表皮生长因子受体（EGFR）是细胞生长、分化和生存过程中的关键调控者。作为一种具有酪氨酸激酶活性的受体，EGFR的异常激活，特别是基因突变导致的持续性激活，与多种恶性肿瘤的发生发展密切相关，其中最典型的就是非小细胞肺癌（NSCLC）。长期以来，人们普遍认为EGFR主要通过激活下游的PI3K/AKT信号通路来促进细胞增殖。然而，近年来的研究逐渐揭示，EGFR可能还拥有不依赖于其激酶活性的独特功能，这些功能在肿瘤进展中同样扮演着重要角色。
mTORC1（雷帕霉素复合物1）是细胞代谢和生长的核心调控中心，它整合细胞内外的信号，控制蛋白质、脂质、核酸的合成以及细胞自噬等关键过程。mTORC1的激活依赖于位于溶酶体表面的小G蛋白Rag和Rheb。Rag负责将mTORC1招募到溶酶体，而Rheb则直接在溶酶体上激活mTORC1。尽管已知EGFR是Rheb的上游信号之一，但EGFR究竟如何激活mTORC1的详细机制，此前并未完全阐明。
近日，国际知名学术期刊《Cell Research》在线发表了一项重要研究成果，题为“Lysosomal EGFR acts as a Rheb-GEF independent of its kinase activity to activate mTORC1”。这项研究首次揭示了EGFR在溶酶体上，通过一种不依赖于其激酶活性的全新方式直接激活mTORC1的分子机制。
EGFR靶向药对mTORC1影响的差异
研究人员首先注意到，不同的EGFR靶向药（EGFR-TKIs）对mTORC1的抑制效果存在差异。通过分析接受阿法替尼（afatinib）或厄洛替尼（erlotinib）治疗的NSCLC患者样本，他们发现阿法替尼组患者的mTORC1活性标志物（p-T389-S6K1）水平显著低于厄洛替尼组。在携带EGFR突变的肺癌细胞系（PC9和HCC827）中进行的实验也证实了这一现象：阿法替尼比厄洛替尼更能有效抑制mTORC1的激活。这一观察结果提示，EGFR激活mTORC1的过程可能并非完全依赖于其酪氨酸激酶活性。
溶酶体定位与EGFR的新功能
进一步研究发现，EGFR能否成功转运并定位到溶酶体表面，对于其激活mTORC1至关重要。当研究人员通过技术手段阻止EGFR从早期内体转运到溶酶体时，mTORC1的激活水平显著下降，而EGFR的激酶活性及其下游的AKT信号通路却未受影响。这强有力地表明，EGFR在溶酶体上的存在是其发挥mTORC1激活功能的关键前提。
EGFR作为Rheb的GEF：不依赖激酶的相互作用
研究人员深入探索了EGFR在溶酶体上激活mTORC1的具体机制。他们发现在携带EGFR突变的细胞中，EGFR与Rheb在溶酶体表面紧密共定位。通过结构分析和生化实验，研究证实EGFR的酪氨酸激酶结构域（TKD）能够直接与Rheb相互作用，并且这种相互作用的发生与EGFR是否具有激酶活性无关。值得注意的是，阿法替尼能够破坏EGFR与Rheb之间的这种相互作用，而厄洛替尼则不能，这可能解释了两种药物对mTORC1抑制效果的差异。
考虑到Rheb通过结合GTP来激活mTORC1，研究人员推测EGFR可能通过影响Rheb的核苷酸结合状态来调控其活性。实验结果证实，阿法替尼处理导致细胞内Rheb-GTP水平显著降低，而厄洛替尼则没有此效果。更重要的是，体外实验显示，EGFR的TKD结构域能够优先与结合GDP或不结合核苷酸的Rheb相互作用，并促进Rheb将GDP替换为GTP，从而激活Rheb。这些发现表明，EGFR可能充当了Rheb的鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF）的角色。
利用先进的AlphaFold2模型预测EGFR-TKD与Rheb的复合物结构，研究人员发现EGFR的E804位点可能通过“谷氨酸手指”机制与Rheb的核苷酸结合口袋发生相互作用，类似于其他GEF蛋白促进小G蛋白核苷酸交换的方式。通过基因突变实验，将EGFR的E804位点突变为赖氨酸（E804K），结果显示EGFR与Rheb的相互作用显著减弱，并且EGFR促进Rheb核苷酸交换的能力也随之丧失。
在构建了EGFR-E804K基因敲入的细胞和动物模型后，研究人员观察到E804K突变显著抑制了mTORC1的激活和Rheb的GTP结合水平。同时，携带E804K突变的细胞增殖能力明显下降，对阿法替尼的敏感性降低。在小鼠体内实验中，E804K突变也导致肿瘤生长速度和重量显著减少。
图 本研究模式图
开发新型双重抑制剂的潜力
基于这一新发现，为了克服现有EGFR-TKIs可能存在的局限性，研究人员设计了一种新型小分子化合物BIEGi-1。这种化合物旨在同时抑制EGFR的酪氨酸激酶活性及其作为Rheb-GEF的功能。体外实验显示，BIEGi-1对EGFR突变细胞的增殖具有强大的抑制作用，并且能够有效破坏EGFR与Rheb的相互作用，从而抑制mTORC1的激活。在动物模型中，BIEGi-1也展现出良好的抗肿瘤效果。
结论与展望
这项研究首次揭示了EGFR在溶酶体上通过非依赖激酶活性的方式，充当Rheb的GEF并激活mTORC1的全新机制。这一发现不仅极大地深化了我们对EGFR在细胞生长和癌症发生中复杂作用的理解，也为开发针对EGFR突变癌症的新型靶向药提供了重要的理论基础。研究人员开发的新型双重EGFR抑制剂BIEGi-1，通过同时靶向EGFR的激酶活性和Rheb-GEF活性，为未来临床治疗提供了有前景的候选药物。
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原始出处：
Lysosomal EGFR acts as a Rheb-GEF independent of its kinase activity to activate mTORC1. Cell Res. 2025 Apr 21. doi: 10.1038/s41422-025-01110-x. Epub ahead of print. PMID: 40259053.
