牵一发而动全身|磷酸化修饰组学揭示卵巢癌潜在治疗靶点

景杰编者按：蛋白质磷酸化水平的调控紊乱是导致细胞癌变及肿瘤发生的重要原因，因此靶向激酶信号通路的药物很可能成为个体化癌症治疗的主力军。传统的蛋白质组学常关注整个癌组织中的蛋白水平的变化，但是因为癌症组织存在高度的异质性，难以排除非癌细胞对蛋白质组数据的干扰。最新发表在国际著名期刊Cell Reports上的文章，分离出卵巢癌的原发癌细胞，并对癌细胞进行分子分型。该研究结合高通量蛋白质组学和磷酸化修饰组学，发现调控细胞周期和转录过程的CDK7/POLR2A的磷酸化水平与癌细胞增殖、肿瘤发生相关，可以作为潜在的治疗靶点。景杰公司作为全球蛋白质及翻译后修饰的领跑者，可以为您提供一整套常规蛋白质组学及磷酸化组学研究的解决方案，同时还能为您提供高灵敏度的磷酸化修饰抗体，助力您的研究工作。

前  言： 得益于高通量分析技术，癌症分子表型的研究近些年来迅猛发展。基于高通量质谱分析的蛋白质组学可以帮助研究人员在细胞系、动物模型、临床组织样本中寻找与癌症密切相关的差异表达蛋白和翻译后修饰类型如磷酸化。然而，细胞系只能在有限程度上模拟真实情境下肿瘤细胞的生物学过程，另一方面，对癌组织进行整体性研究并不能很好的区分肿瘤细胞和微环境中其它细胞所扮演的角色。近期发表的蛋白基因组学文章未能排除肿瘤组织中非癌细胞的因素，同时也没有对癌组织与正常组织进行比较。对于此，一个较为理想的解决办法就是去研究临床样本中纯度更高的原发癌细胞，但是学术界针对原发癌细胞的蛋白层面组学研究，尤其是磷酸化组学研究还十分有限。

研究思路和成果：本文中，研究人员分别从临床肿瘤和正常组织中分离出了原代上皮细胞，即上皮卵巢癌细胞（EOC）、卵巢上皮表面细胞（OSE）和远端输卵管上皮细胞（FTE），并进行了全蛋白组和磷酸化修饰组学分析，在13个病人的样本中定量到5,561个蛋白和7,658个磷酸化位点。生物信息学分析表明，体外培养的原代上皮细胞能够比较好的反映相关组织样本的主要特性，因此可以，至少在分子层面，作为研究卵巢癌发生发展的可靠模型。

鉴于EOC、OSE和FTE三类细胞中只有不到1%（49/5561）的蛋白表达量发生了变化，不同细胞的差异很可能体现在蛋白质磷酸化修饰水平上。磷酸化组学的数据也印证了这一猜测，共有约10%（792/7658）的磷酸化位点修饰水平在三类细胞中显著改变。

结合基因注释GO、代谢通路分析KEGG、主成分分析3D-PCA（为降低数据复杂度），研究人员发现在癌细胞EOC中，剪接体成员蛋白和细胞骨架重塑相关蛋白的磷酸化水平显著变化，这些结果也暗示在不同的原代细胞中存在着迥异的激酶信号网络。磷酸化位点模体（motif）分析表明在癌细胞中，一部分磷酸化修饰位点附近显著富集碱性氨基酸如精氨酸，底物motif分析进一步表明嗜碱性激酶（如PKA、PKB、PKC）的活性很可能在癌细胞中显著上调。除此之外，研究人员还发现MAPK/CDK激酶的底物磷酸化水平显著上调，更为有趣的是，与细胞周期调控相关的CDK7的活性中心在EOC中发生磷酸化修饰富集，同时CDK7的一个重要底物-聚合酶II alpha（POLR2A）上与转录相关的活性中心磷酸化水平也发生明显改变，这些结果说明CDK7与其底物POLR2A在EOC中的激活很可能具有重要的癌症生物学意义。

在后续的功能实验中，作者分别在生化分子层面、癌症细胞系及临床肿瘤样本中对CDK7/POLR2A的磷酸化修饰水平进行了验证，并将其激活状态与EOC癌细胞的增殖密切联系到一起，进一步说明CDK7/POLR2A可以作为潜在的卵巢癌治疗靶点。

总结：综上所述，本研究通过高通量蛋白质组学及磷酸化修饰组学精确分析了上皮卵巢癌细胞（EOC）的分子表型，通过与正常细胞进行比较发现，癌细胞中剪接体成员蛋白和细胞骨架重塑相关蛋白的磷酸化水平显著改变。更为重要的是，调控细胞周期和转录过程的CDK7/POLR2A的磷酸化水平与癌细胞增殖、肿瘤发生发展紧密相关，表明CDK7/POLR2A成为潜在治疗靶标的可能。

参考文献：

 et al., Phosphoproteomics of Primary Cells Reveals Druggable Kinase Signatures in Ovarian Cancer. Cell Rep. 2017 Mar 28;18(13):3242-3256.

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