琥珀酸脱氢酶B的棕榈酰化通过H3K27ac-PD1轴促进胰腺癌中的T细胞耗竭

《Cancer Letters》：Succinate dehydrogenase B palmitoylation promotes T cell exhaustion through the H3K27ac-PD1 axis in pancreatic cancer

DHHC5通过调控SDHB棕榈酰化促进琥珀酸生成，抑制T细胞抗肿瘤免疫，设计肽段CPP-S1可阻断该通路并增强抗PD1疗效。

　　

Fuxin Huang|Cheukfai Li|Yue Chen|Jianmin Lu|Jike Fang|Zhongyan Zhang|Jinhui Wei|Chuanzhao Zhang|Baohua Hou|Shanzhou Huang

华南理工大学医学院，广州 510006，中国

摘要

棕榈酰转移酶ZDHHC5（DHHC5）是一种棕榈酰化调节因子，能够将棕榈酸添加到多种蛋白质底物上。它在胰腺癌（PC）中的作用尚不明确，这给“冷肿瘤”免疫微环境的促进、新药的开发以及靶向治疗带来了重大挑战。在本研究中，通过全面的生物信息学分析，我们确定了DHHC5与多种免疫和代谢成分之间的关联，我们将这种关联称为棕榈酰化后的翻译后修饰检查点（Palm-PTM-checkpoint）。我们发现，在胰腺癌中，DHHC5上调琥珀酸脱氢酶B（SDHB）的棕榈酰化，稳定SDHB蛋白，抑制溶酶体降解，并通过促进琥珀酸脱氢酶的活性增加富马酸的产生。这一过程抑制了整体的免疫微环境，尤其是T细胞的抗肿瘤免疫功能。从机制上讲，癌细胞中SDHB的棕榈酰化循环产生的过量富马酸增加了T细胞中的乙酰辅酶A（acetyl-CoA）的产生，并通过上调H3K27乙酰化（H3K27ac）-PD1轴促进T细胞耗竭。此外，基于SDHB棕榈酰化位点附近的序列，我们设计了一种能够穿透细胞内的肽CPP-S1，靶向SDHB的棕榈酰化。作为竞争性抑制剂，CPP-S1抑制SDHB的棕榈酰化修饰，降低SDHB蛋白水平，并抑制胰腺癌细胞的生长，与抗PD1疗法联合使用时效果更佳。这些发现揭示了一种新的策略，以克服由DHHC5-SDHB轴介导的胰腺癌免疫逃逸。

引言

胰腺癌（PC）是一种预后较差的侵袭性癌症[1]。目前，针对胰腺癌的靶向治疗和免疫治疗的研发进展缓慢。手术切除和化疗仍然是胰腺癌的主要治疗方法[2]、[3]。然而，手术切除仅适用于少数早期患者。此外，内在和获得性的化疗耐药性对化疗的应用构成了严重障碍[4]、[5]。最近的报告表明，癌细胞代谢的变化对治疗效果至关重要。癌细胞的代谢活动与正常细胞不同，这导致它们获得了恶性特征。这帮助癌细胞抵抗由致癌基因激活、肿瘤抑制基因缺失和免疫细胞攻击等应激因素引起的代谢影响。此外，这种独特的代谢活动对肿瘤微环境其他成分的影响也是癌症恶性进展的重要因素[6]、[7]、[8]。因此，研究PC细胞中的代谢变化及其对癌细胞行为或肿瘤微环境的影响非常重要，可能有助于开发新的治疗靶点。

在哺乳动物中，棕榈酰化由Asp-His-His-Cys（DHHC）S-酰基转移酶催化，称为DHHC-PATs。DHHC-PATs属于蛋白质酰基转移酶家族，其成员具有DHHC序列[9]。蛋白质棕榈酰化是一种可逆的蛋白质修饰过程，涉及将16个碳的饱和脂肪酸（棕榈酸）通过硫酯键连接到蛋白质的内部半胱氨酸残基上。重要的是，蛋白质棕榈酰化不是一种静态修饰，而是一个动态的棕榈酰化/去棕榈酰化循环，在这个循环中，DHHC家族的酰基转移酶将棕榈酸添加到目标蛋白质上，而酰基-蛋白质硫酯酶（APTs）将其去除。这种循环机制使蛋白质能够在膜相关状态和细胞质状态之间转换，从而在时空上精细调节它们的定位、运输和信号传导活性[10]、[11]。该循环的失调与癌症、神经退行性疾病和免疫调节有关，突显了其在病理生理学中的重要性。了解蛋白质棕榈酰化如何影响正常细胞和癌细胞中单个蛋白质的功能已成为近期研究的重点[12]、[13]。

研究表明，棕榈酰化参与调节人类疾病中的多种病理生理过程[14]、[15]、[16]、[17]。先前的一项研究揭示，ZDHHC5介导Beclin 1的棕榈酰化，Beclin 1是自噬的关键调节因子，从而影响自噬过程，在细胞衰老和阿尔茨海默病中起重要作用[18]。此外，免疫检查点分子的棕榈酰化影响肿瘤免疫[19]、[20]、[21]。例如，PD-L1的棕榈酰化影响其稳定性并抑制T细胞介导的细胞毒性[22]。这些发现表明，蛋白质棕榈酰化在肿瘤免疫中起着关键作用。然而，其机制仍大部分不清楚。

代谢重编程是癌症的一个特征，它积极塑造了一个免疫抑制性的肿瘤微环境。曾经被视为肿瘤代谢副产品的代谢物，如乳酸，现在已被证明可以抑制多种免疫细胞群体。此外，三羧酸循环中间体——除了其经典的能量产生作用外——越来越多地被认为具有免疫调节功能。特定的代谢物，包括乙酰辅酶A、琥珀酸和富马酸，通过乙酰化和琥珀酰化等翻译后修饰调节先天免疫反应[23]、[24]、[25]。琥珀酸、α-酮戊二酸和富马酸水平的平衡重塑了巨噬细胞的表观遗传景观，从而深刻影响它们的极化和免疫记忆[26]、[27]。柠檬酸和琥珀酸通常表现出促炎特性，而异柠檬酸、α-酮戊二酸和富马酸与免疫抑制功能相关[28]。然而，这些TCA循环中间体对其他肿瘤微环境成分的调节作用和更广泛的影响仍不完全清楚[29]、[30]。

尽管取得了近期进展，但大多数临床前胰腺癌模型无法准确再现人类疾病中的免疫抑制性肿瘤微环境，从而限制了它们在免疫治疗和代谢干预研究中的转化相关性[31]、[32]。为了克服这些限制，我们建立了一种新的转基因胰腺癌小鼠模型，该模型模拟了胰腺癌的免疫和代谢特征。该模型为评估针对DHHC5-SDHB轴的治疗策略以及测试与免疫检查点阻断的联合方法提供了强大的平台。因此，在本研究中，我们利用该模型研究了旨在竞争性抑制SDHB棕榈酰化的细胞穿透肽（CPP-S1）的治疗效果，无论是单独使用还是与抗PD-1疗法联合使用。

在本研究中，我们探讨了DHHC家族成员在胰腺癌（PC）中的作用。研究发现，DHHC5全局抑制免疫活性，特别是T细胞介导的抗肿瘤免疫。对DHHC5过表达的小鼠肿瘤模型进行单细胞RNA测序后，发现高DHHC5肿瘤中癌相关纤维细胞的扩增以及T细胞、巨噬细胞和中性粒细胞的减少。体外实验进一步证实，DHHC5介导SDHB的棕榈酰化，促进琥珀酸脱氢酶的活性，从而增加富马酸的产生。外源性富马酸的补充再现了DHHC5过表达的效果，证实了其在PC中的免疫抑制功能。从机制上讲，癌细胞产生的富马酸（由SDHB棕榈酰化驱动）在T细胞中积累乙酰辅酶A，通过上调H3K27ac促进T细胞耗竭。值得注意的是，我们设计了一种针对SDHB棕榈酰化的细胞穿透肽（CPP），该肽使蛋白质不稳定并降低其在癌细胞中的表达。总体而言，我们的发现表明DHHC5介导的SDHB棕榈酰化是免疫微环境稳态的调节因子，也是克服癌症免疫逃逸的新治疗靶点。

数据库和软件

6个胰腺癌（PC）组织和6个相邻非癌组织的单细胞RNA测序（scRNA-seq）原始表达矩阵从基因表达组学数据库（GEO）（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/）获取，访问号为GSE212966。

下载了胰腺癌（PC）患者的癌症基因组图谱（TCGA，https://tcga-data.nci.nih.gov/tcga/）3级数据。数据集包括相关的临床数据和生存信息。使用Limma R包进行差异表达分析

DHHC5+ PC亚群定义了免疫抑制表型并预测不良预后

本研究通过scRNA-seq分析了69,106个胰腺癌（PC）组织和配对的相邻非肿瘤组织的单细胞。经过严格的质量控制后，保留了49,106个高置信度的转录组。通过降维和聚类，并结合以往研究中的经典细胞标记物，我们识别并注释了11种主要细胞类型，包括巨噬细胞（Mac）、中性粒细胞（Neutrophil）、T细胞（T）、B细胞（B）、肥大细胞（Mast）和内皮细胞

讨论

本研究证实，肿瘤细胞内在的DHHC5活性通过富马酸介导的全局免疫抑制驱动胰腺癌（PC）中的免疫逃逸。DHHC5对SDHB棕榈酰化的调节对于维持琥珀酸脱氢酶活性和蛋白质稳定性至关重要。从机制上讲，癌细胞中SDHB的棕榈酰化循环产生的过量富马酸增加了乙酰辅酶A的产生，并通过上调H3K27ac-PD1促进T细胞耗竭

CRediT作者贡献声明

Chuanzhao Zhang：监督。Baohua Hou：监督。Zhongyan Zhang：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原稿，可视化，验证。Jinhui Wei：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原稿，可视化，验证。Jianmin Lu：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原稿，可视化，验证，调查，形式分析，数据管理，概念化。Jike Fang：写作 – 审稿与编辑，写作 – 原稿，可视化，验证。Yue

数据可用性声明

研究中呈现的原始贡献包含在文章或补充材料中。其他支持研究结果的数据可向相应作者索取。

伦理批准声明

所有实验均遵循广东省人民医院伦理委员会的指导方针进行。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

资助信息

本研究得到了国家自然科学基金（32300640、82472762、82573899）、广州市科技计划（2025A04J5518、2024A04J10016）、茂名市科技计划（2024kjcxLX046）、广东省基础与应用基础研究基金（2024A04J10016）、广州市科学技术协会青年人才支持项目（QT2024-037）、吴杰平医学基金会（320、6750、2025-18-11）的支持。

利益冲突声明

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致谢

不适用。