《Nature Communications》：Targeting the UFL1-AKT cascade suppresses triple-negative breast cancer progression
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本研究针对三阴性乳腺癌(TNBC)治疗难题，发现UFL1介导的AKT1新型UFMylation修饰（Lys189/276/297）通过增强mTORC2结合/抑制PP2A B55α相互作用促进AKT磷酸化，而AKT对UFL1 Thr426的磷酸化形成正反馈环路。研发的细胞穿透肽PDAU可特异性破坏UFL1-AKT互作，在CDX/PDX模型中显著抑制肿瘤生长并增强化疗敏感性，为TNBC靶向治疗提供新策略。
在乳腺癌的凶险亚型中，三阴性乳腺癌（TNBC）因其缺乏雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和人表皮生长因子受体2（HER2）表达，成为临床治疗的重大挑战。当前标准治疗方案主要依赖化疗药物如顺铂和多柔比星，但肿瘤细胞极易产生耐药性，且易转移复发，导致患者预后极差。究其根源，AKT信号通路的持续异常激活在TNBC的增殖、凋亡抵抗及转移中扮演关键角色，然而TNBC中罕见PIK3CA、PTEN等上游基因突变，这种持续AKT激活的驱动机制一直成谜。
近日，《Nature Communications》发表的一项研究揭开了这一谜题的关键面纱。研究人员发现泛素样修饰UFMylation的核心酶UFL1与AKT之间竟存在一条此前未知的正反馈调控环路，犹如为TNBC的恶性进展安装了"加速器"。该研究不仅阐明了UFL1通过催化AKT新型翻译后修饰促进其激活的分子机制，还创新性地开发了能特异性阻断两者相互作用的多肽药物，在临床前模型中显示出显著疗效。
为开展这项研究，团队运用了多种关键技术方法：通过免疫共沉淀（Co-IP）和质谱分析鉴定UFL1与AKT的相互作用；利用体外UFMylation实验和点突变技术确定AKT1的UFMylation位点（Lys189/276/297）；采用免疫组织化学分析40例TNBC临床样本中pUFL1 T426与pAKT的相关性；通过细胞穿透肽PDAU在细胞系衍生异种移植（CDX）和患者来源异种移植（PDX）模型中验证靶向疗效；并使用免疫印迹、免疫荧光等技术进行机制探索。
UFL1在TNBC中发挥致癌作用
分析TCGA数据库发现UFL1 mRNA在TNBC组织中显著上调，免疫组化验证其蛋白水平升高。在MDA-MB-231和HCC1806等TNBC细胞系中敲低UFL1，可明显抑制细胞增殖并增强对顺铂和多柔比星的敏感性。体内实验进一步证实UFL1缺失能抑制肿瘤生长，降低Ki67表达并增加cleaved PARP1。
UFL1通过激活AKT促进TNBC进展
质谱分析发现AKT1/2是UFL1的相互作用蛋白，GST pull-down实验证实UFL1与AKT1直接结合。UFL1缺失降低AKT及其下游GSK-3β、PRAS40的磷酸化水平，而过表达UFL1则产生相反效果。这些现象在ER+和HER2+乳腺癌细胞中同样存在，提示UFL1-AKT调控具有普适性。
UFL1在Lys189、Lys276和Lys297位点UFM化修饰AKT1
体内外实验证实UFL1可催化AKT1发生UFMylation修饰。通过截短体互作实验锁定UFL1的N端1-247区域与AKT1的激酶结构域（148-410）相互作用。点突变实验发现同时突变K189R、K276R和K297R（3KR）可几乎完全消除AKT1的UFMylation，且这一修饰在多种乳腺癌细胞中保守。
UFL1介导的UFMylation对AKT激活至关重要
胰岛素刺激下AKT1 UFMylation在15分钟达到峰值，早于S473最大磷酸化。3KR突变虽不影响AKT膜转位，但削弱了与mTORC2的结合，同时增强与PP2A B55α的互作，从而影响AKT磷酸化。结构模拟显示UFM1通过其Gly83与AKT1的K189连接，可与SIN1形成稳定界面促进mTORC2招募；而Lys189/276/297的UFMylation会产生空间位阻削弱B55α结合。在AKT1/2/3缺陷细胞中回补AKT1 3KR突变体，其激活程度、促增殖和抗化疗能力均显著低于野生型。
AKT磷酸化UFL1的T426位点增强其UFMylation
AKT抑制剂capivasertib处理可剂量依赖性降低AKT UFMylation。研究人员发现UFL1的Thr426符合AKT磷酸化共识基序，并制备了特异性磷酸化抗体。T426A突变或AKT抑制可显著降低UFL1磷酸化，并减弱其与UFBP1、CDK5RAP3的结合，进而影响对AKT1、RPL26、ERα等底物的UFMylation。功能上，UFL1 T426A突变体无法像野生型那样增强AKT信号、促进增殖或诱导化疗耐药。
破坏UFL1-AKT1相互作用抑制TNBC进展
基于UFL1的20-30氨基酸区域设计细胞穿透肽PDAU，可有效破坏UFL1-AKT结合，降低AKT UFMylation和磷酸化，抑制多种乳腺癌细胞增殖并增强化疗敏感性。在CDX和PDX模型中，PDAU能显著抑制肿瘤生长，减少Ki67阳性细胞，增加凋亡标志cleaved PARP1，且未引起明显毒性。值得注意的是，在正常乳腺上皮细胞MCF 10A中，PDAU对AKT信号抑制较弱，提示其具有良好的治疗窗口。
pUFL1与pAKT在TNBC标本中的相关性
对40例TNBC临床样本分析显示，pUFL1 T426与pAKT水平呈显著正相关，进一步支持了该正反馈环路的临床相关性。
该研究首次揭示了UFL1-AKT正反馈环路在TNBC中的核心作用：UFL1介导的AKT UFMylation通过促进mTORC2招募和阻碍PP2A B55α结合双重机制增强AKT磷酸化；而AKT对UFL1 Thr426的磷酸化又进一步提升其E3 ligase活性，形成自我强化的致癌信号放大环路。针对这一互作界面开发的PDAU肽能有效阻断该环路，抑制肿瘤进展且安全性良好。这一发现不仅深化了对AKT调控机制的理解，也为TNBC及其他UFL1高表达、AKT异常激活的恶性肿瘤提供了新的靶向治疗策略。
