蛋白质S-棕榈酰化是一种常见的翻译后修饰，它增加了蛋白质的疏水性，在调节蛋白质运输、定位和功能激活方面发挥着重要作用。棕榈酰化通过不稳定的硫酯键将棕榈酸酯与蛋白质的特定半胱氨酸残基（Cys）侧链连接起来，这种修饰由一系列称为锌指DHHC（ZDHHC）棕榈酰转移酶的酶催化的，这些酶含有标志性的Asp HisHis-Cys（DHHC）基序。ZDHHC蛋白家族成员参与各种生理和病理过程，如黑色素瘤、多囊肾病等，但在肾纤维化发生发展中的作用并不明确。

2025年2月4日广州医科大学清远人民医院王琪团队在The Journal of Clinical Investigation (IF 13.3)上发表了题为“ZDHHC18 promotes renal fibrosis development by regulating HRAS palmitoylation”的研究文章，探究了蛋白质棕榈酰化在肾纤维化中的作用及其潜在机制。从机理上讲，ZDHHC18催化了HRAS的棕榈酰化，这对其转移到质膜和随后的激活至关重要。HRAS棕榈酰化促进了MEK/ERK的下游磷酸化，并进一步激活了RREB1，增强了SMAD与Snai1顺式调控区的结合。研究结果表明，ZDHHC18在肾纤维化中起着至关重要的作用，并为对抗肾纤维化提供了潜在的治疗靶点。

研究内容

1.ZDHHC18在CKD患者纤维化肾脏中上调

在慢性肾脏疾病（CKD）患者的显微切割肾脏样本中检测到ZDHHC18的表达。与非纤维化肾组织相比，CKD样本显示出明显的间质纤维化和肾小管损伤，MASSON和苏木精-伊红（H&E）染色证明了这一点（图1，A-D）。免疫组织化学显示，ZDHHC18在非肾纤维化组织中的表达很小，但在纤维化肾脏中有强烈的染色，主要是在扩张的近端小管中，小管内衬扁平薄的上皮，没有刷状边界（图1，A和B）。线性回归分析显示，ZDHHC18表达与α-SMA和波形蛋白水平呈强正相关（图1，J和K），表明ZDHHC18在肾纤维化中起着重要作用。

图1 ZDHHC18在CKD患者肾脏中的表达显著增加

（图源：Lu, et al., J Clin Invest, 2025）

2.肾小管上皮细胞（TEC）特异性缺失Zdhhc18抑制肾纤维化

Zdhhc18条件性敲除小鼠（Zdhhc18-CKO）出生时没有任何明显的异常，表明TEC中Zdhhc18的特异性缺失不会导致小鼠的表型变化。响应UUO的条件下（图2A），Zdhhc18敲除显著改善了肾脏形态并减轻了肾小管损伤，如H&E染色所示（图2 B-C）。与假对照组相比，受UUO影响的小鼠表现出明显的细胞外基质（ECM）积聚，但Zdhhc18的小管特异性缺失降低了肾脏的损伤程度（图2 B和D）。此外，UUO上调了α-SMA+肌成纤维细胞的间质积聚，但Zdhhc18敲除显著降低了α-SAM+肌成细胞的上调（图2 B和E）。免疫荧光分析显示，UUO诱导了部分内皮间充质转化（EMT），如基底膜上残留的TEC以及上皮细胞标记物E-cadherin和间充质细胞标记物Vimentin的共表达所示。然而，Zdhhc18敲除抑制了这种部分EMT进展（图2 F）。研究发现Zdhhc18敲除降低了UUO后肾小管中TGF-β1的表达，并减少了间质α-SMA+肌成纤维细胞的数量（图2 H）。炎症减轻和成纤维细胞活化减少共同导致Zdhhc18敲除小鼠肾脏纤维化减轻。

图2 TEC特异性Zdhhc18缺乏抑制UUO诱导的小鼠肾纤维化

（图源：Lu, et al., J Clin Invest, 2025）

3.ZDHHC18控制HRAS的棕榈酰化和膜定位

对人类ZDHHC18/HRAS进行了分子对接模拟，以确定相互作用的强度。模拟结果表明，ZDHHC18与HRAS之间的结合能为-17.6 kcal/mol（图3A）。ZDHHC18可以与三种类型的RAS结合，但只有HRAS在ZDHHC18的催化下发生棕榈酰化反应（图3B）。ZDHHC6、ZDHHC9、ZDHHC15和ZDHHC18促进了HRAS的棕榈酰化，其中ZDHHC18的上调幅度最高（图3C）。这些数据表明，肾纤维化过程中HRAS棕榈酰化的催化剂是ZDHHC18。在小鼠中，敲除Zdhhc18不影响HRAS的表达水平，但确实降低了UUO和FA诱导模型中HRAS的棕榈酰化水平（图3，D和E）。在HK-2细胞中，酰基生物素交换试验表明，敲除ZDHHC18或通过2-BP抑制ZDHHC18活性可以减少TGFβ1刺激细胞中HRAS的棕榈酰化，而不影响HRAS的表达水平（图3，F和G）。用siRNA沉默ZDHHC18显著降低了HRAS在HK-2细胞中的膜定位（图3H-I）。研究表明，尽管棕榈酰化不影响HRAS的表达，但它确实影响了HRAS的膜定位。

图3 ZDHHC18调节的HRAS棕榈酰化影响其膜定位

（图源：Lu, et al., J Clin Invest, 2025）

4.ZDHHC18通过HRAS的棕榈酰化促进部分EMT

进一步研究显示，在FA和UUO 手术诱导的肾纤维化模型中，HRAS的棕榈酰化水平逐渐升高（图4，A和B）。为了进一步阐明这一机制，从Hras敲除小鼠和过表达的野生型HRAS（HrasWT）、C181S突变体HRAS（HrasC181S）和C184S突变体HRAS（HrasC184S）中分离出原代肾小管上皮细胞（PTEC）（图4，C和D）。有趣的是，我们发现TGF-β1增加了HRAS的棕榈酰化。此外，HRAS中的C181S和C184S突变几乎完全消除了HRAS棕榈酰化（图4E），并观察到PTEC中HRAS棕榈酰化位点的突变消除了TGFβ1诱导的形态变化（图4F）。除了TGF-β1诱导的上皮细胞标志物表达下调外，HRAS棕榈酰化位点突变还抑制了间充质细胞标志物的上调（图4G）。当Hras被敲除时，TECs中18个上皮细胞标志物的下调和ZDHHC18过表达引发的间充质细胞标志物上调被消除（图4，H和I）。这些数据表明，TGF-β1诱导的部分EMT需要HRAS棕榈酰化，ZDHHC18以HRAS棕榈酰基化依赖的方式促进肾纤维化。

图4 ZDHHC18通过调控HRAS棕榈酰化促进部分EMT

（图源：Lu, et al., J Clin Invest, 2025）

小结

本研究揭示了ZDHHC18通过催化HRAS棕榈酰化在肾纤维化中的关键作用。敲除Zdhhc18可抑制肾纤维化进程，而过表达则加剧纤维化。此外，HRAS棕榈酰化位点的突变可消除其促纤维化效应。这些发现为肾纤维化的治疗提供了新的潜在靶点。

ZDHH18通过调控HRas棕榈酰化促进肾纤维化作用模式图

（图源：Lu, et al., J Clin Invest, 2025）

拜谱小结

棕榈酰化是重要的脂质化修饰形式，一般发生在半胱氨酸残基上。棕榈酰化修饰最重要的功能是增强可通行蛋白与膜的亲和性，从而调控蛋白质的定位与功能。拜谱作为国内领先的多组学服务公司，可提供基因组、转录组、蛋白组、代谢组等多组学服务。围绕半胱氨酸氧化还原修饰，拜谱生物可提供产品最全面、技术体系最成熟的氧化还原修饰系列产品，包括棕榈酰化、亚硝基化、谷胱甘肽化、硫巯基化、次磺酸化、total氧化还原、游离巯基，助力一系列文章发表。其中棕榈酰化修饰蛋白质组是我司首家推出、国内唯一成熟商业化的重磅特色产品，积累了丰富的项目经验，实现了在不同物种、不同模型、不同组织中的高效检出，棕榈酰化修饰位点平均检出量可达20000+，最高已突破40000+。欢迎大家咨询！

参考文献：

Lu D, Aji G, Li G, Li Y, Fang W, Zhang S, Yu R, Jiang S, Gao X, Jiang Y, Wang Q. ZDHHC18 promotes renal fibrosis development by regulating HRAS palmitoylation. J Clin Invest. 2025 Feb 4:e180242. doi: 10.1172/JCI180242.