肝癌是一种死亡率非常高的癌症，大多情况下患者存活期仅8个月，1和3年的生存率一般在20%和5%。不少肝癌患者在诊断时就发生了转移，或者有门脉癌栓，无法完全切除肿瘤，或者即便是手术切除肿瘤，很快也会出现复发或转移。
但遗憾的是，传统化疗对肝癌的有效率很低，几乎没有超过20%。尚没有一种传统的化疗药物有确凿的证据表明能延长肝癌病人的生存期。除了化疗药以外，这些年的分子靶向药的研究可能会在未来为众多肝癌患者带来新的希望。靶向药一般针对细胞周期、血管生成、细胞增殖、细胞凋亡和细胞代谢等信号通路，抑制癌细胞异常的信号通路。
2019年4月11日，《Nature》发表了一篇重量级研究性论文，题目是：p38γ is essential for cell cycle progression and liver tumorigenesis。这篇文章看似思路简单，但却用超翔实的实验教做人，论证了一个蛋白-p38γ在细胞周期进展和肝癌发生过程中的重要作用，所以未来针对p38γ响应的分子抑制剂可能具有重大前景。本文为大家超详介绍。
细胞周期示意图
这篇文章瞄准的是细胞周期研究。我们知道，细胞周期通常分为G1、S、G2和M期，而静息细胞时期被称为G0期。很多癌症的发生或复发，其中一部分原因就是静息的肿瘤细胞开始了细胞周期，而后进行了复制。细胞周期是一个被严格调节的过程，这个过程通常是由一个保守的细胞周期蛋白依赖性激酶-环蛋白复合物（缩写：CDK）调控。但是在大多数细胞类型中，引发细胞周期启动（G0至G1，静息细胞至细胞周期开启）的精确分子机制却是未知的。
p38γ是p38MAPK（包括：p38α，p38β，p38γ和p38δ）中的一员，p38MAPK和CDK都属于CMGC蛋白激酶超家族。通过蛋白质的催化结构域序列分析和分子动力学模拟, 表明p38γ和CDK1可能具有相似机制。
p38γ和CDK1具有相似性
如果二者就有相似性, 那 p38MAPKγ（p38γ）是否可以充当CDK样激酶，与CDK协同作用，调节进入细胞周期？该怎么研究？
第一步，既然CDK是一种激酶, 可以先从底物下手，看看p38γ和CDK是否共有共同底物。
视网膜母细胞瘤肿瘤抑制蛋白（Rb）在G0期中以低磷酸化保有活性。但在细胞周期进程中，它会被CDK顺序磷酸化后失活，从而促进细胞周期的启动和细胞增殖。那p38γ会与Rb相互作用吗？首先通过体外激酶测定发现p38γ可以同样磷酸化Rb。此外，从肝脏裂解物中可以检测到p38γ免疫沉淀物中的Rb。通过敲除（p38γ-KO）和过表达（AAVp38γ*）实验，表明p38γ对Rb具有底物特异性。
p38γ对Rb具有底物特异性
第二步，既然肝细胞中磷酸化诱导的Rb失活可以促进G0-G1的转换。那么接下来就是验证是否对肝细胞的增殖有关联？
首先，利用部分肝切除术（PHx）建立的肝细胞增殖模型，验证PHx后p38γ介导的Rb磷酸化的生理效应。通过溴脱氧尿苷（BrdU）掺入，Ki67免疫染色和增殖细胞核抗原表达测量，表明肝细胞中缺失p38γ的小鼠（AlbCre-p38γ）比对照AlbCre小鼠（AlbCre +/-）的肝细胞增殖减少，肝再生程度降低。也就是说，肝细胞中需要p38γ用于Rb磷酸化和肝再生。
缺失p38γ的小鼠肝细胞增殖减少，肝再生程度降低
第三步，需要进一步搞清楚Rb在体内磷酸化的确切机制。
因为CDK2或CDK1的单一遗传缺失在肝再生过程，并不能阻断肝细胞的DNA复制。所以猜测p38γ需要发挥协同作用才行。为了探索p38γ和CDK2之间的合作，通过Western Blot检测了PHx后这些激酶的活化情况。p38γ在PHx后仅4小时就被激活，这可通过其在Rs和Ser795，Ser821和Ser826处的Rb磷酸化的增加的结合来证明。此外，在24小时检测到第二个p38γ活化峰。在这两个p38γ激活峰期间，CDK2和p38γ之间的相互作用增加。
p38γ在PHx后被活化
此外，p38γ能够补回CDK1或CDK2的损失。编码CDK1或CDK2的基因沉默或敲除后，过表达p38γ（感染AAVp38γ*）可以挽救Rb磷酸化，并在CDK1或CDK2缺失的小鼠肝脏中完全保留肝细胞增殖和肝脏DNA合成。总之，这些结果表明p38γ通过调节Rb磷酸化来控制肝细胞增殖，并且可能通过与经典CDK合作诱导增殖。
过表达p38γ可以挽救CDK1/2缺失后引起的Rb磷酸化降低,二者协同
第四步，因为p38γ可以调控肝细胞的增殖，而且已知CDK1敲除可以预防肝脏肿瘤发生，那么 p38γ 是否可以促进肝癌的发生？通过p38γ染色（a）、肝癌标志物（b）、生存（c）、原位敲除p38γ（d）等实验，表明p38γ可能参与人类肝脏肿瘤的发展。
第五步，p38γ失活或敲除是否可以降低肝癌的发生？
选择抑制剂吡非尼酮（pirfenidone），它可以抑制p38γ而不影响CDK2活性。抑制p38γ后，结果表明野生型小鼠中的肝DNA合成减少。吡非尼酮减少了DEN处理的小鼠肝脏肿瘤的数量和大小，并改善了它们的存活率，并且没有明显的继发效应。而且，在吡非尼酮处理后的小鼠中，不再有磷酸化-Rb的表达。以上数据表明，抑制p38γ的活性可以免受肝癌的形成。
吡非尼酮抑制p38γ活性，免受DEN诱导的肝癌形成
最后的总结
这篇文章可以说就是一个激酶的功能研究。看似内容少，但是逻辑紧密，而且数据翔实。p38MAPKγ（p38γ）可以充当CDK样激酶，可以与CDK协同作用，调节进入细胞周期。在小鼠肝细胞中，p38γ通过在已知的CDK靶残基，促进Rb的磷酸化而在部分肝切除术后诱导增殖，促进肝癌的发生。而缺乏p38γ或用p38γ抑制剂吡非尼酮治疗可防止化学诱导的肝肿瘤形成。基于人肝细胞癌的活组织检查中显示p38γ高表达，所以p38γ未来可能作为肝癌的治疗靶标。
参考文献
p38γ is essential for cell cycle progression and liver tumorigenesis.
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1112-8
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