今天分享一篇由美國國立研究院癌癥研究中心發(fā)表于Molecular Cell（IF=14.5,Q1）的轉(zhuǎn)錄組+蛋白組機制研究。研究標題：hRpn13通過表觀

遺傳因子HDAC8、PADI4和轉(zhuǎn)錄因子NF-kB p50塑造蛋白質(zhì)組和轉(zhuǎn)錄組。

癌癥治療的突破往往來自對細胞內(nèi)關(guān)鍵機制的重新審視。hRpn13，這一傳統(tǒng)上被認為是蛋白酶體底物受體的蛋白，近年來

卻展現(xiàn)出更多維的生物學(xué)功能。除了參與蛋白質(zhì)降解，它還在基因表達調(diào)控中發(fā)揮了意想不到的作用。這些發(fā)現(xiàn)為靶向

hRpn13的抗癌治療提供了新的思路，也揭示了其功能復(fù)雜性背后的科學(xué)難題。

一、hRpn13：不只是蛋白酶體的一部分

hRpn13是蛋白酶體中的重要底物受體，其功能主要通過以下兩部分實現(xiàn)：

1. Pru（Pleckstrin-like receptor for ubiquitin）結(jié)構(gòu)域：負責(zé)結(jié)合泛素和蛋白酶體亞基 hRpn2 的 C 端。

2. DEUBAD（deubiquitinase adaptor）結(jié)構(gòu)域：招募去泛素化酶 UCHL5，促進泛素鏈的降解。

在多發(fā)性骨髓瘤細胞中，蛋白酶體會裂解hRpn13，生成僅保留Pru結(jié)構(gòu)域的片段。這一過程削弱了去泛素化酶UCHL5的活性，也暗示hRpn13

的功能遠不止于蛋白質(zhì)降解。

(A)相對于WT. n， trRpn13-MM2蛋白豐度（x軸，log2）與p值（y軸，-log10）的折疊變化的火山圖。

(B) TMT-MS技術(shù)重復(fù)圖(A)（y軸）和圖S1B（x軸）中p值<0.05且包含Spearman秩相關(guān)檢驗。

(C)圖1B所示的蛋白含量顯著改變(-log10p> 1.3)，GO分析。

(D) RPMI 8226 WT和trRpn13-MM2細胞的免疫印跡。

（A）trRpn13-MM1相對于野生型（WT）的蛋白質(zhì)豐度變化倍數(shù)（x軸，log2）和p值（y軸，-log10）的火山圖。

（B）相對于野生型（WT），trRpn13-MM1（x軸，A）與 trRpn13-MM2（y軸，圖1A）的蛋白質(zhì)豐度變化（log2）的圖。

（C）用zhi定抗體檢測 RPMI 8226 野生型、trRpn13-MM1 或 trRpn13-MM2 細胞裂解物的免疫印跡圖。

（D）用zhi定抗體檢測HCT116野生型、DUCHL5、DhRpn13或trRpn13細胞裂解物的免疫印跡圖。

（E）用zhi定抗體檢測經(jīng)48小時對照scramble或靶向hRpn13的siRNA（sihRpn13）處理的 HCT116野生型細胞的免疫印跡圖。

（F）用FLAG-hRpn13（+）或空載體（-）轉(zhuǎn)染 48 小時后的HCT116野生型細胞裂解物的免疫印跡圖，用zhi定抗體檢測。

（G）用zhi定抗體檢測經(jīng)全長hRpn13（+）慢病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)或未經(jīng)處理（-）的RPMI 8226野生型、trRpn13-MM1或trRpn13-MM2細胞裂解物的免疫印跡圖。

          FL，Full Length。

二、hRpn13 的多維抗癌潛力

1. 靶向hRpn13的化合物誘導(dǎo)細胞凋亡

研究表明，多種hRpn13靶向分子（如 PROTAC和雙苯叉基化合物）能有效抑制癌細胞生長，包括骨髓瘤、結(jié)直腸癌、胃癌等。這些分子通過復(fù)

雜機制誘導(dǎo)hRpn13依賴的凋亡，但并不破壞其與蛋白酶體或泛素的相互作用。

2. hRpn13在基因調(diào)控中的作用

研究發(fā)現(xiàn)，hRpn13不僅影響蛋白質(zhì)降解，還通過多種途徑調(diào)控基因表達：

• NF-κB信號通路：hRpn13缺失降低了轉(zhuǎn)錄活性因子p50的水平，并減少了其前體蛋白p105的磷酸化，進一步削弱了與免疫反應(yīng)和細胞壓力相關(guān)的

• 基因表達。

• 表觀遺傳調(diào)控：hRpn13與組蛋白去乙?；?/span>HDAC8及瓜氨酸化酶PADI4相互作用，可能通過表觀遺傳機制影響細胞骨架和免疫反應(yīng)相關(guān)蛋白。

3. 跨細胞類型的蛋白酶體組分差異

PADI4被證明能夠結(jié)合蛋白酶體并影響其活性，而hRpn13缺失或NF-κB抑制劑則顯著降低PADI4的水平。這一發(fā)現(xiàn)提示蛋白酶體的組成可能因

細胞類型不同而有所變化，為個性化治療提供了新方向。

(A和B) 通過共聚焦熒光顯微鏡獲取的z軸堆疊圖像切片，顯示RPMI8226野生型（WT）、trRpn13-MM1和trRpn13-MM2 細胞在間期（A）或有絲分裂

（B）階段的表現(xiàn)。細胞染色分別標記 F-肌動蛋白（鬼筆環(huán)肽，紅色）、β-微管蛋白（TUBB4A，黃色）和DNA（DAPI，藍色）。白色箭頭指示膜起

泡的區(qū)域。每張切片距離蓋玻片的距離（左上角）以及比例尺（右下角，5 μm）均已標示。

(C) 顯示具有膜起泡細胞比例的統(tǒng)計圖。使用Mann-Whitney非參數(shù)檢驗計算統(tǒng)計顯著性。數(shù)據(jù)以均值±標準誤（SEM）形式表示。

(D)RPMI 8226 WT、trRpn13-MM1和trRpn13-MM2 細胞的共聚焦熒光顯微圖像，染色標記 Annexin V（綠色）、F-肌動蛋白（鬼筆環(huán)肽，紫色）和

DNA（DAPI，藍色）。頂部面板顯示合并圖像，箭頭指示起泡區(qū)域。比例尺為5 μm。

三、研究挑戰(zhàn)與未來展望

1. 檢測技術(shù)的限制

• 瓜氨酸化檢測存在質(zhì)譜靈敏度不足和抗體特異性不強的問題，限制了PADI4活性的全面解析。

• 細胞骨架相關(guān)蛋白（如MYO1E）的檢測同樣受到抗體供應(yīng)不足的影響。

2. 機制性問題待解

• hRpn13缺失是否通過NF-κB間接影響PADI4的豐度？

• 蛋白酶體其他底物受體的缺失是否會引發(fā)類似效應(yīng)？

3. 蛋白酶體與表觀遺傳學(xué)的交匯

未來研究需要深入探討hRpn13與HDAC8、PADI4及NF-κB通路之間的協(xié)同作用，尤其是在不同細胞類型和組織中的動態(tài)變化。這些研究將為

基于hRpn13 的個性化治療提供更加全面的理論基礎(chǔ)。

四、結(jié)語

從蛋白質(zhì)降解到基因表達，hRpn13在細胞生物學(xué)中的功能超出了傳統(tǒng)認知。盡管研究中仍面臨技術(shù)和機制性挑戰(zhàn)，其多維度的抗癌潛力為新

型治療方法的開發(fā)帶來了希望。未來，隨著檢測技術(shù)的進步和機制研究的深入，我們或許能更好地將hRpn13的生物學(xué)復(fù)雜性轉(zhuǎn)化為臨床實踐

中的抗癌利器。

參考文獻：

Osei-Amponsa V, Chandravanshi M, Lu X, Magidson V, Das S, Andresson T, Dyba M, Sabbasani VR, Swenson RE, Fromont C, Shrestha B, Zhao Y, Clapp

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NF-κB p50. Mol Cell. 2024 Feb 1;84(3):522-537.e8. doi: 10.1016/j.molcel.2023.11.035. Epub 2023 Dec 26. PMID: 38151017; PMCID: PMC10872465.