NAD(H)和NADP(H)是细胞代谢中重要的电子载体，同时也是参与各种生物过程的一系列酶的必需辅因子。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺）激酶（NADK）催化NAD⁺磷酸化生成NADP⁺，是细胞内NAD⁺/NADP⁺平衡的关键调节因子。NADK蛋白表达或酶活性的改变会扰乱细胞内NAD⁺/NADP⁺水平，导致活性氧(ROS)水平升高，可能促进癌症进展和转移。先前的研究表明，细胞质NADK（cNADK）的突变与NADPH水平升高和ROS水平降低有关，突出了cNADK 的N端区域在其功能调节中的重要作用。

武汉大学的Pingfeng Zhang教授团队、香港中文大学（深圳）的Zheng Liu教授团队以及美国乔治城大学医学中心的Huadong Pei教授团队在本刊发表了题为“NADK tetramer defective mutants affect lung cancer response to chemotherapy via controlling NADK activity”的研究论文。该研究探讨了cNADK的调控机制，并表征了与癌症相关的NADK突变体对NADK活性和癌细胞化疗反应的影响。

1 NADK四聚体结构与活性调控

研究团队发现，NADK的四聚体结构呈现二聚体-二聚体的排列方式。NADK的催化结构域包含N端结构域（NTD）和C端结构域（CTD）。位于二聚体界面的相邻单体的C端αC螺旋有助于CTD介导的NADK四聚体形成（图1）。

图1 人类全长NADK的冷冻电镜结构（原文中Figure 1）

比较显示，在二聚体内部，N端区域之间的相互作用存在显著差异，这些差异调节NTD的朝向，并影响底物结合与催化活性。这种构象变化发生在NADK二聚体内部，随后形成四聚体（二聚体的二聚体）。进一步对纯化的野生型（WT）、C349S、R356A和Y327A突变NADK蛋白进行的实验表明，稳定的NADK四聚体构象增强了底物结合和随后的酶活性，而影响四聚体形成的突变可能会抑制其活性。

2 NADK突变对活性和生物学功能的影响

进一步研究表明，位于N端区域的R45H突变增强了NADK活性，而NADK R45的甲基化则减弱了这种活性。体内研究表明，NADK R45H突变体产生更多的NADP⁺和NADPH，导致ROS水平降低、肿瘤生长加快以及化疗耐药性。位于四聚体界面的突变，如Ala330（A330V突变体）和Asp314（D314H突变体），被证明会抑制NADK活性。这些功能丧失型NADK突变体减少了NADP/NADPH的产生，导致ROS水平升高，抑制癌细胞生长、增殖和集落形成，同时增强了对化疗的敏感性（图2）。

图2 四聚体界面突变影响癌细胞增殖并增强化疗反应（原文中Figure 7）

该研究揭示了人源NADK四聚体的结构基础，并阐明了NADK四聚体形成对其活性的调控机制。研究结果表明，NADK的N端区域通过调节四聚体构象来控制NADK活性。此外，NADK的功能获得型突变（如R45H）增强了NADK活性，促进了肿瘤生长并赋予化疗耐药性；而功能丧失型突变（如D314H和A330V）则降低了NADK活性，抑制了肿瘤生长并增强了对化疗的敏感性。这些发现为理解NADK在癌症中的作用机制提供了重要见解，并为开发针对NADK的癌症治疗策略提供了理论基础。

免费全文下载链：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352304224003076

引用这篇文章：

Hu M, Wang F, Zhu Y, et al. NADK tetramer defective mutants affect lung cancer response to chemotherapy via controlling NADK activity. Genes Dis. 2025;12(4):101510.

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