去泛素化酶USP3在乳腺癌中的功能与作用机制研究

Breast cancer, as a malignant tumor, has become an increasing threat for women woridwide. ERα/PR/HER2 triple-negtive breast cancer (TNBC) has the poorest prognosis because of lacking of effective therapeutic targets. There are pretty much of studies revealed that transcriptional factor KLF5 as a potent therapeutic target for basal TNBC and other cancers. However, transcriptional factors are not ideal targets for drug development. It is significant to identify KLF5 upstream positive regulators, which may provide better therapeutic targets for cancer treatment. DUBs are well established to regulate cancer development and novel targets for cancer therapy. To identify DUBs for KLF5, we screened a siRNA library against 87 human DUBs and finally, USP3 was identified as candidate DUBs for KLF5. Futher studies were carried out and found that, in one hand, the USP3 and KLF5 proteins directly interact. In another hand, USP3 can maintains KLF5 protein stability. These findings indicate that USP3 is potential therapeutic target for breast cancers. Yet, the fuction of USP3 in breast cancer has not been reported. Futher studies need to be carried out to investigate the USP3 for detail. (1) we explored the mechanisms by which USP3 stabilizes KLF5. (2) Functional studies of USP3 in breast cancer. (3) USP3 and KLF5 protein expression and clinical pathological parameters are going to be tested in the samples of breast cancer patients. The accomplishment of this project is expected to provide theoretical basis for diagnosis and treatment of breast and other cancers.

乳腺癌是一种严重危害全球女性健康的恶性肿瘤。而三阴性乳腺癌目前还没有有效的治疗靶标。研究发现，转录因子KLF5可以作为其诊疗的潜在靶点。但是，转录因子本身并不是理想的直接药物靶点，而大量研究证明，去泛素化酶DUBs是癌症诊疗的良好靶标。我们前期筛选发现USP3是KLF5的一个候选去泛素化酶，进一步研究表明USP3和KLF5存在相互作用，并且能稳定KLF5的蛋白水平，具有成为新靶点的潜力。目前USP3在三阴性乳腺癌的体内外功能、作用的分子机制以及在临床乳腺癌病人的表达情况目前没有任何报道，我们在前期工作的基础上拟开展以下三方面工作：1、进一步确认USP3是否是KLF5的DUB并探索其稳定KLF5表达的分子机制；2、明确USP3在乳腺癌中发挥的功能；3、分析USP3和KLF5在乳腺癌临床样品中的表达及其意义。本项目的实施将为三阴性乳腺癌诊断、预后和治疗提供新的策略。

乳腺癌是严重危害女性健康的常见恶性肿瘤。与其他亚型相比，三阴性乳腺癌缺乏有效的治疗靶点和容易发生远处重要器官转移，在所有乳腺癌中预后最差。目前还没有针对三阴性乳腺癌的靶向药物，因此寻找新的特异性三阴性乳腺癌生物标志物和治疗靶点具有重要意义。KLF5是一种锌指转录因子，在三阴性乳腺癌中过表达，促进乳腺癌细胞增殖、存活、迁移和肿瘤发生，是一个有潜力的治疗靶点。但是从药物研发的角度考虑，转录因子本身并不是理想的直接药物靶点，因此找到KLF5上游的正向调节因子可能是良好靶标。我们研究发现去泛素化酶USP3可以通过其去泛素化作用稳定KLF5蛋白，该过程依赖于其去泛素化酶活性。两者共同定位于细胞核，存在相互作用，USP3的C端和KLF5的N端负责相互作用。进一步功能研究我们证实敲低USP3能在体内外抑制乳腺癌细胞的增殖，且稳定过表达KLF5蛋白可以部分挽救USP3导致的生长抑制。USP3和KLF5蛋白在三阴性乳腺癌临床样本中的表达水平呈正相关，且进一步数据库分析发现USP3 mRNA表达水平越高，病人的无复发生存率和无远处转移生存率越低。此外，我们还发现USP3可以增加乳腺癌细胞对化疗药物顺铂的耐药性，但是这一功能的实现与KLF5表达水平无关，其具体调控的下游靶基因需进一步深入发掘。因此，本研究为三阴性乳腺癌的治疗提供了新思路，USP3有望成为新的治疗靶点。