去泛素化酶在乳腺肿瘤转移中作用机制研究

Tumor metastasis is primarily responsible for cancer-associated mortality. The mechanism of tumor metastasis is very complex and regulated by the multiple factors, including the cytokines, transcription factors, ubiquitination and deubiquitination etc. So far, the role of deubiquitination in metastasis is still poorly understood. In this project we attempt to identify metastasis associated metastasis genes, we designed a serial of screening models, such as in vivo mouse screening model combinated with in vitro transwell screening model, to screen deubiquitination genes involved in metastasis. In addition, we clarify the mechanisms of how deubiquitinases regulate metastasis. Our preliminary data showed that USP39, PSMD14 are involved in regulating tumor invasion and metastasis process. Therefore, we need to further clarify the function of these deubiquitinases at the cellular and animal level, and also to explore its molecular mechanism in the process of invasion and metastasis through indentifying the targets of these deubiquitinases. Moreover, deubiquitinases signatures identified in this project can delineate their clinical significance for breast cancer, and may provide new molecular approaches for diagnosis and prognosis of patients.

侵袭转移是恶性肿瘤致死的主要原因，而影响肿瘤转移的机制非常复杂，受多因素调控，包括细胞因子、转录因子和泛素化与去泛素化等。目前对去泛素化参与侵袭转移调控研究刚刚起步。本课题以乳腺癌为研究对象，通过在鼠源4T1细胞中稳定敲降去泛素化酶再经过体内小鼠转移模型筛选影响转移的去泛素化酶。并结合体外Transwell模型的侵袭转移能力分析来确立参与乳腺肿瘤侵袭转移调节的去泛素化酶。初期筛选研究显示USP39、PSMD14等多种去泛素化酶参与乳腺肿瘤侵袭转移过程的调节。因此需要进一步在细胞水平、动物水平上研究这些去泛素化酶在肿瘤侵袭转移过程中的功能；同时寻找其下游底物来探索它们发挥作用的分子机制。最后通过在临床组织标本中表达分析来阐明其在临床应用中的意义，为将来能成为临床诊断分子标志提供理论基础。

乳腺癌是全球范围内最常见的女性恶性肿瘤，严重威胁着女性健康。然而，后期乳腺癌发生了转移才是导致乳腺癌患者死亡的主要原因。转移性乳腺癌还是肿瘤界的一大世界性难题。本研究中我们通过临床大数据结合动物筛选模型系统筛选参与乳腺肿瘤转移相关的去泛素化酶，并对去泛素化酶在乳腺癌转移过程中的功能与机制进行深入研究，旨在为乳腺癌转移的分子诊疗提供新的理论依据和治疗靶点。我们通过Kaplan-Meier plotter数据库结合小鼠原位转移模型分析发现USP12在乳腺癌转移过程中发挥重要作用。过表达USP12能够促进乳腺癌细胞肺转移结节的形成。USP12不影响乳腺癌细胞的迁移和侵袭能力，但显著增加乳腺癌细胞培养上清液促内皮细胞血管生成的发生。为了进一步探索USP12作用底物和促转移作用分子机制，我们利用同位素标记相对和绝对定量（isobaric tags for relative and absolute quantification，iTRAQ）技术我们发现USP12的一个作用底物MDK蛋白（Midkine），其在肿瘤的转移过程中发挥着重要的作用。USP12通过结合并去泛素化MDK蛋白来促进后者的稳定，增加肿瘤细胞中MDK蛋白的表达水平从而促进血管生成并促进肿瘤细胞转移。另外我们也鉴定出两个其他的促进肿瘤转移的去泛素化酶-USP26和ATXN3。机制研究显示出USP26在多种肿瘤样本中高度表达，其主要通过去泛素化在肿瘤转移过程发挥重要作用的一个转录因子Snail并增加其蛋白稳定来促进肿瘤细胞迁移和侵袭能力。ATXN3可以介导 KLF4 蛋白水平的去泛素化和促进KLF4蛋白质稳定来促进乳腺癌细胞转移。这项研究为治疗肿瘤转移提供了多个新的潜在靶点，并为以后的靶向干预提供了坚实的理论基础。