棕櫚酰化的“鐵幕”：ZDHHC8如何操控腫瘤鐵死亡？

研究背景

鐵死亡（Ferroptosis）是一種新發(fā)現(xiàn)的程序性細(xì)胞死亡形式，以脂質(zhì)過氧化為特征，與多種病理生理過程密切相關(guān)，包括衰老、神經(jīng)退行性疾病、缺血再灌注損傷、病毒感染以及癌癥進(jìn)展等，但其翻譯后調(diào)控機(jī)制尚未wan全明確。谷胱甘肽過氧化物酶4（GPX4）是一種關(guān)鍵酶，能夠緩解脂質(zhì)過氧化，而S-棕櫚酰化是一種可調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、亞細(xì)胞定位和活性的脂質(zhì)-蛋白質(zhì)修飾。本研究旨在探索S-棕櫚酰化在鐵死亡中的作用，特別是其對(duì)GPX4的調(diào)控，以及這種調(diào)控對(duì)腫瘤免疫治療的影響。

研究結(jié)果

1. 阻斷棕櫚酰化增加腫瘤細(xì)胞鐵死亡

研究人員通過篩選1000種小分子化合物，發(fā)現(xiàn)棕櫚酰化抑制劑2-溴棕櫚酸（2-BP）能夠顯著增強(qiáng)多種腫瘤細(xì)胞（包括人類成纖維肉瘤細(xì)胞、惡性黑色素瘤細(xì)胞和結(jié)直腸癌細(xì)胞）對(duì)鐵死亡的敏感性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，2-BP不僅增加了脂質(zhì)過氧化水平，還特異性地促進(jìn)了由GPX4抑制劑（如RSL3和ML162）以及SLC7A11抑制劑IKE誘導(dǎo)的鐵死亡。此外，2-BP在不同類型的癌細(xì)胞中均表現(xiàn)出對(duì)鐵死亡敏感性的增強(qiáng)作用，這表明阻斷棕櫚酰化是一種潛在的增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞鐵死亡的策略。

2. GPX 4棕櫚酰化對(duì)鐵死亡抗性至關(guān)重要

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探索了棕櫚酰化在調(diào)節(jié)鐵死亡中的主要靶點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)GPX4能夠被棕櫚酰化，并且2-BP處理顯著降低了GPX4的棕櫚酰化水平。通過一系列GPX4突變體的構(gòu)建和實(shí)驗(yàn)，研究人員確定了Cys75是GPX4棕櫚酰化的關(guān)鍵位點(diǎn)。在GPX4基因敲除（KO）細(xì)胞中，C75S突變體的補(bǔ)回顯著增加了細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性，而野生型GPX4的補(bǔ)回則沒有這種效果。這表明GPX4是棕櫚酰化調(diào)節(jié)鐵死亡的主要靶點(diǎn)，其棕櫚酰化狀態(tài)對(duì)鐵死亡抗性起著決定性作用。

3. ZDHHC8介導(dǎo)GPX4棕櫚酰化

為了確定GPX4棕櫚酰化的S-酰基轉(zhuǎn)移酶，研究人員對(duì)ZDHHCs家族的所有成員進(jìn)行了篩選，發(fā)現(xiàn)ZDHHC8對(duì)增加GPX4棕櫚酰化水平的影響最大。共免疫沉淀實(shí)驗(yàn)表明，ZDHHC8能夠與GPX4相互作用，并且這種相互作用在鐵死亡誘導(dǎo)下會(huì)增強(qiáng)。通過分子對(duì)接分析，研究人員發(fā)現(xiàn)ZDHHC8的催化位點(diǎn)Cys134與GPX4的Cys75在空間上接近，這可能解釋了為什么Cys75是GPX4棕櫚酰化的關(guān)鍵位點(diǎn)。此外，ZDHHC8的催化活性對(duì)于調(diào)節(jié)GPX4棕櫚酰化至關(guān)重要，其C134S突變體失去了對(duì)GPX4的棕櫚酰化能力。

4. ZDHHC 8通過GPX 4確定鐵死亡敏感性

研究人員發(fā)現(xiàn)，ZDHHC8的缺失顯著增強(qiáng)了HT-1080細(xì)胞對(duì)RSL3誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡和脂質(zhì)過氧化的敏感性。這種現(xiàn)象在其他鐵死亡誘導(dǎo)劑（如ML162、IKE以及IFNγ聯(lián)合AA）下也有所體現(xiàn)。在結(jié)直腸癌患者來源的類器官中，ZDHHC8的敲低也顯著增強(qiáng)了對(duì)IFNγ聯(lián)合AA誘導(dǎo)的鐵死亡的敏感性。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，只有補(bǔ)回野生型ZDHHC8才能顯著恢復(fù)對(duì)鐵死亡的抵抗性，而其催化活性缺失的突變體C134S則沒有這種效果。此外，ZDHHC8對(duì)鐵死亡的調(diào)節(jié)作用并不依賴于SLC7A11，而是主要通過GPX4實(shí)現(xiàn)。

5. PF-670462抑制ZDHHC8介導(dǎo)的GPX 4棕櫚酰化

基于ZDHHC8的核心結(jié)構(gòu)，研究人員通過虛擬篩選和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)PF-670462是ZDHHC8的一個(gè)小分子抑制劑，能夠顯著增強(qiáng)多種腫瘤細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性。PF-670462與ZDHHC8的結(jié)合不依賴于其已知的靶點(diǎn)CK1δ/ε，而是通過直接與ZDHHC8結(jié)合并促進(jìn)其溶酶體降解來降低GPX4的棕櫚酰化水平，進(jìn)而增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性。此外，PF-670462在體內(nèi)應(yīng)用時(shí)能夠有效增強(qiáng)CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞的抗腫瘤功能，且與抗PD-1治療聯(lián)合使用時(shí)能夠進(jìn)一步限制腫瘤生長(zhǎng)，延長(zhǎng)小鼠的生存期。

6. PF-670462增強(qiáng)體內(nèi)抗腫瘤免疫應(yīng)答

在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)PF-670462能夠顯著抑制B16-F10腫瘤小鼠的腫瘤生長(zhǎng)，并增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的脂質(zhì)過氧化水平。此外，PF-670462處理的腫瘤組織中CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞的浸潤(rùn)顯著增加，且IFNγ+、TNF+和GZMB+CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞的數(shù)量也顯著增多。這些結(jié)果表明，PF-670462通過增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性，促進(jìn)了免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)，從而抑制了腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。此外，PF-670462與抗PD-1治療聯(lián)合使用時(shí)，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)抗腫瘤效果，延長(zhǎng)小鼠的生存期，這表明PF-670462是一種有潛力的腫瘤免疫治療藥物。

研究結(jié)論

本研究揭示了ZDHHC8介導(dǎo)的GPX4棕櫚酰化在調(diào)節(jié)鐵死亡中的關(guān)鍵作用，并發(fā)現(xiàn)PF-670462作為一種ZDHHC8的小分子抑制劑，能夠通過降低GPX4的棕櫚酰化水平來增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)鐵死亡的敏感性，進(jìn)而促進(jìn)免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)，抑制腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。這些發(fā)現(xiàn)不僅為理解鐵死亡的調(diào)控機(jī)制提供了新的見解，還為開發(fā)新的腫瘤免疫治療策略提供了潛在的靶點(diǎn)和藥物候選物。

Zhou L, Lian G, Zhou T, Cai Z, Yang S, Li W, Cheng L, Ye Y, He M, Lu J, Deng Q, Huang B, Zhou X, Lu D, Zhi F, Cui J. Palmitoylation of GPX4 via the targetable ZDHHC8 determines ferroptosis sensitivity and antitumor immunity. Nat Cancer. 2025 May;6(5):768-785. doi: 10.1038/s43018-025-00937-y. Epub 2025 Mar 19. PMID: 40108413.