文章题目：Proteogenomic Characterization RevealsTherapeutic Vulnerabilities in Lung Adenocarcinoma
期 刊： Cell | VOLUME182, ISSUE 1, P200-225.E35, JULY 09, 2020
解读章节： Identification of TherapeuticStrategies from Proteogenomics Analyses
解读原因：翻译后修饰分析的价值：寻找靶向治疗的可能的漏洞
在这篇文章中，为了探索肺腺癌（LUAD）新的治疗机会， 110个肿瘤和101个匹配的相邻组织（NAT）被用来做实验，包括基因组学、转录组学、表观基因组学、蛋白组学、磷酸化以及乙酰化。
怎么一步步抽丝剥茧，洞察到新的治疗机会呢？
三个步骤。驱动背景下的异常值、关键异常值所在位点（磷酸化位点）的背景调研、其他超磷酸化激酶及对应药物发现。
首先，在有驱动突变的背景下，还观察到了哪些其他组学的异常？异常值主要是磷酸化事件。
比较了RNA、蛋白质、磷酸位点和乙酰位点的全局差异调控之后，作者发现KRAS和EGFR突变体肿瘤样本中的磷酸位点异常（图4D和4E，紫色）。
(D和E）散点图显示KRAS突变体（D）或EGFR突变体（E）和WT肿瘤之间RNA、蛋白质（绿色）、磷酸化位点（紫色）和乙酰化位点（黄色）的丰度显著性统计（由Wilcoxon秩和检验）。所有差异显著的位点都被表示出来，用三角形表示显著的PTMs（FDR < 0.05）。
下一步，发现了这些驱动突变背景下的磷酸化位点的异常，哪些分子最先被关注？KRAS突变体的SOS1和对ALK融合和EGFR突变体肿瘤的PTPN11/Shp2。
先看KRAS突变体的SOS1磷酸化。KRAS突变的肿瘤显示出许多与癌症相关的磷酸位点的显著上调，包括SOS1在S1161上的磷酸化。SOS1是激活KRAS的鸟嘌呤交换因子（GEF），抑制SOS1和KRAS是一种新兴的KRAS突变型癌症的治疗策略。
接下来看EGFR突变体肿瘤显示PTPN11/Shp2在Y62处有高度显著的酪氨酸磷酸化，但在RNA或蛋白质水平上没有观察到显著性（图4E和4F）。
(F) 热图显示 EGFR 突变体和 WT 样品中 PTPN11 Y62 的磷酸化。
PTPN11 Y62 的磷酸化有什么作用？它能维持PTPN11的蛋白活性，促进细胞的生存和增殖。因为在基础状态下，PTPN11/Shp2在封闭的构象中是不活跃的，因为N端Src同源性2（N-SH2）结构域和磷酸酶（PTP）结构域的活性位点之间有相互作用。
一旦生长因子受体和细胞因子要来传输信号，由于收到信号的缘故，PTPN11/Shp2构象会改为激活状态，继而诱发细胞的生存和增殖。 这个时候残基Y62就会落在N-SH2和PTP结构域之间的界面上，其磷酸化被认为可以维持这种激活。所以Y62的异常磷酸化，和肿瘤细胞的生存和增殖有关。
别忘了ALK融合。值得注意的是，即使ALK融合驱动的肿瘤没有PTPN11/Shp2的Y62异常磷酸化，但是也显示了其他位点的异常磷酸化。与EGFR变异不同，ALK的变异样本的的异常磷酸化位点是Y546和Y584（图S4G）。
（S4G）Boxplots显示相对于ALK野生型样品，ALK融合PTPN11蛋白没有变化，但ALK融合中的位点--Y546和Y584， 其磷酸化明显升高（FDR < 0.05）。
PTPN11/Shp2已经成为抗癌药物开发的最优先的靶标目标之一。其抑制剂在临床前试验中显示出巨大的前景，多家公司的靶向药物目前已进入临床试验。这篇文章的数据表明，EGFR突变体和ALK融合驱动的肺腺癌， 将是这种疗法特别有前途的目标人群。
第三步，除了PTPN11/Shp2及其抑制剂，这篇文章还有哪些治疗靶标的新发现？从激酶入手。
为了系统地锁定特定于以关键驱动事件为特征（EGFR, ALK, KRAS等）的肺腺癌群体的可药用靶标，文章接着评估了激酶的超磷酸化（图4G），并进行注释。
（4G）热图显示在磷蛋白、蛋白质、RNA和CNA水平上富集的离群激酶（FDR<0.2），以及它们与特定基因突变的关系。左边的面板显示了通过细胞实验，计算RNAi或CRISPR耗尽指定基因（行）后的相对生存率（经过对数转换）。与此同时，基于药物基因相互作用数据库（http://www.dgidb.org/）的可药性与FDA药物一起显示。
单纯的依靠表达值可能会漏掉修饰的关键信息： 在有EGFR、KRAS、TP53、STK11、KEAP1或EML4-ALK改变的样本中，发现了多个明显超磷酸化的激酶（FDR<0.2），其中大多数并没有任何相关的RNA、RNA或蛋白质表达异常。这篇文章还强调很重要的一点：几个特定驱动基因的离群激酶与FDA批准的药物有相互作用。
总结
1）极端的磷酸化事件意味着治疗的可能性，包括对KRAS突变体的SOS1抑制和对ALK融合和EGFR突变体肿瘤的PTPN11/Shp2抑制，而后者包括了已经进入临床试验的药。
2）研究者识别和注释了异常激酶，其中一些是驱动突变亚型所特有的，还有许多激酶有已知的抑制剂或有对应的药。异常值主要是磷酸化事件，这里强调了翻译后修饰分析的价值：靶向治疗效果不佳，不妨从激酶磷酸化入手。
3） 深层次的蛋白质组学和PTM数据的整合代表了巨大的进步，为改善临床队列的特征指明了方向。
相关阅读：