案例文章
PI3K/AKT信号通路在肿瘤发展中扮演着至关重要的角色。该通路是细胞内多条信号转导通路的核心交汇点，能够调节细胞的增殖、存活、代谢和迁移等多种生物学过程。NOD-like receptors（NLRs）是一类细胞内蛋白质，能够识别来自微生物病原体、宿主细胞和环境的各种配体，在先天免疫应答中起着关键作用。已有多项研究探讨了如NOD1、NOD2和NLRP3等NLRs在激活先天免疫信号通路方面的作用。尽管NLRs在免疫应答中的作用已被广泛研究，但关于NLRP6是否以及如何与PI3K/AKT信号通路相互作用的研究还相对较少。
苏州大学第三附属医院神经外科团队以NLRP6和PI3K的调节亚单位p85α为研究对象，采用实验研究与蛋白-蛋白对接技术相结合，探讨了NLRP6与p85α的相互作用机制，并深入分析了NLRP6在PI3K/AKT信号通路激活和肿瘤发生发展中的重要作用。本研究对于疾病治疗和临床医学领域具有重要意义。
研究人员发现NLRP6能够与PI3K的调节亚单位p85α结合，并通过泛素化-自噬降解途径促进p85α的降解。这一过程中，NLRP6招募E3连接酶RBX1至p85α，并使其上的赖氨酸256发生泛素化，随后被自噬受体OPTN识别，导致p85α的选择性自噬降解。p85α的降解降低了其对PI3K催化亚单位的抑制作用，从而激活PI3K/AKT通路。通过体内和体外实验，本研究进一步证实了NLRP6在肿瘤进展中的重要作用。NLRP6的缺失能够抑制胶质瘤细胞的增殖、克隆形成、迁移和肿瘤生长。此外，使用Pep9肽干扰NLRP6/p85α相互作用能够抑制PI3K/AKT通路，并产生显著的抗肿瘤效应。
为了进一步探讨NLRP6与p85α之间的相互作用机制，研究人员利用普美瑞云平台（https://pumeirui.com/）上的蛋白-蛋白对接工具，预测了NLRP6与p85α的复合物结构，通过对两者之间的结合模式进行详细分析，找到了影响NLRP6与p85α相互作用的关键氨基酸残基，以及能够有效干扰NLRP6与p85α相互作用的抑制剂（Pep9）。
操作简述：
l准备受体蛋白和配体蛋白文件：使用I-TASSER构建NLRP6 NOD结构域的结构作为受体蛋白，从蛋白质数据库（PDB）中提取人p85α RHO结构域的3D结构（PDB ID：1PBW）作为配体蛋白。
l设置可选项：采用全局对接方式，设置配体蛋白旋转角度为15°，聚类截断值设置为2 Å，使用基于知识的评分函数进行打分，输出打分前10的结合构象并进行优化。
左图展示了蛋白蛋白对接工具预测的NLRP6与p85α的复合物结构（紫色表示NLRP6，青色表示p85α，橘色表示Pep9）。可以看出，p85α RHO结构域的Loop区域插入NLRP6 NOD结构域的口袋中，形成了稳定的分子间相互作用界面。复合物的结合模式图（右图，NLRP6 NOD结构域上的残基显示为紫色，Pep9上的残基显示为柠檬色，p85α RHO结构域上但不在Pep9上的残基显示为青色）表明，NLRP6 NOD 结构域中的残基 TYR118、GLU300、PHE299、TYR122 和 ARG260 与 p85α RHO 结构域中的残基 GLU140、LYS225、ARG228、HSE234、TYR242、LYS245 和 GLU297 相互作用，且相互作用能贡献低于−8.0 kcal/mol，表明这些残基对于p85α RHO结构域和NLRP6 NOD结构域之间的相互作用很重要。此外，在p85α RHO 结构域上与NLRP6相互作用的7个残基中，有3个残基位于Pep9上。这意味着NLRP6与Pep9之间存在一定的亲和力（后续实验也证明了Pep9可以与NLRP6结合），使用Pep9可以干扰NLRP6与p85α的相互作用从而抑制PI3K/AKT信号通路，起到抗肿瘤效果。
从上述研究结果，我们可以看到蛋白-蛋白对接方法（CoDockPP）展现出了强大的预测能力，能够精确地预测出配体蛋白（p85α）与受体蛋白（NLRP6）的复合物结构。通过结合模式分析，可以鉴别出对复合物稳定性及结合亲和力具有关键贡献的热点残基。这些热点残基在NLRP6与p85α的相互作用中扮演着至关重要的角色，它们的存在和分布直接影响了复合物的形成、稳定性和功能。通过深入解析这些热点残基的结构和功能特性，我们可以全方位地了解NLRP6与p85α的相互作用机制，以及NLRP6在PI3K/AKT信号通路激活和肿瘤发生发展中的作用。同时还发现NLRP6与p85α的相互作用可能是肿瘤治疗中的一个潜在靶点，使用Pep9肽可以干扰NLRP6与p85α相互作用，从而抑制PI3K/AKT通路，产生抗肿瘤效应。
本研究结合实验与计算方法，揭示了NLRP6通过自噬途径选择性降解p85α，激活PI3K/AKT信号通路，进而促进肿瘤发生的机制。这为理解NLRP6在癌症中的作用提供了新视角，并提出了一种基于靶向NLRP6-p85α相互作用的创新性治疗策略。该研究成果已发表于学术期刊《Nature Communications》。
Zhi F, Li B, Zhang C, et al. NLRP6 potentiates PI3K/AKT signalling by promoting autophagic degradation of p85α to drive tumorigenesis[J]. Nature Communications, 2023, 14(1): 6069.