Cancer Cell：磷酸化组学揭示ERBB4-SRC信号通路与成神经管细胞瘤的关系

Original: Dr.Proteomics 精准医学与蛋白组学 2019-06-30

景杰生物|解读

景杰编者按：成神经管细胞瘤(MB)是儿童最常见的恶性脑瘤。尽管在过去的几十年里有了显著的临床进展，但是三分之一的患者会死于该疾病，而还有三分之一的幸存者会经历由疾病引起的长期后遗症。之前的研究表明，MB的四大亚群在基因组和转录组上有显著的特征，但蛋白组和磷酸化修饰组的研究还是一片空白。

为了系统地研究成神经管细胞瘤的发生机制，来自法国巴黎大学的研究人员从蛋白质组学、磷酸化组学等多组学的角度，系统地研究成神经管细胞瘤的发生机制。通过对4种不同亚型的MB进行研究，检测蛋白质丰度和磷酸化修饰谱的变化，研究者发现ERBB4-SRC在G4 MBs涉及的信号通路中的潜在关键作用，为未来MB亚群潜在治疗研究提供了重要的临床前依据。上述研究发表在著名的学术期刊Cancer Cell上。

文献精读

1. MB四种亚型的蛋白表达谱和磷酸化修饰谱分析

为了确定亚型分类的一致性，研究人员对41个来自四种亚型的MBs的蛋白表达谱和磷酸化修饰谱进行检测，并结合前人的DNA甲基化和转录组结果进行关联分析（图1A）。结果共检测到3892个蛋白以及4950个磷酸化修饰位点(位于2133个蛋白质)进行了定量。

值得注意的是，所有G4亚型肿瘤都表现出高度独特的磷酸化轮廓。同时，基于相似网络融合(SNF)的集成聚类清晰地将四个不同的亚型分开，并与四个核心MB子组对齐(图1B)。因此，基于SNF的综合亚群赋值可用于下游分析。

图1.利用多层蛋白基因组数据进行相似网络融合确定了四个主要的MB亚群

2. G3、G4两种亚型的蛋白质调控进行分析

随后，研究人员对G3、G4两种亚型的蛋白质调控进行分析，发现G3在真核起始因子(eIF)复合物和mRNA处理/代谢等相关功能上明显比G4显著富集。而泛素蛋白酶体系统(UPS：Skp, Cullin, F-box的复合物(SCF))和蛋白酶体在G4亚型中显著富集(图2)。

图2. G3、G4两种亚型蛋白组富集分析

3. 转录组、蛋白质组和磷酸化组的通路注释

研究者基于转录组、蛋白质组和磷酸化组进行通路注释。在蛋白水平上，G4与其他亚群富集到不同的几个信号通路，包括G蛋白偶联受体(GPCR)和RTK通路，以及它们的下游MAPK和mTOR信号通路 (图3A)。再结合G4特异性磷酸化通路(图3B)分析，研究人员将RTK信号作为G4 MBs的一个标志性特征。

图3. 基于转录组、蛋白质组(图A)和磷酸化组(图B)的通路注释、MB亚群的激酶富集(图C)

4. RTK信号在G4 MBs中作用的综合分析

接下来，研究人员对RTK信号在G4 MBs中的作用进行综合分析，结果发现在mRNA水平上，G4中最显著的过表达RTK成员是ERBB4以及其配体NRG2。在蛋白水平上，只在G4中鉴定到 ERBB4多肽。RTK信号的关键调控因子SRC在G4的mRNA和蛋白水平以及SRC S17磷酸化水平均有显著升高，而已知的SRC信号激活因子PKA和PTPN11在G4中显示出比G3更高的蛋白水平。因此，作者推测SRC是G4中潜在的致癌因素，SRC是与上述信号网络紧密连接的典型致癌基因(图4)。

图4. G3和G4 MBs中ERBB-GPCR通路的示意图

综上所述，本文从蛋白质组学、磷酸化组学等多组学的角度，系统地研究成神经管细胞瘤的发生机制。通过对4种不同亚型的MB进行研究，检测蛋白质丰度和磷酸化修饰谱的变化，研究者发现ERBB4-SRC在G4 MBs涉及的信号通路中的潜在关键作用。

研究为成神经管细胞瘤(MB)研究提供了多层次的蛋白基因组数据资源，并对MB亚群的生物学基础有了全面的了解，为未来MB亚群潜在治疗研究提供了重要的临床前依据。

参考文献

Antoine Forget, et al. (2018) Aberrant ERBB4-SRC Signaling as a Hallmark of Group 4 Medulloblastoma Revealed by Integrative Phosphoproteomic Profiling. Cancer Cell.