Cell Res：清华大学葛亮/张敏/与广州医科大学冯杜合作揭示RAS突变肿瘤过程中特异性自噬的调控机制

具有RAS突变的癌细胞表现出增强的自噬，这对它们的增殖和存活至关重要，使其成为治疗干预的潜在靶点。然而，RAS诱导的自噬和生理自噬之间的调节差异仍然知之甚少，这使得癌症特异性抗自噬治疗的开发复杂化。

2025年3月7日，清华大学生命科学学院葛亮课题组、药学院张敏课题组与广州医科大学冯杜课题组携手合作在Cell Research上在线发表题为“Oncogenic RAS induces a distinctive form of non-canonical autophagy mediated by the P38-ULK1-PI4KB axis”的研究论文。研究确定了一种由致癌KRAS表达诱导的非经典自噬形式，称为RAS诱导的通过ATG8ylation（RINCAA）诱导的非经典自噬。

与饥饿诱导的自噬相比，RINCAA涉及不同的自噬因子，并包含非自噬成分，导致形成具有由ATG8家族蛋白（例如LC3和GABARAP）标记的多泡/多层结构的非经典自噬体。研究将这些结构命名为RAS诱导的ATG8ylation多泡/多层小体（RIMMBA）。RINCAA的一个显着特征是经典自噬中的III类PI3K被RINCAA中的PI4KB取代。我们确定了一个调节性P38-ULK1-PI4KB-WIPI2信号级联反应控制该过程，其中ULK1触发PI4KB在S256和T263位点的磷酸化，启动PI4P产生、ATG8化和非经典自噬。重要的是，在RAS突变的癌细胞和结直肠癌标本中观察到PI4KB在S256和T263位点的磷酸化升高。在胰腺癌的异种移植和KPC模型中，抑制PI4KB S256和T263磷酸化导致RINCAA活性和肿瘤生长降低，表明靶向ULK1介导的PI4KB磷酸化可能代表RAS突变癌症的一种有前途的治疗策略。

巨噬（以下简称自噬）是细胞内物质的大规模降解，对于在应激条件下维持细胞稳态和存活至关重要。在自噬过程中，受损的细胞器、侵袭性细菌和易聚集蛋白被输送到溶酶体进行降解。自噬与多种疾病的发病机制有关，然而，导致自噬失调的特定分子事件，特别是癌症相关自噬和生理自噬之间的差异尚未阐明。

ras基因家族，编码极其相似的188-189个氨基酸蛋白，是人类癌症中最常见的癌基因。ras基因编码单体GTP酶，该酶在调节哺乳动物细胞增殖、分化和存活的信号转导途径中起分子开关的作用。组成性激活RAS蛋白的突变发生在20%-25%的人类癌症中，其中kras突变发生频率最高，并且发生在多种癌症类型中。kras突变的激活是许多肿瘤发生和进展的关键驱动因素，对肿瘤生长至关重要。然而，由于RAS蛋白表面缺乏药物结合口袋，因此难以靶向高活性的RAS突变体。到目前为止，临床上唯一有效的抑制剂是AMG510和MRTX849，它们专门针对KRAS（G12C）。

除了直接靶向RAS蛋白外，鉴定抑制下游RAS效应蛋白的药物是治疗RAS突变癌症的一种解决方案。已经表明，激活RAS突变与自噬的过度激活有关。因此，RAS突变的肿瘤细胞对自噬抑制剂非常敏感，表明自噬可以作为RAS突变肿瘤的治疗靶点。由于自噬在生理条件下也维持细胞稳态，因此应开发一种专门防止RAS诱导的自噬而不影响生理自噬的自噬抑制剂。尽管如此，RAS突变诱导的自噬和生理自噬之间的调节差异尚不清楚，特别是关于核心自噬因子的不同参与，即自噬相关基因（ATG）和蛋白质。

自噬的核心步骤由ATG和其他自噬相关蛋白的调节。在饥饿诱导的自噬下，（UNC）-51样激酶（ULK）复合物的组成部分，ULK激酶可以磷酸化多种自噬调节因子，其中一个主要靶点是由Beclin-1、ATG14、磷脂酰肌醇3激酶（PIK3）催化亚基3 （PIK3C3/VPS34）、PIK3调节亚基4（PIK3R4/P150）和Beclin-1调节的自噬蛋白1 （Ambra1）中的激活分子组成的III类磷酸肌醇3激酶（PI3K）复合物。PI3K复合物磷酸化吞噬泡的磷脂酰肌醇（PI）脂质，以募集磷脂酰肌醇-3-磷酸（PI3P）相互作用蛋白。WIPI2是PI3P的效应子，通过募集脂质化机制来激活下游事件。脂质化机制催化微管相关蛋白1轻链3（MAP1LC3/LC3/ATG8）与磷脂酰乙醇胺（PE）的偶联，从而构建自噬体。ATG9A为自噬体播下种子，并与ATG2一起作为一种超燃酶，将脂质转移到自噬膜。运输所需的内体分选复合体（ESCRT）复合体封闭吞噬体以完成自噬体的生物发生；多个SNARE复合体与膜系链组分一起促进自噬体与溶酶体的融合。虽然ATGs在生理性自噬中的级联和功能已经被很好地理解，但在病理条件下控制这些自噬因子的调节机制仍然不太清楚，特别是与生理性自噬相比，它们的分子差异。

在这里，研究者采用多种致癌RAS诱导的自噬模型来研究癌症中自噬失调的潜在分子机制。结果显示，KRAS（G12V）诱导了一种以ATG8ylation为特征的非典型自噬，这种自噬独立于几种与饥饿诱导的自噬相关的自噬因子。研究将其称为RAS诱导的通过ATG8ylation（RINCAA）的非经典自噬。观察到具有ATG8同源物阳性的多泡和多层结构的替代自噬体，而不是双膜自噬体。特别关注PI3K独立性，研究发现RAS信号诱导的ULK1激活PI4KB至关重要。值得注意的是，RAS激活的ULK1对肽1在S256和T263位点的磷酸化增强了PI4KB活性，导致PI4P的产生。此外，与饥饿诱导的自噬类似，WIPI2作为下游效应子发挥作用，但充当PI4P效应子，而不是PI3P，启动自噬体生物发生的下游事件。在异种移植和LSL-KrasG12D、p53F/F、Pdx1-Cre小鼠（KPC）胰腺癌模型中，联合抑制S256和T263上MEK1/2和PI4KB磷酸化可有效抑制ras-突变肿瘤细胞系的自噬和增殖，抑制肿瘤生长。这些发现阐明了致癌kras诱导的选择性自噬的机制框架，并揭示了一种新的抗Ras突变癌症的有效靶点。

图1 PI4KB-Peptide-1对KPC小鼠胰腺癌模型肿瘤的抑制作用（摘自Cell Research）

参考消息：

https://doi.org/10.1038/s41422-025-01085-9