摘要

背景： 食管鳞状细胞癌（OSCC）是一种高度致命的癌症，以其侵袭性和化疗耐药性为特征。肽基精氨酸脱亚胺酶4（PADI4）调节蛋白质瓜氨酸化，并与多种癌症发展相关。然而，PADI4在OSCC进展和化疗耐药中的作用尚不清楚。

方法： 通过免疫共沉淀实验进行蛋白质相互作用研究。利用定量实时PCR和蛋白质印迹法量化癌细胞中的表达水平。通过成球生长实验和癌症干细胞（CSCs）标志物评估干样特性。此外，使用CCK8实验评估癌细胞对顺铂的耐药性。

结果： 本研究表明，PADI4促进细胞干性，从而推动OSCC的进展和化疗耐药。在机制上，PADI4促进蛋白精氨酸甲基转移酶2（PRMT2）的瓜氨酸化，这一过程对于稳定PRMT2表达及增强其通过组蛋白精氨酸甲基化促进ID家族（ID1和ID2）转录的功能至关重要。该机制随后增加了肿瘤干性，并导致了在OSCC中观察到的顺铂耐药性。R312位点的突变或GSK484的抑制可以减弱OSCC的肿瘤干性，从而降低顺铂耐药性。

结论： PADI4促进PRMT2的瓜氨酸化和稳定性，增强其通过组蛋白精氨酸甲基化上调ID1和ID2表达的功能，从而增加干性并导致顺铂耐药；这种效应可通过R312突变或GSK484抑制来缓解，减少干性和顺铂耐药性。

关键词： 顺铂，瓜氨酸化，食管鳞状细胞癌，PADI4，PRMT2

核心内容：

研究揭示了食管鳞状细胞癌（OSCC）中，酶PADI4通过一种新型翻译后修饰机制驱动肿瘤干性和化疗耐药的完整通路。具体而言，PADI4直接与PRMT2蛋白结合，并在其R312和R397位点催化瓜氨酸化修饰，这种修饰增强了PRMT2与去泛素化酶USP7的结合，从而减少PRMT2的泛素-蛋白酶体降解，显著提高其蛋白稳定性。

稳定上调的PRMT2进而催化组蛋白H3R8me2a修饰，在转录水平激活下游ID1和ID2基因的表达，最终赋予肿瘤细胞更强的自我更新能力（干性）和对顺铂的抵抗能力。

更重要的是，研究证明使用PADI4特异性抑制剂GSK484或突变PRMT2的R312瓜氨酸化位点，均可有效阻断该通路，显著削弱肿瘤干性并恢复癌细胞对顺铂的敏感性，为克服食管癌化疗耐药提供了全新的策略和潜在靶点。

核心机制流程

起始：PADI4在OSCC中高表达，并与不良预后相关。

相互作用：PADI4与PRMT2蛋白在细胞核内结合并相互作用。

瓜氨酸化：PADI4直接催化PRMT2蛋白在第312位（R312）和第397位（R397）精氨酸残基发生瓜氨酸化修饰。

稳定性调控：PRMT2的瓜氨酸化促进了其与去泛素化酶USP7的结合，从而被USP7去泛素化，减少其通过泛素-蛋白酶体途径的降解，最终导致PRMT2蛋白稳定性增加、表达水平升高。

下游转录激活：稳定升高的PRMT2作为组蛋白甲基转移酶，催化组蛋白H3第8位精氨酸的不对称二甲基化（H3R8me2a），进而促进下游靶基因——ID家族（主要指ID1和ID2）的转录和表达。

功能表型：ID1和ID2表达上调增强了OSCC细胞的肿瘤干细胞特性（表现为干细胞标志物升高、成球能力增强），并导致对化疗药物顺铂的耐药性增强。

干预阻断：使用PADI4特异性抑制剂GSK484处理，或突变PRMT2的瓜氨酸化位点（特别是R312E突变），可以阻断上述整个信号通路，减弱肿瘤干性，并恢复OSCC细胞对顺铂的敏感性。

讨论与总结要点：

本研究首次揭示了PADI4通过瓜氨酸化修饰调控PRMT2蛋白稳定性的新机制，并将蛋白质瓜氨酸化与精氨酸甲基化这两种重要的翻译后修饰联系起来。该信号轴（PADI4 → PRMT2瓜氨酸化/稳定 → H3R8me2a → ID1/ID2转录上调 → 肿瘤干性增强/顺铂耐药）在OSCC的恶性进展中扮演关键角色。

靶向该通路中的关键分子PADI4（例如使用其抑制剂GSK484）或干扰PRMT2的瓜氨酸化位点，有望成为克服OSCC顺铂耐药、改善患者预后的新型治疗策略。本研究为理解OSCC的化疗耐药机制提供了新的视角，并为开发针对PADI4的靶向药物提供了有力的实验依据。

未来研究

1、临床转化验证：扩大临床样本量，验证PADI4/PRMT2/ID轴作为OSCC预后生物标志物和顺铂疗效预测指标的可行性。

2、靶向药物开发：优化PADI4特异性抑制剂（如GSK484）的药理学特性，推动其临床前安全性评估及与顺铂联合用药方案的制定。

3、耐药细胞模型：建立OSCC获得性耐药细胞系，探究该通路在长期顺铂暴露下的动态变化及反馈激活机制。

4、上游调控探索：探究PADI4自身在OSCC中异常高表达的上游信号（如转录调控或非编码RNA），完善整个调控网络的源头。

5、泛癌种拓展：评估PADI4/PRMT2/ID信号轴在其他实体瘤（如肺癌、头颈癌）中对干性和耐药的普适性作用。

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IF 7.9

文章标题

PADI4 facilitates stem‐like properties and cisplatin resistance through upregulating PRMT2/IDs family in oesophageal squamous cell carcinoma

作者：

Zeyu Wang, Hao Wu, Zhaoxing Li, Zhukai Chen, Anqi Feng, Yuan Chu, Kang Fang, Zehua Zhang, Ziying Zhao, Zhuyun Leng, Shihan Zhang, Xiaoyuan Wang, Lingnan He, Tao Chen, Meidong Xu

DOI：

10.1002/ctm2.70272

发表期刊：

Clinical and Translational Medicine

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