14例結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者樣本中發(fā)現(xiàn)治療新靶點(diǎn)——CTSD

結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的困境

結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移是結(jié)直腸癌zui常見的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移形式，約15%-25%患者在初診時(shí)即合并肝轉(zhuǎn)移，約50%患者病程中發(fā)生肝轉(zhuǎn)移，其中約20%為同時(shí)性轉(zhuǎn)移（確診時(shí)即存在），30%為異時(shí)性轉(zhuǎn)移（術(shù)后隨訪出現(xiàn)）。 肝臟作為結(jié)直腸癌血行轉(zhuǎn)移最主要的靶器官，通過門靜脈系統(tǒng)形成轉(zhuǎn)移病灶。 手術(shù)切除原發(fā)灶及轉(zhuǎn)移灶仍是wei一gen治手段，但80%-90%的肝轉(zhuǎn)移灶初始無法gen治性切除。

近日，北京大學(xué)人民醫(yī)院胃腸外科申占龍教授、葉穎江教授和中國ke學(xué)院生物物理研究所李巖教授合作，在國際quan威期刊Advanced Science發(fā)表研究論文N-glycosylation modification of CTSD affects liver Metastases in colorectal cancer。該研究指出糖蛋白—組織蛋白酶D（CTSD）有望成為結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的靶向治療靶點(diǎn)。

N-糖蛋白質(zhì)組學(xué)實(shí)現(xiàn)結(jié)直腸肝轉(zhuǎn)移靶點(diǎn)

研究者分析了來自14例結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者的14對配對的原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶癌組織：檢測到139個(gè)N-糖基化蛋白，185個(gè)N-糖基化修飾位點(diǎn)，共計(jì)490個(gè)完整結(jié)構(gòu)的N-糖肽和71個(gè)糖基。差異分析發(fā)現(xiàn)組織蛋白酶D (CTSD) 263殘基上

N-糖基化修飾改變CTSD的折疊位置、穩(wěn)定性和功能活性

CTSD在CTSD N263Q和CTSD N263Q/N134Q細(xì)胞中不能與內(nèi)體和溶酶體標(biāo)記共定位（圖4B）。也就是說，下調(diào)CTSD殘基263的N-糖基化修飾水平可能會抑制其向SW480細(xì)胞內(nèi)核內(nèi)體和溶酶體的轉(zhuǎn)運(yùn)。與CTSD WT細(xì)胞相比，部分缺失N-糖基化修飾的CTSD N263Q細(xì)胞的CTSD分泌量減少，而缺失N-糖基化修飾的CTSD N263Q/N134Q細(xì)胞的CTSD分泌量增加。因此，由于CTSD殘基263的N-糖基化修飾缺失，CRC細(xì)胞不能分泌CTSD。

此外，與CTSD WT細(xì)胞相比，環(huán)己酰亞胺處理3 h后，CTSD N263Q細(xì)胞中CTSD的數(shù)量明顯減少，說明CTSD在263殘基處的N-糖基化修飾影響了其穩(wěn)定性。CTSD N263Q細(xì)胞和CTSD N263Q/N134Q細(xì)胞的CTSD熒光值低于CTSD WT細(xì)胞（圖4E）。具體來說，降低CTSD殘基134和263的N-糖基化修飾水平可能會降低其蛋白酶活性。綜上所述，CTSD殘基134和263的N-糖基化修飾可能會改變其折疊位置、穩(wěn)定性和功能活性。

糖基化修飾的CTSD下游蛋白質(zhì)篩選和鑒定

CTSD野生型細(xì)胞和CTSD N263Q細(xì)胞進(jìn)行了比較蛋白質(zhì)組分析。研究人員鑒定出在CTSD野生型細(xì)胞和CTSD N263Q細(xì)胞之間有差異表達(dá)的蛋白質(zhì)共391個(gè)。鑒于CTSD的蛋白酶活性，研究人員對僅與CTSD野生型相互作用的蛋白質(zhì)集和DEPs進(jìn)行了交集分析。該分析共產(chǎn)生了8個(gè)候選分子：ACADM、PRDX3、ALDH2、EHHADH、DHCR7、TGFB1I1、IDH2和ALDH1A1。

STT3B和DDOST是CTSD的N-糖基轉(zhuǎn)移酶

免疫共沉淀富集與CTSD結(jié)合的蛋白，隨后通過質(zhì)譜分析鑒定這些蛋白。分析結(jié)果顯示，235個(gè)蛋白與CTSD WT相互作用，191個(gè)蛋白與CTSD N263Q結(jié)合。在與CTSD WTwan全相互作用的45個(gè)蛋白中，DDOST（也稱為OST48）是wei一的N-糖基轉(zhuǎn)移酶，可能參與殘基263的N-糖基化修飾。最初的N-糖基轉(zhuǎn)移酶，也被稱為寡糖轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物（OST），由多個(gè)蛋白質(zhì)組成一個(gè)復(fù)合物。OST以O(shè)ST-A和OST-B兩種形式存在，分別以STT3A和STT3B為催化亞基，分別負(fù)責(zé)初始N-糖基化。催化亞基能夠獨(dú)立完成N-糖基化加成過程。然而，在某些情況下，需要各種非催化亞基，如DDOST，在此過程中與底物形成穩(wěn)定的配合物我們利用在線蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)庫CPTAC研究了STT3A、STT3B和DDOST在結(jié)腸癌組織和配對正常組織中的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)這3種蛋白在結(jié)腸癌組織中表達(dá)上調(diào)。靶向敲除STT3A、STT3B和DDOST：當(dāng)STT3B和DDOST的表達(dá)減少時(shí)，CTSD的分子量相對于陰性對照顯著降低，表明從N-糖基化向非N-糖基化轉(zhuǎn)變。這些發(fā)現(xiàn)表明，CTSD殘基263的N-糖基化可能受到DDOST的調(diào)控，STT3B可能是該位點(diǎn)的催化亞基。

CTSD的N-糖基化修飾調(diào)控ACADM/Ferroptosis軸促進(jìn)CRC進(jìn)展

研究總結(jié)

該研究表明CTSD的N-糖基化修飾顯著影響其分泌與活性，進(jìn)而改變CRC細(xì)胞的侵襲/轉(zhuǎn)移能力并影響肝轉(zhuǎn)移形成。CTSD糖基化既可能作為預(yù)后/診斷生物標(biāo)志物，也為阻斷結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移提供了新的分子干預(yù)靶點(diǎn)。