棕榈酰基转移酶DHHC14在正常造血中的生物学功能及其在白血病发生中的作用机制

Protein palmitoylation is a reversible post-translational modification. Palmitoylation can affect functions of various key proteins by regulating their membrane localization, intracellular trafficking and stability. The reaction of protein palmitoylation is catalyzed by palmitoyl acyltransferases (PATs), which share a typical DHHC domain. These PATs commonly play a critical role in a lot of physiological processes and tumorigenesis. DHHC14 is one of the PATs that are expressed in hematopoietic cells and is found to be overexpressed due to chromosome translocation of t(6;14)(q25;q32) in acute leukemia. The overexpression of DHHC14 has also been found in other types of human malignancies, such as lymphoproliferative disorders, lymphomas and gastric cancers. Meanwhile, DHHC14 is a potential PAT for NRAS palmitoylation that may regulate its tumorigenesis. Our previous data demonstrated that palmitoylation is essential for NRAS leukemogenesis, suggesting that targeting DHHC14 may be an effective therapy for many RAS-related cancers. In this proposal, we will investigate the biological function of DHHC14 in normal hematopoiesis and its role in leukemogenesis by using conditional gene knockout and gene overexpression mouse models. And we will also systematically identify the substrates of DHHC14. This study will help to determine the potential of DHHC14 as a novel target for developing therapies against leukemia and other cancers.

蛋白质棕榈酰化修饰是一种可逆的翻译后脂质修饰，通过调控蛋白质膜定位、亚细胞转运和蛋白质稳定性等方面影响多种关键蛋白质功能。棕榈酰基转移酶DHHC蛋白家族成员主要介导蛋白质棕榈酰化修饰，并在许多正常生理过程和肿瘤发生发展中发挥重要作用。其中，棕榈酰基转移酶DHHC14在正常造血系统表达且与多种肿瘤密切相关，尤其在 t(6;14)(q25;q32)急性白血病中异常高表达。同时，DHHC14是一个潜在的NRAS棕榈酰化修饰酶，可能参与NRAS棕榈酰化修饰及其恶性肿瘤转化。我们前期研究发现NRAS棕榈酰化修饰对于其诱导的白血病发生是必需的，因此DHHC14有望成为新的肿瘤治疗靶点。本研究将以基因剔除和基因过表达小鼠模型为主要技术手段，深入研究DHHC14在正常造血系统的生物学功能及在白血病发生中的重要作用，并系统性鉴定DHHC14下游底物，为白血病等相关肿瘤的靶向治疗提供新的药物靶点和理论依据。

蛋白质棕榈酰化修饰是一种可逆的翻译后脂质修饰，通过调控蛋白质膜定位、亚细胞转运和蛋白质稳定性等方面影响多种关键蛋白质功能。NRAS是存在棕榈酰化修饰的生长信号分子之一，在细胞生长、分化和代谢等生命活动中起重要的分子开关作用。NRAS基因突变在血液肿瘤等恶性肿瘤中广泛存在。我们前期研究发现NRAS棕榈酰化修饰对于其诱导的白血病发生是必需的，因此参与NRAS棕榈酰化修饰过程的酶有望成为重要的治疗靶点。在体外，棕榈酰基转移酶DHHC9被认为是NRAS的棕榈酰化修饰酶之一。本项目通过Zdhhc9基因敲除小鼠体内实验证明，Zdhhc9缺失会显著延缓内源性Nras纯合突变引起的急性T淋巴细胞白血病或慢性粒-单核细胞白血病的发病。然而在稳态条件下，全身性剔除该基因并不明显影响小鼠的正常造血发育，也不引起其他明显的生理异常。而与ZDHHC9同源性最高家族基因ZDHHC14与多种恶性肿瘤关系密切，我们推测两者均可能共同参与NRAS棕榈酰化修饰及其恶性肿瘤转化。因此，我们利用逆转录病毒介导的骨髓转导和移植技术在小鼠骨髓细胞中过表达Zdhhc14，经过一年的长期观察我们没有发现受体小鼠出现造血异常或白血病发生，提示Zdhhc14自身可能并非驱动造血细胞恶性转化的主要因素。同时，我们成功建立了全身性敲除Zdhhc14小鼠模型，正准备进一步探究其对于造血发育的必要性。综上，我们的研究率先发现了在体内Zdhhc9的确对于NRAS引起的白血病发生具有显著的影响和作用。这意味着我们可能以棕榈酰转移酶为新的NRAS肿瘤治疗靶点，为今后开发安全而有效的抑制剂奠定了理论基础。