近日，化学与生物学交叉研究中心李国辉教授、楚慧郢教授、刘野副教授与广州大学王雄军教授、丁宇烽副教授，中山大学附属第一医院周奇教授合作，在UDP-GlcUA激活PKR生物学功能的微观分子机制的研究工作中取得新进展。

肝细胞癌(HCC)是全球第四大癌症死亡原因。放射治疗(RT)是治疗多种癌症的有效方法，而通过阻断PD-L1/PD-L1轴的免疫疗法已被列为HCC的一线治疗药物。然而RT也存杀伤不彻底和对肝脏中执行肿瘤细胞消除的免疫细胞的副作用，这种获得性放射耐药或免疫疗法的低反应性可能导致HCC的预后不佳。因此，将RT与低剂量和免疫治疗相结合，以提高HCC患者的5年生存率，提高患者的免疫治疗效果至关重要。

实验合作者通过体内CRISPR/Cas9代谢亚文库筛选，发现UDP-葡萄糖脱氢酶（UGDH）是抗RT的潜在靶点。其代谢物UDP-GlcUA可以与依赖双链RNA的蛋白激酶（PKR）的DNA结合结构域（dsRBD）结合，并促进PKR的二聚化和T451位点的自身磷酸化激活。活化的PKR还与TOP2A形成复合物，并在S1467位点磷酸化TOP2A，诱导液-液相分离并增强其拓扑异构酶活性，从而阻止肿瘤细胞在IR过程中受到有害的DNA损伤。但是UDP-GlcUA激活PKR活性的微观分子机制还没有被揭示。

图1 UDP-GlcUA聚集体起到类似dsRNA的作用

李国辉教授、楚慧郢教授和刘野副教授基于计算生物学的方法发现多个UDP-GlcUA可以形成类似dsRNA的棒状聚集体，带负电的磷酸根基团分布在聚集体的外表面（图1），可以与dsRBDs表面带负电的残基（如R45、R63、R112等）形成相互作用（图1，图2）。相关计算结果得到了实验合作者的验证（图2）。UDP-GlcUA聚集体与dsRBDs的相互作用导致其起到类似桥梁的作用诱导dsRBDs结构域从无序的非活性状态转变为有序的活性状态，进一步引发了PKR的二聚化和自身磷酸化，最终导致PKR蛋白的激活。我们的研究揭示了代谢酶UGDH及其代谢物UDP-GlcUA在RT背景下激活PKR激酶的分子机制，为免疫系统对抗肿瘤细胞创造了机会。

图2 PKR蛋白dsRBD结构域与UDP-GlcUA结合的关键残基

相关研究成果以“UDP-GlcUA triggers PKR kinase activity to promote liquid‒liquid phase separation of TOP2A and enhances radioimmunotherapy resistance”为题，发表在Cell子刊《分子细胞》（Molecular Cell）上。化学与生物学交叉研究中心楚慧郢教授为共同第一作者，李国辉教授为共同通讯作者，刘野副教授为共同作者。上述工作得到国家重点研发计划、兴辽英才计划、辽宁师范大学科研启动项目的支持。

文字：刘野、楚慧郢

编辑：李国辉

审核：李国辉