定的复合物。Zα结合不依赖序列特异性，而依赖Z构象。ADAR1-p150主要位于胞质（也可核穿梭），接近重复元件、倒置Alu对及其他结构化转录本产生的内源dsRNA，为Z-RNA感知提供空间语境。结构上，ADAR1-p150的Zα采用翼状螺旋-转角-螺旋折叠（winged helix–turn–helix fold），由三个α螺旋贴靠小β折叠构成预形成结合面，通过静电和氢键网络识别ZNA的zig-zag骨架。关键保守残基包括N173、Y177、P193和W195：N173对高亲和核酸结合重要，N173A显著降低亲和力，N173S与Aicardi–Goutières综合征（AGS）相关；Y177有助于区分RNA/DNA及Z构象与B构象；P193维持结构架构和识别面定位，P193A见于AGS及双侧纹状体坏死患者；W195稳定Zα结构支架并参与有效Z-RNA识别，W195A（小鼠W197A）破坏Z-RNA结合并导致蛋白在细胞内大量降解，在体内引起AGS样炎症表型。上述残基为Zα靶向药物开发提供结构基础。

**ADAR1-p150的Zα结构域的细胞功能及其在肿瘤生物学中的新兴作用（Cellular functions of the ADAR1-p150's Zα domain and its emerging role in cancer biology）**
文章指出Zα通过结构识别ZNAs调控基础细胞过程。Zα突变可废除Z-RNA结合并降低部分内源RNA编辑，尤其3′UTR重复元件；含Z构象倾向序列的dsRNA底物编辑效率约40%，高于非Z形成底物约8%。由于Zα缺乏催化活性，其对编辑的影响可能为间接，即Z-RNA结合促进底物识别并将RNA定位于p150脱氨酶结构域。CLIP-seq和RIP-seq等转录组范围分析显示Zα互作延伸至3′UTR和初级microRNA转录本，提示Zα介导识别参与转录后调控和致癌通路；但Zα突变研究中位点特异性变化通常有限，具体编辑位点或基因仍不清楚。Z-DNA flipons可在转录应激相关生理条件下出现并与基因组不稳定相关。p150独特含Zα，越来越多证据认为其部分通过脱氨酶活性驱动肿瘤细胞存活；ZNAs可能促进底物靶向脱氨，将结构感知与RNA编辑及实体瘤致癌机制联系起来。p150编辑内源dsRNA以避免MDA5介导I型IFN信号、PKR诱导的翻译关闭和凋亡；ADAR1缺失抑制肿瘤生长并增强抗肿瘤免疫。p150通过抑制这些感知通路促进肿瘤细胞存活、免疫耐受及高IFN特征肿瘤对免疫检查点阻断（ICB）的抵抗。ZBP1是调节炎性细胞死亡的关键感知器。小鼠Zα突变W197A和P195A破坏Z-RNA识别，导致dsRNA积累并经MDA5/MAVS通路上调IFN刺激基因（ISGs）；HEK细胞因缺乏MDA5表达而ISG上调有限，说明反应依赖感知机制可用性。关于ZBP1抑制，文章提出两种机制：其一，ADAR1缺陷小鼠中Zα介导的内源Alu元件A-to-I编辑缺失使倒置Alu重复形成dsRNA并激活ZBP1，导致caspase-8依赖凋亡和MLKL介导坏死性凋亡；ADAR1 Zα突变经RIPK3和caspase-8促进ZBP1信号，ZBP1缺失可逆转表型。其二，p150通过其Zα与ZBP1相应Zα直接互作抑制ZBP1激活；核输出抑制剂使p150滞留核内可阻止其与胞质ZNAs互作，从而允许ZBP1感知ZNA并诱导PANoptosis。Zα还通过ZNA结合对p150定位至胞质应激颗粒（SG）至关重要；SG由缺氧、营养剥夺、氧化应激和免疫反应等触发，与化疗耐药相关。SG浓缩结构可稳定能量上不利的ZNA，Zα结合可能改变SG内编辑特异性和蛋白互作。HeLa细胞中p150在亚砷酸盐或长dsRNA转染下与核心SG标志物共定位并支持存活，可能通过编辑被隔离RNA生成含肌苷dsRNA（IU-dsRNA）抑制凋亡和过度ISG诱导；A549和U2OS细胞中p150通过PKR依赖机制抑制dsRNA介导PKR激活并维持翻译，也通过PKR非依赖机制限制SG组装所需RNA–RNA和RNA–蛋白互作，负调控SG形成。上述机制与肿瘤对ADAR1 Zα依赖性的联系仍需进一步研究。

**ADAR1-Zα的治疗靶向（Therapeutic targeting of ADAR1-Zα）**
文章采用结构化文献检索，截至2026年2月28日检索PubMed，纳入16篇与ADAR1轴治疗靶向相关的原始研究。早期催化抑制剂包括8-azaadenosine、8-chloroadenosine和ZYS-1，后因方法学错误及对ADAR1 dsRNA底物特异性认识不足而被认为非ADAR1选择性。后续核苷类似物C12和ADAR1i-124提供药理破坏ADAR1可重现遗传缺失并恢复肿瘤模型免疫激活的概念验证，但因脱氨酶结构域为p110和p150共享，催化抑制剂缺乏异构体选择性，可能影响p110稳态功能；完全ADAR1缺失导致胚胎致死、广泛凋亡、肝解体及造血干细胞维持失败，p150缺陷引起MDA5/MAVS依赖胚胎致死，p110缺失导致出生后高死亡率，p110还通过解决RNA:DNA杂合体（R-loops）维持基因组稳定。ADAR1i-124在p110高胶质瘤细胞中引起PKR激活和翻译关闭，而在p150高黑色素瘤细胞中未见，提示非选择性催化抑制风险；其相对安全性被认为与保留dsRNA结合和非催化支架功能有关。Z-PROTAC利用Z-DNA结合配体靶向两异构体共有的Zβ和p150特有Zα，变体7c–9c在乳腺癌、黑色素瘤和结直肠癌细胞中诱导ADAR1降解、细胞死亡和PANoptosis；该方法不完全区分p110/p150，但具蛋白水平特异性并避免ZBP1等脱靶，完全降解仍可能影响p110编辑和支架功能。p150是A-to-I编辑主要异构体， preferential靶向mRNA 3′UTR，足以防止IFN信号中PKR和MDA5激活。Rebecsinib为剪接调节剂，特异性降低p150表达并限制p150依赖胞质RNA编辑，在白血病细胞恢复先天免疫感知、破坏白血病干细胞维持而保留p110稳态功能，并已在人源化白血病小鼠模型验证；其首次人体Phase 1试验（NCT07250646）正在复发/难治性继发性急性髓系白血病（AML）或高危骨髓纤维化（MF）患者中招募。核输出抑制剂Selinexor和Eltanexor抑制XPO1，使p150核滞留并扰动ZBP1调控、激活PANoptosis，在黑色素瘤及免疫细胞模型和临床前黑色素瘤模型中联合IFN增加肿瘤细胞死亡并缩小肿瘤体积，但XPO1抑制非p150特异。直接Zα靶向方面，FDA药物高通量虚拟筛选曾提名Alendronate、Etidronate和Zoledronate，但NMR未检测到其与Zα物理结合；Cromolyn可结合含Y177的Zα α3螺旋且NMR显示不结合ZBP1 Zα，提供选择性概念验证，但其亲和力较弱且缺乏体内验证，其chromone核心可作为起点。Lithospermic acid和Regaloside B经SPR证实结合Zα，Lithospermic acid与H159、D160和K169形成氢键，虽通过ADME初筛但缺乏稳健细胞渗透性和效力验证。AVA-ADR-001已从无细胞生物物理结合推进至体外免疫和肿瘤细胞模型及免疫 competent B16-F10黑色素瘤同系小鼠模型，在“ISG-high”环境单药具较好效力，联合anti-PD-1在ICB抵抗黑色素瘤模型中显示克服抵抗潜力；但其on-target证据主要为间接下游功能读数，相对ZBP1的选择性仍待明确。CBL0137为curaxin类DNA嵌入剂，促进B-to-Z DNA转换并稳定左手Z-DNA，通过激活ZBP1依赖先天免疫信号和炎性细胞死亡增强肿瘤免疫原性和ICB反应；其不直接抑制ADAR1，但可部分模拟ADAR1功能受损的炎症后果，MEL-212 Phase I试验（NCT05498792）正在黑色素瘤中评估其联合ipilimumab和nivolumab。

**ZNAs与Zα相互作用的检测方法驱动性见解（Assays-driven insights into ZNAs and Zα interactions）**
文章总结用于探测Zα–ZNA及Zα–小分子相互作用的生物物理和细胞学检测。生物物理检测方面，电泳迁移率变动分析（EMSA）和圆二色光谱（CD）用于确认Zα优先结合Z构象核酸，表现为条带迁移和加入重组Zα后核酸波长椭圆率降低；等温滴定量热法（ITC）和核磁共振（NMR）显示Zα通过多价结合及螺旋-转角-螺旋（HTH）基序结合，ITC放热曲线可提示Zα:ZNA化学计量，NMR化学位移扰动可用于定位Zα结合位点及表征与ZNA的互作动力学。小分子检测中，热位移分析（TSA）显示AVA-ADR-001使蛋白信号热稳定升高2.5 °C；内源色氨酸荧光（ITF）滴定显示其Stern-Volmer淬灭常数为（2.8±0.07）×10⁴ M^?1；SPR测得Lithospermic acid和Regaloside B的平衡解离常数分别为7.56×10^?5 M和7.523×10^?3 M；微量热泳动（MST）显示Cromolyn结合较弱，估计K_D为774 μM±301 μM。细胞学检测方面，免疫荧光和RNA免疫沉淀测序（RIP-seq）使用Z-RNA识别Z22抗体，证明剪接体抑制触发保留内含子来源Z-RNA积累并激活ZBP1诱导的坏死性凋亡通路；Zα探针和/或ZNA抗体用于染色质免疫沉淀（ChIP）和染色质亲和沉淀（ChAP）以映射人基因组中可采取ZNA构象的区域，显示Z-DNA形成区域富集于转录起始位点（TSS）并与活跃转录基因和染色质重塑相关，甲醛交联可稳定瞬态Zα–Z-DNA结合。文章指出，捕获毫秒级B-to-Z转换动态仍是持续挑战，未来需高分辨率活细胞报告系统实时可视化Zα–ZNA互作，并需厘清Zα抑制导致癌细胞致死表型的确切机制通路。

**当前空白与未来展望（Current gaps and future perspectives）**
文章指出，尽管ADAR1生物学已有进展，Zα结构域的癌症语境特异性功能及其ZNA互作如何形成治疗脆弱性仍不明确。多数ADAR1靶向化合物仍处早期临床前阶段，许多仅限计算或无细胞系统验证，存在选择性不足、靶向组成型p110相关毒性及效力有限等挑战；且缺乏预测性生物标志物以识别最可能获益患者。ADAR1-p150依赖已在多种癌症中观察到，但多数研究依赖完全ADAR1缺失或催化突变，难以区分Zα依赖功能与经典编辑活性；Zα相关内源RNA底物尚未明确，限制对编辑依赖和潜在编辑非依赖作用的理解。肿瘤对ADAR1的依赖是否由Zα介导功能驱动、该依赖机制在癌种间是否普遍或情境特异仍待确定。另一主要空白是肿瘤中ZNAs图谱缺乏全面映射；当前理解多从倒置重复元件如Alu推断ZNA形成，特定致癌或应激诱导转录本是否优先采取Z构象、何种ZNA积累阈值触发先天免疫感知器仍不清楚。Zα对RNA编辑的间接调控及Zα与Z-DNA结合的功能后果亦待阐明。p150在病毒感染中调节IFN信号和RNA感知的作用较明确，但其Zα结构域在抗病毒防御中的具体贡献不清，解决该问题也有助于澄清Zα在HPV和EBV等病毒相关癌中的功能。未来研究应使用结构域特异模型定义Zα依赖机制，并确定肿瘤对p150依赖主要由ZNA识别介导，还是ZNA识别与脱氨协同作用。

**结论（Conclusion）**
文章认为，尽管仍存在许多机制空白，开发选择性靶向ADAR1-p150的Zα特异性抑制剂可在不显著影响正常细胞组成型p110的情况下抑制肿瘤生长。从转化角度看，ADAR1–Zα–ZNAs轴是尚未充分探索但有前景的治疗通路；然而许多潜在ADAR1-Zα抑制剂仍处早期临床前测试，尚未进入人体临床试验。系统分析ADAR1-p150在重要器官中的表达对于预判和减轻系统性炎症或其他毒性至关重要。仔细评估情境特异性机制并监测正常组织功能，将是开发安全有效ADAR1 Zα抗肿瘤策略的关键；结构、生物物理和转化研究的持续整合对定义可操作生物标志物、深化机制理解并指导下一代ADAR1-Zα聚焦治疗策略必不可少。