JOSD2解除LKB1复合体活性促进肺AI发生

非小细胞肺AI（NSCLC）约占肺AI的85％，是全球AI症死亡的主要原因之一。尽管激酶靶向ZHI疗在NSCLCZHI疗中具有明显优势，但这些YAO物让约30%的NSCLC患者获益。因此，我们迫切需要针对NSCLC开发新的策略。

2024年1月，浙江大学杨波、何俏军、朱虹团队联合在Signal Transduction and Targeted Therapy（STTT）杂志上，发表“JOSD2 promotes lung cancer by inhibiting LKB1 activity”的研究文章。研究发现去泛素酶蛋白JOSD2在体内外具有促进NSCLC进展的功能；开发的JOSD2YAO物抑ZHI剂可明显抑ZHINSCLC生长。机制上，JOSD2去除LKB1赖氨酸残基上K6多聚泛素化，导致LKB1/STRAD/MO25复合体的破坏和LKB1激酶失活，从而促进NSCLC肿LIU发生。该JOSD2靶点和抑ZHI剂为NSCLC的ZHI疗提供新的潜在ZHI疗策略。

YAO靶备注：JOSD2是一个含有Josephin结构域的去泛素修饰酶。LKB1是抑AI激酶。

机制简图：

Highlights如下：

1）在NSCLC患者中，JOSD2过表达，与不良预后相关。

2）敲除JOSD2明显抑ZHI NSCLC细胞的体外增殖和体内肿LIU生长。JOSD2负调控抑AI信号通路LKB1/AMPK。

3）机制上，JOSD2介导对LKB1赖氨酸残基上K6链多聚泛素化的去除，破坏了LKB1/STRAD/MO25复合体，从而抑ZHI LKB1激酶活性，导致AMPK磷酸化水平降低而失活，从而促进NSCLC肿LIU发生。

4）转化层面，使用JOSD2抑ZHI剂，LKB1复合体活性得到还原，促进AMPK活性，抑ZHI肿LIU发生。

表型相关性：

JOSD2与NSCLC患者的不良总生存期明显相关。

功能研究：

敲除JOSD2明显抑ZHI NSCLC细胞的体外增殖和体内肿LIU生长。

机制研究：

JOSD2促进NSCLC生长的分子机制是什么？

进行机制解读前，先借2009年Nature综述图解LKB1-AMPK信号通量。

通路图解：LKB1/AMPK信号通路拮抗PI3K通路抑AI（2009, Nat Rev Cancer, PMID19629071)

首先，探究信号通路。作者通过JOSD2的互作组和转录组检测分析，只有AMPK通路在Top通路中被富集（图1a-c）。WB验证显示，JOSD2敲低后LKB1的Ser428位点磷酸化和AMPKα的Thr172位点磷酸化上调（图1d）。表明JOSD2在LKB1/AMPK信号转导抑AI功能中起关键作用。

再次，探究互作机制。作者通过IP-WB检测发现，JOSD2只与LKB1互作，而与AMPK没有互作（图1e），表明JOSD2通过与LKB1相互作用调节LKB1/AMPK信号通路。体外激酶实验显示，JOSD2敲减能明显增强LKB1磷酸化AMPKα的水平（图1f），证实JOSD2通过与LKB1的相互作用和抑ZHI其激酶活性来抑ZHI LKB1/AMPK信号传导。

进一步，泛素调控机制严谨性。

Step I：LKB1激酶活性抑ZHI是否需要JOSD2的催化活性？据报道，半胱氨酸24、组氨酸125和天冬氨酸140对去泛素化酶DUB活性至关重要，其中，半胱氨酸24和组氨酸125在不同物种的JOSD2同源蛋白中都是保守的。构建不同位点突变体进行体外实验检测，结果只有JOSD2-WT导致AMPKα磷酸化降低（图1g）。这些结果表明：JOSD2通过其去泛素化活性负调控LKB1激酶活性，且JOSD2的残基半胱氨酸24和组氨酸125都是重要的催化位点。

图1 JOSD2缺失唤醒LKB1/AMPK通路和LKB1激酶活性（Ref. Fig2/S3）

Step II：JOSD2去泛素化修饰LKB1的主要类型是什么？作者通过IP去泛素化类型检测实验发现，LKB1的泛素化修饰主要发生在K6链泛素化，而不是传统的K48和K63位点（图2e-h）。

图2 JOSD2通过K6链使LKB1去泛素化（Ref. Fig3）

Step III：LKB1的K6修饰位点发生在哪个氨基酸？IP-MS分析鉴定出K191、K269和K423是LKB1上潜在位点（图3a）。JOSD2突变体IP泛素化检测实验表明LKB1上K6链泛素化的三个赖氨酸残基对LKB1激酶活性至关重要(图3b-e)。

Step IV：泛素化修饰调控激酶活性的机制是什么？前期研究表明LKB1主要通过形成异源三聚体LKB1/STRAD/MO25复合物来唤醒LKB1活性，这种泛素化修饰是否通过影响三聚体复合物来调控LKB1的激酶活性？作者通过LKB1泛素修饰位点突变、JOSD2过表达或抑ZHI的细胞，分别进行Co-IP实验检测（图3），结果发现K6-Ub修饰对LKB1三聚体的形成具有重要作用，JOSD2介导LKB1的K6去泛素化损害了LKB1复合体的完整性，从而抑ZHI LKB1的激酶活性。

图3 JOSD2通过去除LKB1的K6链多泛素化来破坏LKB1复合体的完整性（Ref. Fig4/7）

结论：本研究发现，JOSD2的高表达预示患者不良预后，敲减JOSD2明显阻碍NSCLC生长。机制上，JOSD2具有去除LKB1上K6链多聚泛素化的功能，破坏LKB1/STRAD/MO25复合体，导致LKB1激酶活性受损，促进NSCLC肿LIU发生。转化层面，研究者鉴定一个JOSD2的小分子抑ZHI剂，能够明显地抑ZHI JOSD2的活性，并明显抑ZHI NSCLC进展，为JOSD2的临床转化奠定重要基础。