导语：本文分享了一项突破性的研究进展，深入剖析了肾上腺皮质激素异常分泌背后的分子机制。该研究不仅揭示了PKAc-W196G突变蛋白在疾病发展中的关键角色，还为精准医疗提供了新的视角和治疗靶点。通过细致的分子动力学模拟和细胞生物学实验，为库欣综合征的病理理解增添了新的维度。

库欣综合征由肾上腺皮质激素的异常分泌引起，可导致多系统的临床表现，包括中心性肥胖、高血压、糖尿病和骨质疏松。尽管我们已经认识到ACTH依赖性和ACTH独立性库欣综合征的临床和分子特征，但特别是在ACTH独立性库欣综合征中，蛋白激酶A（PKA）的角色尤其引人关注。然而，临床对PKA催化亚单位（PKAc）突变引起的肾上腺库欣综合征的病理机制认识尚不全面，诊断和治疗存在局限。

2024年2月，《Science Advances》杂志发表了一篇关键的研究文章《Discovery of a Cushing’s syndrome protein kinase A mutant that biases signaling through type I AKAPs》，深入探讨了库欣综合征中PKAc突变如何影响下游信号传导，并揭示了PKAc突变扰乱细胞内信号网络、促进肾上腺皮质细胞的异常增殖和激素过量分泌的病理机制，为临床医生提供了新的诊断和治疗策略。

研究方法

本研究是一项基于个体化医疗筛查平台的研究，旨在发现并分析PKAc突变在库欣综合征中的作用。研究团队通过对患者样本进行深入分析，发现了PKAc-W196G这一新的驱动突变，并在约20%的患者样本中确认了其存在。研究中，通过接近蛋白质组学和光动力成像技术，研究者们揭示了PKAcW196G与其他已知库欣综合征变体在细胞内分布和功能上的显著差异。

图1：库欣综合征患者样本筛查流程

研究结果

PKAc-W196G突变体的发现与分布特征

研究发现，PKAc-W196G突变体在约20%的患者样本中存在。这一突变体位于PKAc的催化亚单位中，与I型调节亚单位（RI）及其对应的A激酶锚定蛋白（AKAPs）显示出异常的保留关联。通过接近蛋白质组学和光动力成像技术，研究揭示了PKAcW196G与正常PKAc在细胞内分布上的显著差异，其中PKAcW196G在肿瘤组织中呈现出弥散的细胞质分布，并排除在细胞核之外。

图2：正常和三例PKAc错义突变患者肿瘤肿瘤的PRKACA测序踪迹

分子动力学模拟的预测结果

研究团队进一步通过分子动力学模拟预测了PKAcW196G突变体对PKAc结构的影响。模拟结果显示，色氨酸196位点的甘氨酸取代在PKAcW196G与II型调节亚单位（RII）之间形成了一个较大的空隙（653立方埃），而与RI之间的空隙较小（395立方埃）。这种结构上的变化预示着PKAcW196G突变体可能在选择性地与RI相互作用时具有不同的动力学特性。

图3：C. 三例患者肿瘤的深度测序读数定量；D. PKAc-W196G突变的蛋白结构模型。

内分泌测量与功能研究

内分泌测量结果表明，PKAcW196G突变体的过表达能够导致应激激素的过度生产。具体而言，在小鼠肾上腺细胞（ATC7L）和人类肾上腺细胞（NCI-H295R）中，PKAcW196G的存在使得糖皮质激素的产生量显著高于野生型PKAc对照组。这一发现证实了PKAcW196G突变体在肾上腺库欣综合征病理中的关键作用。

RIα的调节作用与病理影响

研究进一步探讨了RIα在调节PKAcW196G突变体活性中的作用。结果显示，通过过表达RIα或通过AKAPs招募PKAcW196G，可以有效地抑制应激激素的过度分泌。这表明，尽管PKAcW196G突变体在结构上发生了变化，但其活性仍然可以通过RIα的调节来控制，为治疗策略提供了新的视角。

图4：患者组织分析揭示PKAcW196G的独特亚细胞分布

激酶活性与自磷酸化研究

在对PKAcW196G突变体的激酶活性进行评估时，研究人员发现其具有与野生型PKAc相似的催化效率，但在自磷酸化位点上表现出差异。定量质谱分析揭示了PKAcW196G在13个自磷酸化位点上相比野生型PKAc有所减少，其中9个位点的磷酸化水平在20%到80%之间，而其他四个位点的磷酸化水平则可以忽略不计。

AKAP复合体的招募与激素过度分泌的纠正

研究人员还探讨了PKAcW196G突变体如何被招募到I型AKAP复合体中，并研究了这种招募对激素过度分泌的影响。实验结果表明，PKAcW196G能够被有效地招募到由smAKAP介导的细胞膜锚定位置，并且这种锚定能够减少应激激素的产生。这一发现强调了通过AKAP锚定来调控PKAc活性在维持激素平衡中的重要性。

总结

本研究揭示了PKAcW196G突变体在库欣综合征中的新机制，特别是其对R亚单位选择性的影响以及与AKAPs的关联，这为开发新的治疗策略提供了可能。通过提高对疾病分子细节的认识，我们可以更精确地定位治疗靶点，为患者带来更有效的治疗方案。此外，本研究强调了空间生物学和激酶锚定在分子医学中的新兴作用，为未来的研究开辟了新的方向。

参考文献：Omar MH, Byrne DP, Shrestha S, et al. Discovery of a Cushing's syndrome protein kinase A mutant that biases signaling through type I AKAPs[J]. Sci Adv. 2024, 10(8):eadl1258. doi: 10.1126/sciadv.adl1258.

编辑：连翘

二审：清扬

三审：碧泉

排版：半夏