消化系统肿瘤包括食管癌、胃癌、结直肠癌、胰腺癌和肝癌等[1],具有恶性程度及病死率高的特点，占全球癌症相关发病率和死亡率50%以上[2]。2020年中国消化系统肿瘤的年龄标准化发病率为83.00/10万[3],死亡率高达81.42/10万[4]。尽管手术切除及放化疗在消化系统肿瘤治疗中广泛应用，但患者早期诊断困难，多数诊断即晚期，失去手术机会。因此，新的生物标志物的出现有利于预测癌症患者的进展及预后，对于肿瘤的治疗存在潜在价值。目前研究发现，棕榈酰化及介导棕榈酰化反应的酶在癌症中发挥重要作用。棕榈酰化是蛋白质的翻译后脂质修饰，可增加蛋白质的疏水性，从而在调节蛋白质的亚细胞定位和信号转导过程中发挥重要生理功能[5]。根据棕榈酸酯与蛋白质连接的化学键的不同，棕榈酰化可分为3种类型：通过硫酯键连接的S-棕榈酰化、通过酰胺连接的N-棕榈酰化及氧酯键相连的O-棕榈酰化。S-棕榈酰化是最常见的修饰类型，不同于其他2种棕榈酰化，S-棕榈酰化是一种可逆修饰。棕榈酰酯通过硫酯键连接到半胱氨酸(cysteine, Cys)残基上，在一定条件下硫酯键可水解发生脱棕榈酰化反应。消化系统肿瘤的癌症相关蛋白与棕榈酰化过程相关，包括癌细胞增殖、侵袭、转移以及肿瘤免疫[6,7,8,9,10]。本综述通过总结蛋白质棕榈酰化的机制及与癌症发生发展的关系，旨在探索靶向棕榈酰化过程用于消化系统肿瘤治疗方面的潜在策略。

1、蛋白质s-棕榈酰化的生化机制

蛋白质棕榈酰化由棕榈酰基转移酶介导，其富含锌指的DHHC(Asp-His-His-Cys)结构域[11],因此也被称为ZDHHC棕榈酰基转移酶。人类ZDHHC家族共有23个成员，多数ZDHHC蛋白定位于内质网和高尔基体，少数位于质膜上[12]。ZDHHC位于2个跨膜螺旋之间面向细胞器管腔的内环上[13]。ZDHHC底物包括小GTP酶(Ras)、神经元支架蛋白和整合膜蛋白(G蛋白耦联受体和离子通道),并且ZDHHC对底物的选择是广泛特异且具有重叠[14],这可能有利于蛋白质棕榈酰化的稳定。S-酰化最常见的脂肪酸是饱和的16-碳脂肪酸棕榈酰酯(C16∶0),其他长度的脂肪酸(饱和或不饱和)也可作为底物蛋白的酰基修饰链[15]。对于脂肪酸选择上的差异，不同的ZDHHC酶具有不同的脂肪酸选择性偏好，这种偏好与ZDHHC跨膜结构域中的残基有关[16]。蛋白质的棕榈酰化通常分为2步：首先发生的是ZDHHC的自酰化，棕榈酰辅酶A(coenzyme A,CoA)与DHHC基序中的半胱氨酸发生反应，生成酰基酶中间体并释放游离CoA-SH;其次，中间体在遇到底物蛋白时可以将酯酰基转移至底物蛋白的Cys上。棕榈酰化可以通过硫酯键的缓慢水解逆转，或者由酰基蛋白硫代酯酶(acyl protein thioesterases, APTs)介导，APT1和APT2是介导不同细胞底物脱棕榈酰化的主要APTs[17,18]。研究发现的ABHD10及ABHD17也具有脱棕榈酰化的作用[19,20]。ABDH10是常驻线粒体的去棕榈酰化酶，ABHD17介导了NAPT1和APT2所不能的N-Ras的去棕榈酰化。

2、蛋白质棕榈酰化与肿瘤发生发展关系

2.1 蛋白质棕榈酰化与肿瘤信号转导

棕榈酰化可调控表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)的信号激活时长，酪氨酸激酶抑制剂耐药肿瘤细胞中突变的EGFR的持续信号传导依赖于EGFR棕榈酰化[21]。ZDHHC20棕榈酰化EGFR的C末端Cys, 降低了EGFR与丝裂原激活蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)信号传导衔接蛋白 Grb2 的缔合，导致EGFR棕榈酰化的缺失，延长了EGFR信号传导的持续时间[22]。在非小细胞肺癌的研究中，EGFR棕榈酰化的特异性缺失阻断了K-Ras驱动的肿瘤生长及抑制磷脂酰肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase, PI3K)信号传导[23]。因此，棕榈酰化在EGFR信号传导中的作用是复杂多变的，其具体功能的体现需兼具肿瘤类型及棕榈酰化位点。这些发现同时也表明EGFR棕榈酰化在EGFR信号传导之间相互联系的可能性。Ras蛋白是一种膜结合蛋白，棕榈酰化过程动态调节Ras蛋白的膜结合，这对于Ras蛋白发挥作用至关重要[24]。ABD17调节N-Ras的去棕榈酰化，ABD957作为ABD17的抑制剂损害N-Ras信号传导和N-Ras突变急性髓系白血病(acute myeloid leukemia, AML)细胞的生长[25]。N-Ras的棕榈酰化还可以被RAB27B调节[26]。青蒿素通过与ZDHHC6相互作用，减少了N-Ras棕榈酰化，减弱了下游信号的级联反应[27]。抑制棕榈酰化循环可作为N-Ras突变癌症潜在治疗策略[28]。

2.2 蛋白质棕榈酰化与肿瘤侵袭及迁移

RhoU是一种非典型 RhoGTP酶，参与调节细胞黏附[29]。RhoU可发生棕榈酰化修饰，并且棕榈酰化后的RhoU可增强肿瘤细胞的迁移[30]。一项乳腺癌细胞系的研究证明整合素β4 (integrin β4,ITJβ4)的棕榈酰化对于癌细胞的侵袭具有重要作用，并且侵袭倾向可能与其棕榈酰化的程度相关[31]。肿瘤转移抑制因子Kang ai 1(KAI1),也被称为CD82,已被证实参与抑制肿瘤细胞转移[32]。连接黏附分子 C已被证实在癌症的转移中发挥作用[33,34,35]。连接黏附分子 C的棕榈酰化促进其定位到细胞-细胞接触紧密连接区域，并且抑制了A549 肺癌细胞的迁移[36]。黏附蛋白CD44因棕榈酰化受损降低了其与脂筏的结合，迫使 CD44 在脂质筏外以增强细胞迁移[37]。肌醇1,4,5-三磷酸受体棕榈酰化对于其在内质网膜上的稳定表达具有重要意义，这是下游 Ca2+ 依赖性信号转导所必需的[38]。

2.3 蛋白质棕榈酰化与肿瘤免疫

程序性细胞死亡蛋白1(programmed cell death protein 1,PD-1)是由PDCD1基因编码的跨膜糖蛋白[39],与其配体细胞程序性死亡配体1(programmed cell death ligand 1,PD-L1)相互作用，抑制T细胞的生物学功能。通常情况下PD-1/PD-L1通路对于免疫耐受的维持具有重要作用，但在肿瘤免疫中，PD-1与PD-L1的相互作用也成为肿瘤细胞逃避免疫监视的主要方式。多项研究表明，棕榈酰化在稳定PD-1/PD-L1表面表达中发挥着不可忽视的作用。在结肠癌细胞系的实验中发现PD-1的棕榈酰化是由ZDHHC9所介导，并且其棕榈酰化位点为Cys192[40];在乳腺癌细胞中的研究发现，ZDHHC9同样可介导PD-L1胞质结构域cys272位点的棕榈酰化[41];在ZDHHC9低表达的小鼠模型中发现，胰腺癌部位具有更高比例的活化效应T细胞，使得肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)从抑制状态转为促炎状态[42]。关于PD-L1棕榈酰化也存在不同见解，有研究认为介导PD-L1棕榈酰化的酶为ZDHHC3,二者关于PD-L1的棕榈酰化均为胞质结构域Cys272位点[7]。

关于TME的调节机制，有研究指出ZDHHC7与TME中树突状细胞、巨噬细胞及中性粒细胞浸润具有显著相关关系，因此认为ZDHHC7存在影响肿瘤免疫可能[43]。棕榈酰化在参与肿瘤免疫逃逸方面具有重要作用。在AML中，T细胞抑制性骨髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)成为免疫抑制的组成环节。单核细胞容易摄取AML衍生的细胞外囊泡，随后进行 MDSCs 分化，靶向细胞外囊泡表面棕榈酰化蛋白可以阻断MDSCs分化[44]。

干扰素-γ(interferon gamma, IFN-γ)是T细胞介导的抗肿瘤作用的必需细胞因子，有研究指出IFN-γ受体(interferon-gamma receptor, IFNGR1)的棕榈酰化对于IFN-γ信号通路传导至关重要，IFNGR1 在Cys122 位点发生S-棕榈酰化，加速了其溶酶体分选和降解[45]。因此，关键分子的棕榈酰化过程可能帮助肿瘤实现免疫逃逸。线粒体抗病毒信号蛋白(mitochondrial antiviral signaling, MAVS)是固有免疫的重要因子，参与调节Ⅰ型干扰素的表达。

最近的研究证明，提高肉碱棕榈酰基转移酶1A水平可通过募集ZDHHC4使得MAVS在Cys79位点发生棕榈酰化，增加其MAVS的稳定性和生物活性，从而实现表观遗传扰动的抗肿瘤免疫作用[46]。这与MAVS在结直肠癌细胞细胞中通过稳定p53的表达实现肿瘤抑制的结果所符合[47]。但关于MAVS在肿瘤发生及肿瘤免疫方面的研究较少，具体机制仍需进一步确认。

3、蛋白质棕榈酰化与消化道肿瘤关系

3.1 蛋白质棕榈酰化与胃癌

有研究分析了胃癌组织及其邻近组织中ZDHHC2的表达差异，发现ZDHHC2在胃腺癌中表达下调，并且发现ZDHHC2高表达组和低表达组淋巴结转移(P<0.001)及组织学分级(P<0.001)差异有统计学意义[48],这与在肝癌中的研究一致[49]。对于472例胃癌患者的生存分析显示，ZDHHC2低表达与高表达患者5年生存率分别为2.211%和2.261%,差异有统计学意义(P<0.001),因此ZDHHC2成为预测胃癌患者预后的潜在标志物[48]。对于胃癌中ZDHHC2的蛋白底物尚不清楚，已知ZDHHC2与癌症进展相关的底物蛋白有CKAP4、CD9和CD151,尚不清楚其作用机制[50]。有研究比较了硬化型胃癌组织和正常组织的ZDHHC14 mRNA水平，发现ZDHHC14在胃癌组织中表达而在正常组织中不表达[6]。Transwell侵袭实验结果表明，敲除ZDHHC14胃癌细胞的侵袭能力明显减弱；Boyden小室侵袭实验及黏附实验发现，过表达ZDHHC14细胞表现出明显黏附及快速迁移的能力[6]。ZDHHC14的表达与整合素α5和 β1亚基mRNA及蛋白质的调节相关，ZDHHC14强表达主要是通过促进肿瘤细胞迁移和侵袭来发挥作用的[6]。针对于胃腺癌细胞MGC-803的分析显示，下调miRNA-96-5p 通过靶向 ZDHHC5诱导细胞凋亡[51]。也有研究认为miRNA-96-5p靶向叉头框蛋白Q1抑制了胃癌细胞的增殖和迁移[52],但具体机制有待进一步探索。

3.2 蛋白质棕榈酰化与结直肠癌

棕榈酰化与结直肠癌的发生发展密切相关。一项结肠腺癌DLD-1细胞的研究表明，雌激素受体β棕榈酰化将其定位于质膜上，且促进与小凹蛋白-1的相互作用，其棕榈酰化对于雌二醇介导的下游促凋亡级联的 p38激活是必需的[53]。雌二醇诱导的p38/MAPK的快速和长时间激活，对于DLD-1结肠癌细胞中雌激素受体β水平的上调具有重要作用[54]。死亡受体4(death receptor 4,DR4)棕榈酰化在肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(tumour necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand, TRAIL)信号传导中具有重要作用，通过促进DR4棕榈酰化作用增强 DR4/LR在OxR细胞中的共定位，增加了奥沙利铂耐药的结直肠癌对TRAIL诱导细胞凋亡的敏感性[55]。β-连环蛋白受多种翻译后修饰，其信号传导可促进肿瘤细胞的增殖和迁移。β-连环蛋白棕榈酰化抑制了糖原合酶激酶-3和酪蛋白激酶1对β-连环蛋白的磷酸化，增强了稳定性[56]。O-棕榈油酰转移酶(porcupine, PORCN)是一种O-酰基转移酶家族蛋白，其介导了Wnt蛋白的棕榈酰化，并且通过棕榈酰化调节Wnt蛋白激活肿瘤细胞增殖反应[57,58]。RXC004是一种PORCN的抑制剂，用于抑制Wnt配体的棕榈酰化[58]。YES信号是调节结直肠癌进展的重要信号，其致癌信号的传导取决于SH4结构域棕榈酰化[59]。ZDHHC3介导了PD-L1 Cys272的棕榈酰化，稳定其表达。突变Cys272或沉默ZDHHC3 均降低了PD-L1在肿瘤细胞表面的表达[7]。PSP-S1是一种竞争性的 PD-L1棕榈酰化抑制剂，可以通过竞争性抑制实现PD-L1的去棕榈酰化效应，从而成为治疗肿瘤免疫逃逸的潜在策略[7]。ZDHHC7介导的棕榈酰化调节了直肠癌细胞Fas的表面表达及再分配，对于调节Fas的稳定性也具有重要作用，因而影响着Fas介导的细胞死亡的敏感性[60]。有研究证实大肠癌中烯醇化酶1在 Cys337和Cys339位点发生棕榈酰化[61]。烯醇化酶1可通过AMPK/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白途径调节结直肠癌发生和转移[62],并且可以与成纤维细胞活化蛋白α结合激活核转录因子κB(nuclear transcription factor-κB,NF-κB)信号通路促进转移[63]。关于烯醇化酶1的棕榈酰化所发挥的实际效应及下游的传导机制仍待进一步探索。

3.3 蛋白质棕榈酰化与胰腺癌

DHHC3在胰腺癌进展中起着关键的致癌作用，这可能与其稳定胰腺癌中PD-L1蛋白表达相关[10]。靶向ZDHHC3可能是增强抗肿瘤免疫的潜在方法，与PD-1或PD-L1抑制剂联合用于胰腺癌治疗策略[10]。另一项研究指出，ZDHHC9对于抗肿瘤免疫具有抑制效果[42]。ZDHHC9与K-Ras突变导致的基因上调呈正相关，推测这种抑制效果与K-Ras基因抑制胰腺肿瘤微环境相关[42]。生长抑素受体5 (subtype-specific somatostatin receptor 5,SSTR5)是一种生长抑素受体亚型，在胰腺细胞中具有抗增殖作用[64]。ZDHHC5介导的SSTR5 的Cys 134棕榈酰化抑制了其抗增殖效应[64]。洛美他派(Lomitapide)作为ZDHHC5的抑制剂，可导致胰腺肿瘤细胞的生长和增殖减弱，这在体外及小鼠模型中均得到验证[65]。

3.4 蛋白质棕榈酰化与肝癌

星形胶质细胞上调基因-1(astrocyte elevated gene-1,AEG-1)过表达与几种增殖和促生存途径的激活增加相关，例如MAPK/ERK、PI3K/Akt、Wnt/β-连环蛋白和NF-κB途径[66]。AEG-1在半胱氨酸残基Cys-75上的棕榈酰化受ZDHHC6和PPT1/2的动态调控，参与调节肝癌细胞增殖。在肝细胞癌小鼠模型中，AEG-1棕榈酰化缺失可能加速二乙基亚硝胺诱导的肝细胞癌进展[8]。棕榈酰化缺失可能抑制泛素化介导的AEG-1降解，并通过与葡萄球菌核酸酶结构域蛋白1相互作用增强RNA诱导的沉默复合物活性。羟氯喹是PPT1 的抑制剂，通过羟氯喹靶向PPT1以增强AEG-1的棕榈酰化水平，抑制肝癌细胞的生长。在索拉非尼耐药的肝细胞癌中，前蛋白转化酶枯草溶菌素9(proprotein convertase subtilisin/kexin type 9,PCSK9)的异常表达通过诱导AKT-S473磷酸化促进肝癌细胞的化学抗性[67]。ZDHHC16介导PSK9棕榈酰化的与第10号染色体丢失性磷酸酶及张力蛋白同源基因(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten, PTEN)结合，增加溶酶体介导的PTEN降解及AKT活化，抑制PSK9的棕榈酰化对改善索拉非尼耐药具有重要作用[67]。开发PCSK9衍生肽，可竞争性地抑制PCSK9棕榈酰化，抑制AKT磷酸化，改善肝癌中的索拉菲尼耐药。同时，靶向PCSK9可以与铁死亡相连，进一步加强PCSK9在肝癌中的作用[68]。长链非编码RNA DUXAP8可以增强 Cys414残基起主要作用的SLC7A11棕榈酰化，并阻止其溶酶体降解，从而增强SLC7A11作用并抑制铁死亡[69]。ZDHHC2的过表达可在体外抑制肝细胞癌细胞系Bel-7402的增殖、迁移和侵袭，表明ZDHHC2作为肿瘤抑制因子在肝细胞癌转移和复发中起重要作用[49]。通过分析肝癌中差异表达的ZDHHC,筛选出22个与肝癌预后相关的lncRNA构建出预测模型，可独立预测生存期并与免疫治疗获益相关[70]。

3.5 蛋白质棕榈酰化与其他消化系统肿瘤

牙龈卟啉单胞菌感染食管鳞状细胞癌细胞可下调IFNGR1表达，同时诱导IFNGR1棕榈酰化，促进食管鳞状细胞癌细胞增殖和迁移[9],并且IFNGR1棕榈酰促使其在溶酶体中降解，这与之前的研究相一致[45]。有关棕榈酰化与胆囊癌和胆管癌的研究较少，其具体机制仍待进一步探索。

4、靶向蛋白棕榈酰化在消化系统肿瘤中的治疗

针对棕榈酰化过程中的酶，一些抑制剂被开发并用于靶向棕榈酰化过程，取得确定作用，如PPT1抑制剂羟氯喹、ZDHH5抑制剂洛美他派及PORCN抑制剂RXC004。根据PCSK9开发的衍生肽竞争性抑制PCSK9的棕榈酰化，成功实现目标蛋白棕榈酰化的抑制效果，并且与铁死亡相连，改善了肝癌耐药。棕榈酰化对于稳定PD-1及PD-L1的表面表达具有重要意义。PD-1及PD-L1的棕榈酰化过程存在特定的酶，靶向其棕榈酰化过程可以加强免疫治疗效率[41,42]。ZDHHC9介导的棕榈酰化能够稳定肿瘤细胞中PD-L1和PD-1的蛋白质水平，靶向ZDHHC9可调高免疫治疗效率。PSP-S1可以通过竞争性抑制实现PD-L1的去棕榈酰化效应，从而成为治疗肿瘤免疫逃逸的潜在策略[7]。

5、结语与展望

ZDHHC介导了蛋白质的棕榈酰化，人类的23种ZDHHC又具有多种底物，关于每一类型酶所对应具体底物尚未完全确定，酶与底物的特异性识别机制也不清楚，仍需要进一步研究。对于具体蛋白底物，只有特定位点Cys残基可以发生s-棕榈酰化，CSS-Palm及MDD-Palm系统在推断棕榈酰化位点方面取得重要进展，但仍需优化预测算法来辅助研究脂质修饰。酶与底物之间可能存在广泛对应，例如ZDHHC9既可以棕榈酰化PD-1,又可以棕榈酰化PD-L1。尚不明确这种对应关系是否与肿瘤类别相关，以及交叉反应对于调节蛋白生物功能所具有的作用。明确ZDHHC酶在特定癌症中的相关底物，有赖于ZDHHC的底物的筛选机制，这或许可成为棕榈酰化在肿瘤进展相关机制的关键突破点。对于信号通路中特定分子棕榈酰化的作用尚未完全明确，并且不同分子内部信号间可能存在相互联系。

在肿瘤免疫方面，棕榈酰化已被证实参与稳定PD-1及PD-L1的表面表达，参与IFN-γ/IFNGR1的信号传导及调节肿瘤免疫微环境。关于免疫微环境的调控机制尚不清楚，其中可能涉及多个通路的相互协调，棕榈化过程的激活及调控机制研究较为缺乏。目前看来，仍需更多研究探索棕榈酰化在参与肿瘤免疫中的具体通路及其综合效应。

在消化系统肿瘤方面，棕榈酰化目前的研究主要集中在结直肠癌，其他类型的癌症研究较少。某些棕榈酰化路径与癌症的发生转移相关，并已开发相关抑制剂，通过靶向改变棕榈酰化水平用于癌症治疗。因此，棕榈酰化对于探索消化系统肿瘤治疗的新靶点具有重要意义。

参考文献:

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基金资助:山东省自然科学基金(ZR2021MH108)※本研究中与第一作者贡献相同;

文章来源:于航,管睿,柴杰.蛋白质棕榈酰化修饰与消化系统肿瘤关系研究进展[J].中华肿瘤防治杂志,2024,31(08):506-512.