近日，中国科学院大连化学物理研究所生物分子功能与机制研究组研究员朴海龙团队在分泌多效生长因子Midkine的功能研究方面取得新进展。研究团队发现分泌生长因子Midkine可以不通过配体的方式在细胞内发挥功能的非经典作用途径，阐明了Midkine在细胞内通过蛋白互作的方式抑制LKB1-AMPK通路活性的新机制，揭示了Midkine可以通过抑制LKB1-AMPK通路来促进肿瘤细胞增殖和肿瘤形成的新功能，为进一步研究Midkine的临床转化应用提供了新思路。
大连化物所揭示生长因子Midkine通过非经典途径调控LKB1-AMPK通路的新机制
生长因子对生理活动具有着重要的调节作用，分泌到细胞外是其最常见的作用方式。生长因子作为配体，可以通过结合细胞膜上的特异受体来激活细胞内的信号通路。而Midkine是生长因子的重要种类之一，在发育、损伤修复、血压调控、炎症免疫反应等过程中发挥着重要作用，并在多种癌症中具备高表达的特性。细胞外的Midkine可与多种细胞膜上的受体蛋白相结合，但是由于其亲和性较低，不足以解释Midkine的全部功能。目前，虽然有研究证明细胞外的Midkine蛋白可以通过胞吞作用进入细胞内部并进入细胞核，但对Midkine在细胞内的功能研究鲜有报道。
本工作中，研究人员发现细胞外的Midkine蛋白可以高效地转运进入细胞内，并定位于细胞质中，暗示了Midkine在细胞质中发挥着重要的作用。通过基于大数据的通路富集分析，研究人员首次发现Midkine与AMPK通路具有密切的相关性。随后，通过生物化学和细胞生物学实验证明Midkine抑制了AMPK的磷酸化激活。值得注意的是，阻止Midkine进入细胞可以解除其对AMPK的抑制作用。这一发现证明了Midkine对AMPK的抑制作用是发生于细胞内部的，证实了Midkine蛋白具有重要的胞内功能。
此外，团队进一步探索了Midkine抑制AMPK的分子机制，确认了Midkine可以通过AMPK的上游激酶LKB1来调控AMPK的活性。一般情况下，LKB1通过与STRAD和Mo25形成异源三聚体，从而发生多位点自磷酸化并进行激活。而本工作中，研究人员发现Midkine可以直接结合LKB1和STRAD蛋白，从而抑制LKB1-STRAD-Mo25蛋白复合体的形成，进而抑制了AMPK的激活。研究人员进一步通过基因编辑手段及细胞生物学实验发现，通过Midkine调控LKB1-AMPK通路后能够促进癌症细胞增殖。临床数据分析显示，Midkine表达水平与AMPK的活性及病人生存率呈现负相关，证明了Midkine通过抑制LKB1-AMPK通路促进癌症的发展。本工作为全面解析Midkine的功能提供了新方向，也为Midkine的临床转化应用提供了新思路。
相关研究成果以“Midkine Noncanonically Suppresses AMPK Activation through Disrupting the LKB1-STRAD-Mo25 Complex”为题，于近日发表于Cell Death and Disease上。该工作的第一作者是大连化物所助理研究员夏天。该工作获得了国家自然科学基金、大连市科技创新基金、大连化物所创新基金等项目的支持。
