肝癌（Hepatocellular carcinoma, HCC）是全球范圍內致死率極高的惡性腫瘤之一。其復雜的病理生理機制和有限的診斷治療手段使得HCC的治療成效不佳，預后不良。近年來，蛋白質棕櫚?；揎椬鳛橐环N重要的翻譯后修飾，被證實與多種生理過程及疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關。S-棕櫚?；侵；闹饕愋?，是指16碳脂肪酸通過硫酯鍵與半胱氨酸巰基連接，從而影響蛋白質的結構、定位、穩(wěn)定性、成熟、運輸以及調節(jié)膜受體、離子通道等病理生理過程的功能。在哺乳動物細胞中，S-棕櫚?；怯?3個鋅指天冬氨酸-組氨酸-組氨酸-半胱氨酸（ZDHHC）蛋白?；D移酶（PATs）家族介導的。越來越多的研究表明，S-棕櫚酰化的變化與腫瘤密切相關，但其在HCC中的作用尚不完全清楚。

2024年12月19日重慶大學腫瘤醫(yī)院徐波團隊和復旦大學肖明明團隊在Molecular Cancer雜志（IF：27.7）上發(fā)表了題為“ZDHHC20 mediated S-palmitoylation of fatty acid synthase (FASN) promotes hepatocarcinogenesis”的研究文章，研究了棕櫚?；D移酶ZDHHC20在肝癌發(fā)生發(fā)展中的作用機制。研究發(fā)現(xiàn)，ZDHHC20通過在脂肪酸合成酶(FASN)的特定半胱氨酸殘基上催化S-棕櫚?；?，從而穩(wěn)定FASN蛋白，抑制其泛素-蛋白酶體途徑介導的降解。ZDHHC20缺失或抑制，以及FASN關鍵半胱氨酸位點的突變，均可加速FASN的降解，抑制肝癌發(fā)生發(fā)展。這一研究過程中，拜譜生物提供了棕櫚?；揎椀鞍踪|組學技術服務，助力作者找到ZDHHC20調控的FASN上的關鍵性修飾位點，對整體研究成果起到畫龍點晴之用。

文章名稱：ZDHHC20 mediated S-palmitoylation of fatty acid synthase (FASN) promotes hepatocarcinogenesis

期刊：Molecular Cancer

2024年影響因子：IF=27.7

發(fā)表時間：2024年12月

客戶單位：重慶大學腫瘤醫(yī)院

研究材料：小鼠HCC組織

研究內容：棕櫚?；D移酶ZDHHC20在肝癌發(fā)生發(fā)展中的作用機制

拜譜提供技術：棕櫚酰化修飾蛋白質組學

模式圖

圖1 機制示意圖（圖源：Mo, et al., Mol Cancer, 2024）

篩選HCC中差異表達ZDHHC并確定其對HCC的影響

在探究HCC的分子機制中，研究團隊專注于ZDHHC家族成員的作用，特別是ZDHHC20。首先，通過對HPA和TCGA數據庫的深入分析，研究人員發(fā)現(xiàn)ZDHHC20在HCC中高表達，并與其不良預后相關。為了進一步探究這一現(xiàn)象，團隊構建了ZDHHC20敲除小鼠模型，并觀察到在DEN和DEN+CCl4誘導的HCC模型中，ZDHHC20敲除顯著降低了肝腫瘤的發(fā)生率、減少了腫瘤結節(jié)數量，并減小了腫瘤結節(jié)直徑，從而證實了ZDHHC20在HCC發(fā)生發(fā)展中的關鍵作用。

圖2 Zdhhc20-/-小鼠在化學誘導的HCC模型中發(fā)生的肝臟腫瘤較小。

（圖源：Mo, et al., Mol Cancer, 2024）

分析ZDHHC20的棕櫚酰化底物和位點

進一步的研究集中于鑒定ZDHHC20的棕櫚?；孜?。通過棕櫚酰化修飾組學，研究人員發(fā)現(xiàn)ZDHHC20敲除導致97種蛋白質的123個半胱氨酸位點的棕櫚?；斤@著降低，其中FASN的棕櫚?；较抡{最為顯著。這表明FASN可能是ZDHHC20的主要棕櫚酰化底物。生物信息學分析進一步證實ZDHHC20的敲除顯著影響脂肪酸代謝通路。通過RT-qPCR技術，研究人員發(fā)現(xiàn)ZDHHC20與脂肪酸代謝相關基因的轉錄表達呈正相關，且ZDHHC20過表達上調這些基因的表達，增加總膽固醇和甘油三酯水平，而沉默則降低其表達和脂質水平。在高脂肪高糖飲食的小鼠模型中，ZDHHC20敲除導致體重增加速度減慢，表明其可能調控脂肪酸代謝促進HCC的發(fā)展。

圖3 ZDHHC20基因敲除后棕櫚?；鞍捉M改變的功能注釋。

（圖源：Mo, et al., Mol Cancer, 2024）

驗證ZDHHC20與FASN的相互作用和棕櫚?；P系

為了驗證ZDHHC20與FASN的相互作用和棕櫚酰化關系，研究團隊進行了免疫共沉淀和免疫熒光實驗，證實了兩者在HCC細胞中的相互作用。接著，通過免疫熒光顯微鏡觀察到ZDHHC20和FASN蛋白在HCC細胞中的共定位。此外，利用免疫共沉淀-酰基-生物素交換（IP-ABE）方法檢測到FASN在HCC細胞中的棕櫚?；?/span>。進一步實驗顯示，ZDHHC20敲低顯著降低了FASN的棕櫚?；?，而ZDHHC20過表達則顯著增加了FASN的棕櫚?；盘枴＞C上所述，研究結果表明ZDHHC20與FASN相互作用，并作為FASN的棕櫚?；D移酶。

圖4 棕櫚酰轉移酶ZDHHC20與FASN相互作用并介導FASN棕櫚酰化。

（圖源：Mo, et al., Mol Cancer, 2024）

通過LC-MS技術，研究團隊在HCC小鼠組織中檢測到FASN的棕櫚?；稽c，發(fā)現(xiàn)半胱氨酸1464和1874位點的棕櫚?；@著降低。進一步的蛋白質-蛋白質對接分析確認了ZDHHC20與FASN之間的直接相互作用。重要的是，F(xiàn)ASN中的半胱氨酸1471和1881位點在不同物種中高度保守，并且單獨或雙重突變這些位點會導致FASN的棕櫚酰化信號顯著降低。

圖5 FASN1471和1881半胱氨酸棕櫚?；蕾囉赯DHHC20。

（圖源：Mo, et al., Mol Cancer, 2024）

探究FASN棕櫚?；瘜Φ鞍渍{控的功能意義

為研究ZDHHC20介導的FASN棕櫚?；贖CC中的功能意義，研究團隊通過2-溴棕櫚酸（2-BP）處理細胞，發(fā)現(xiàn)FASN的棕櫚?；偷鞍姿斤@著降低。泛素-蛋白酶體途徑是FASN的主要降解途徑，而2-BP暴露顯著增加了FASN的泛素化降解。ZDHHC20過表達顯著增加了FASN的蛋白水平，而沉默則降低其水平，同時敲低ZDHHC20降低了FASN蛋白穩(wěn)定性，而過表達則增加其穩(wěn)定性。這些結果表明ZDHHC20依賴的FASN棕櫚?；c其泛素化修飾在HCC中存在競爭關系。

圖6 FASN的棕櫚?；c其泛素化修飾相競爭

（圖源：Mo, et al., Mol Cancer, 2024）

為了研究ZDHHC20對FASN蛋白降解的影響，研究團隊轉染了ZDHHC20與SNX8和TRIM28至肝癌細胞，發(fā)現(xiàn)ZDHHC20抑制了SNX8或TRIM28與FASN的結合。實驗顯示，棕櫚酰化抑制劑2-BP增強了FASN的降解，而ZDHHC20的過表達抑制了這一過程。TRIM28的過表達則增加了FASN的泛素化降解。因此，ZDHHC20介導的FASN蛋白棕櫚?；揎椏梢愿偁幮砸种芐NX8-TRIM28復合物與FASN蛋白的相互作用，從而降低FASN蛋白的降解，促進肝癌的發(fā)生和發(fā)展。

圖7 ZDHHC20通過與FASN和SNX8-TRIM28復合體之間的相互作用競爭來提高FASN蛋白的穩(wěn)定性

（圖源：Mo, et al., Mol Cancer, 2024）

驗證FASN棕櫚酰化位點突變對肝癌影響

最后，研究團隊探究了FASN蛋白在半胱氨酸1471和1881位點的棕櫚?；揎棇ζ浞€(wěn)定性的影響。他們發(fā)現(xiàn)將這兩個位點突變?yōu)榻z氨酸可以降低FASN蛋白的穩(wěn)定性，增強其泛素化降解，并降低肝癌細胞的增殖能力。此外，人肝癌組織中ZDHHC20和FASN蛋白的表達水平高于正常組織，表明ZDHHC20-FASN軸在肝癌的發(fā)生發(fā)展中起著關鍵作用，ZDHHC20可作為肝癌治療的潛在靶點。

圖8 阻斷FASN半胱氨酸1471/1881棕櫚?；杉铀貴ASN降解并抑制腫瘤

（圖源：Mo, et al., Mol Cancer, 2024）

小結

在這突破性研究中，我們深入了解了HCC中S-棕櫚?；揎椀年P鍵調控者——ZDHHC20。不僅揭示了ZDHHC20在HCC發(fā)展中的重要作用，還發(fā)現(xiàn)了其通過棕櫚?；揎椃€(wěn)定FASN的新機制，為肝癌的診斷和治療提供了新的視角。這一過程中，拜譜生物為作者提供半胱氨酸-S棕櫚酰化修飾蛋白質組學服務，驗證了蛋白質棕櫚?；閷CC的發(fā)生發(fā)展，為文章最后結論奠定基調起到不可或缺的作用。

拜譜小結

棕櫚酰化是重要的脂質化修飾形式，一般發(fā)生在半胱氨酸殘基上。棕櫚?；揎椬钪匾墓δ苁窃鰪娍赏ㄐ械鞍着c膜的親和性，從而調控蛋白質的定位與功能。拜譜作為國內領先的多組學服務公司，可提供基因組、轉錄組、蛋白組、代謝組等多組學服務。圍繞半胱氨酸氧化還原修飾，拜譜生物可提供產品最全面、技術體系最成熟的氧化還原修飾系列產品，包括棕櫚酰化、亞硝基化、谷胱甘肽化、硫巰基化、次磺酸化、total氧化還原、游離巰基，助力一系列文章發(fā)表。其中棕櫚酰化修飾蛋白質組是我司首家推出、國內唯一成熟商業(yè)化的重磅特色產品，積累了豐富的項目經驗，實現(xiàn)了在不同物種、不同模型、不同組織中的高效檢出，棕櫚?；揎椢稽c平均檢出量可達20000+，最高已突破40000+。歡迎大家咨詢！

參考文獻：

Mo Y, Han Y, Chen Y, Fu C, Li Q, Liu Z, Xiao M, Xu B. ZDHHC20 mediated S-palmitoylation of fatty acid synthase (FASN) promotes hepatocarcinogenesis. Mol Cancer. 2024 Dec 19;23(1):274. doi: 10.1186/s12943-024-02195-5