Kv11.1钾通道激活通过促进c-Myc降解抑制非小细胞肺癌生长

《Communications Biology》：Activation of Kv11.1 potassium channel suppresses non-small cell lung cancer growth by promoting c-Myc degradation

　　【编辑推荐】肺癌治疗新靶点：Kv11.1钾通道激活剂通过诱导c-Myc蛋白降解抑制肿瘤生长。本研究针对晚期肺腺癌（LuAd）治疗困境，发现Kv11.1高表达患者预后更佳。研究人员通过NS1643药物激活Kv11.1通道，诱导c-Myc经蛋白酶体降解，激活p21表达，使肿瘤细胞停滞于G0/G1期并发生衰老。该机制受OTUD6B去泛素化酶拮抗，为KRASG12V突变肺癌提供了新的治疗策略。

　　

肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，其中肺腺癌（LuAd）占肺癌发病率的40%-50%。晚期肺腺癌患者5年生存率仅为9%，治疗选择有限。c-Myc原癌基因在超过85%的肺癌病例中异常高表达，其蛋白稳定性与肿瘤恶性进展密切相关。虽然靶向疗法和免疫检查点抑制剂改善了部分患者预后，但大多数患者仍面临治疗耐药和缺乏有效靶点的困境。

以往研究表明，Kv11.1钾通道在多种癌症中表达，但其在肺癌中的作用机制尚不明确。有趣的是，生物信息学分析显示KCNH2基因（编码Kv11.1通道）在肺腺癌组织中表达下调，且高表达患者预后更好。这一发现引发了研究人员的思考：Kv11.1通道是否可能成为肺癌治疗的新靶点？

为了验证这一假设，研究团队开展了一系列实验，探索Kv11.1通道激活对肺癌生长的抑制作用及其分子机制。他们发现，使用Kv11.1通道特异性激动剂NS1643处理肺癌细胞，可显著抑制细胞增殖，诱导细胞周期停滞在G0/G1期，并促进细胞衰老，而不引起细胞凋亡。

深入研究机制发现，Kv11.1通道激活可迅速降低c-Myc蛋白水平，这一效应在30分钟内即可观察到。进一步实验表明，NS1643通过促进c-Myc的蛋白酶体降解来实现这一效果，而这一过程可被蛋白酶体抑制剂MG132所逆转。

特别值得注意的是，研究人员发现Kv11.1通道依赖的c-Myc降解不依赖于经典的磷酸化降解信号通路（Thr58/Ser62），而是受到OTUD6B去泛素化酶的调控。当重新表达OTUD6B-2异构体时，NS1643诱导的c-Myc降解被显著抑制。

在动物实验中，NS1643处理显著抑制了Lewis肺癌（LLC）移植瘤的生长，肿瘤体积和重量均明显减小。免疫组化分析显示，NS1643治疗组肿瘤中增殖标志物Ki67和c-Myc表达均显著下调。

本研究首次揭示了Kv11.1通道激活通过促进c-Myc蛋白酶体降解抑制肺癌生长的新机制，为肺腺癌治疗提供了新的潜在靶点。相关研究成果发表在《Communications Biology》期刊上。

主要技术方法

研究采用生物信息学分析TCGA和GEO数据库中KCNH2表达与肺腺癌预后的相关性；通过细胞活力检测、流式细胞术（细胞周期、凋亡）、蛋白质印迹（Western blot）等技术分析Kv11.1激活对肺癌细胞的影响；利用蛋白质稳定性实验和蛋白酶体抑制实验验证c-Myc降解机制；建立Lewis肺癌小鼠模型和H1299异种移植瘤模型进行体内药效评价。

研究结果

Kv11.1钾通道是LuAd的积极预后因素

生物信息学分析显示，KCNH2基因在肺腺癌（LuAd）和肺鳞癌（SCC）组织中表达下调。生存分析表明，KCNH2高表达的肺腺癌患者总生存期和无进展生存期显著优于低表达患者，尤其是在吸烟、女性、接受手术或化疗的患者亚组中这一趋势更为明显。

Kv11.1的药理激活阻滞LuAd细胞周期而不引起细胞死亡

使用Kv11.1通道激活剂NS1643处理Kv11.1阳性的人源肺癌细胞系（A549、H1437、H1650、H1299），可显著抑制细胞增殖。流式细胞术分析显示，NS1643处理48小时导致细胞周期停滞在G0/G1期，S期和G2/M期细胞比例减少。Western blot检测发现c-Myc蛋白下调，p21蛋白上调。 Annexin V凋亡检测表明NS1643不诱导细胞凋亡。

KCNH2与c-MYC呈负相关

基因表达分析显示，肺腺癌肿瘤中KCNH2高表达与c-MYC低表达相关。生存分析证实，KCNH2高/c-MYC低表达的患者总生存期最佳，而KCNH2低/c-MYC高表达的患者预后最差。在肺鳞癌患者中未观察到这种相关性。

Kv11.1激活快速下调c-MYC

NS1643处理30分钟即可显著降低所有测试细胞系中c-Myc蛋白水平。在Kv11.1敲低的细胞中，NS1643和另一种Kv11.1激活剂PD115087均不能影响c-Myc蛋白水平，证明该效应具有特异性。Kv11.1依赖的c-Myc下调伴随着c-Myc抑制基因（FASN、DUSP1、GADD45）表达上调。

Kv11.1激动剂抑制LuAd肿瘤生长

在表达Kv11.1通道且携带KRAS^G12V突变的Lewis肺癌同系模型中，NS1643（6mg/kg）治疗显著抑制肿瘤生长。治疗组肿瘤体积和重量均显著低于对照组。免疫组化分析显示NS1643治疗组肿瘤中Ki67和c-Myc表达下调。

NS1643激活c-Myc蛋白酶体降解

蛋白质衰减实验显示，NS1643与蛋白质合成抑制剂环己酰亚胺（CHX）联合处理加速c-Myc蛋白降解。蛋白酶体抑制剂MG132可完全逆转NS1643对c-Myc的降解作用。NS1643处理降低c-Myc丝氨酸62位点（Ser62）磷酸化水平，但不增加苏氨酸58位点（Thr58）磷酸化。

Kv11.1依赖的c-Myc降解被OTUD6B2拮抗

NS1643处理不增加c-Myc Thr58磷酸化，反而显著降低该位点磷酸化水平。使用对蛋白酶体降解不敏感的c-Myc-T58A突变体，NS1643仍能降低c-Myc蛋白表达，表明Kv11.1激活促进c-Myc降解不依赖于ERKs活性调控的磷酸化降解信号。重新表达OTUD6B-2异构体可阻止Kv11.1激活依赖的c-Myc下调，而OTUD6B-1无此效应。

研究结论与意义

本研究系统阐述了Kv11.1钾通道在肺腺癌中的肿瘤抑制作用及其机制。研究发现Kv11.1通道激活通过促进c-Myc蛋白酶体降解，诱导细胞周期停滞和衰老，从而抑制肿瘤生长。这一过程受到OTUD6B去泛素化酶的拮抗调控，且不依赖于经典的c-Myc磷酸化降解通路。

该研究的重要意义在于：首先，明确了Kv11.1通道激活剂作为肺腺癌潜在治疗策略的可行性，特别是对于携带KRAS突变或p53缺失的难治性肺癌；其次，揭示了离子通道与癌蛋白稳定性调控的新联系，扩展了对癌症信号网络的理解；最后，提出了Kv11.1低表达/OTUD6B2高表达作为肺腺癌预后生物标志物的可能性，为个体化治疗提供新思路。

值得注意的是，与Kv11.1阻断剂可能引起心脏毒性不同，Kv11.1激动剂NS1643在研究中未表现出明显的心脏副作用，这为其临床转化提供了安全性依据。未来研究将进一步探索OTUD6B2拮抗的E3泛素连接酶身份，以及Kv11.1通道激活在不同癌症类型中的普适性。