乳腺癌中USP1通过泛素化修饰调控TAZ蛋白的稳定性

【写在前面】

        今天推荐的是由美国纽约罗斯维尔公园综合癌症中心团队在2020年10月23日发表于Cancers（IF：6.126，JCR2区）的一篇文章，通讯作者是Jianmin Zhang教授，揭示了乳腺癌中USP1通过泛素化修饰调控TAZ蛋白的稳定性。

【研究背景】

        三阴性乳腺癌（TNBC）是女性中侵略性最强的乳腺癌。目前可用于该疾病靶向治疗的方法严重缺乏。为了更好地治疗这些肿瘤，必须确定新的靶点。Hippo信号通路是一种在进化上高度保守的通路，最初在果蝇中被发现，后来发现哺乳动物也有同源通路。YAP/TAZ是该途径中的关键效应蛋白，在癌症中常常处于失调状态，从而导致高水平的细胞增殖，迁移，转移和产生癌干细胞集群。由于三阴性乳腺癌具有较高的恶性程度，研究YAP/TAZ在蛋白水平上的调节作用非常重要。

【摘要部分】

        作者旨在通过对Hippo信号通路的关键组分，即具有PDZ结合结构域的转录共激活因子（TAZ）进行分子机制研究，探索发现可用作该疾病靶向治疗的新调节因子。该文使用siRNA靶向去泛素化酶的筛选方法，发现泛素特异性肽酶1（USP1）是一种新型的TAZ去泛素化酶。该文发现USP1与TAZ间存在相互作用，USP1的缺失会部分通过TAZ依赖的方式降低细胞增殖。此外，该文证明了TNBC患者中USP1和TAZ表达呈现正相关性。该研究发现了一种新型TAZ调控机制，可以作为乳腺癌的治疗方法。

【研究内容】

1. USP1是TAZ的新型去泛素化酶

       作者采用针对全基因组去泛素化酶的siRNA筛选方法在体外研究去泛素化酶如何改变TAZ的蛋白水平。

研究结论：文章发现敲低某些DUB（例如USP1，UCK2，UBL4A和UCHL1）可显着降低TAZ的蛋白水平。

2. USP1作为TAZ的翻译后修饰蛋白

       作者构建USP1 shRNA敲低载体，转染MCF10A和MDA-MB-231细胞，分别检测两种细胞中USP1、TAZ的蛋白水平和mRNA水平。为了确定USP1的功能缺失是否影响TAZ蛋白的半衰期，作者还用环己酰亚胺（一种广泛用于抑制蛋白质合成的药物）处理两种细胞并检测TAZ蛋白的半衰期。

 3. USP1和TAZ形成了一种可改变TAZ泛素化的复合物     

       为了确定USP1是否与TAZ相互作用，作者将FLAG-TAZ和HA-USP1共转染到HEK293T细胞中，并进行了免疫共沉淀（Co-IP）分析，证明两者存在相互作用。且发现在USP1敲低的情况下，TAZ的泛素化增强。为了明确TAZ中参与泛素化的赖氨酸残基，作者在敲低或过表达USP1的情况下转染若干TAZ赖氨酸突变体。

研究结论：USP1与TAZ存在相互作用形成了一种可改变TAZ泛素化的复合物。USP1的存在会使TAZ去泛素化。该泛素化主要发生在TAZ赖氨酸45/46处。

4. USP1缺失以TAZ依赖的方式抑制乳腺细胞增殖

      许多研究表明，TAZ会促进未转化和转化的乳腺上皮细胞的生长。因此，为评估USP1功能缺失如何影响细胞增殖，作者在MCF10A和MDA-MB-231细胞中使用2个不同靶点进行USP1敲低。结果显示，USP1敲低减少了MCF10A和MDA-MB-231细胞的增殖。为了进一步确定体内敲低USP1的效果，作者将shCtrl或shUSP1 MDA-MB-231细胞注射到了SCID小鼠的乳腺脂肪垫中。作者发现，与对照细胞相比，USP1敲低细胞在肿瘤生长方面有显著降低，这表明USP1缺失在体外和体内均可抑制细胞生长。

研究结论：综上所述，这些结果表明，USP1的功能缺失在部分程度上通过TAZ的失调来降低细胞增殖。

        为评估USP1过表达对TAZ的影响，作者分别在HEK293T，MDA-MB-231和MCF7细胞中过表达USP1。USP1的过表达导致所有细胞系中TAZ蛋白水平显著增加。

研究结论：这些结果共同表明，USP1以TAZ依赖的方式促进细胞增殖。

5. USP1和TAZ在三阴性乳腺癌患者中的表达相关

       为研究USP1和TAZ是否可以用作乳腺癌患者预后的标志物，作者使用了三阴性乳腺癌（TNBC）病例的基因富集分析（GSEA）和免疫组化（IHC）染色方法。与其它基因表达标记相比，USP1高表达样品中的YAP/TAZ基因表达标记显著富集。此外，作者发现在乳腺癌病例中，USP1和TAZ的高表达均与无复发生存率的降低相关。

      最后，作者进行了TAZ和USP1免疫组织化学（IHC）染色并绘制了USP1表达与TAZ表达的关系图。在这些患者样品中，USP1和TAZ蛋白水平呈现正相关。高USP1/TAZ表达（患者2和3）和低USP1/TAZ表达（患者1）肿瘤的代表性图如图6E所示。

研究结论：这些数据表明，在TNBC患者的肿瘤样品中，USP1表达与TAZ表达相关，而高USP1 / TAZ表达与乳腺癌患者的整体生存期降低具有相关性。

【结论与讨论】

        作者通过研究发现了USP1和TAZ之间的调控分子机制，这为未来乳腺癌肿瘤治疗提供了一个新的靶点和策略。除此之外，之前的研究证明，USP1也可以调控其它蛋白，如促进乳腺癌转移功能的KPNA2，靶向这种酶可能有助于乳腺癌患者特别是三阴性乳腺癌的治疗。

        原文链接：https://www.mdpi.com/2072-6694/12/11/3090