USP39激活USP4通过TGF-β/EMT通路调控乳腺癌转移的机制研究

Overexpression of ubiquitin-specific protease (USP) is closely associated with occurrence and metastasis of breast cancer. For the first time, we found that USP39 was overexpressed in breast cancer tissues; its knockdown can led to significant inhibition of the proliferation and migration of breast cancer cells. Since USP39 can form a stable complex with USP4 in cells and interact with USP4, and USP4 is a potential molecule in regulating the TGF-β signaling pathway, we put forward a hypothesis: USP39 could activate USP4 and regulate invasion and metastasis of breast cancer cell through TGF-β/EMT pathway. The study will explore the important roles of USP39 by activating USP4 in breast cancer metastasis at levels of molecule, cell, animal and tissue specimen by way of gene knockdown, overexpression and knockout approaches, and confirm the molecular mechanisms of USP39 activating USP4 and regulating breast cancer metastasis through TGF-β/EMT pathway. From the new angle and perspective, USP39 will be proved a key molecule in regulating the TGF-β/EMT pathway and the USP39-targeted inhibition will be more effective in breast cancer therapy. The results of the study will provide cues and information for studying the mechanisms of breast cancer metastasis as well as other malignant tumor.

泛素特异性蛋白酶（USP）的高表达与乳腺癌的发生和转移密切相关。我们前期研究首次发现USP39在乳腺癌组织中高表达并能促进乳腺癌细胞的增殖和侵袭迁移。预实验结果显示USP39可与USP4相互作用。而USP4是调控TGF-β信号通路的潜在关键分子。基于此，我们提出假设：USP39激活USP4并通过TGF-β/EMT信号通路调控乳腺癌的侵袭转移。为验证假设，本研究将采用基因静默、基因过表达和基因敲除等手段，从分子、细胞、动物和组织标本层面探索USP39激活USP4在乳腺癌侵袭转移中的重要作用；明确靶向敲减USP39可抑制TGF-β信号通路介导的乳腺癌细胞EMT的分子机制和对乳腺癌侵袭转移的影响。本研究将从USP39这个新视点出发，明确U3P39是调控乳腺癌EMT中的节点蛋白，使得靶向USP39治疗稳定有效，为治疗转移性乳腺癌提供新的分子靶点和理论依据。

乳腺癌的侵袭转移是导致患者死亡的主要原因。上皮-间叶转化（EMT）在肿瘤恶性进展中发挥重要作用，TGF-β信号通路是体内诱导EMT的重要元素。本项目经过分析筛选和预实验选择研究USP39在乳腺癌侵袭转移中的作用，探讨了USP39表达的临床病理意义，阐明了其影响乳腺癌恶性转化的分子机制。1、阐明USP39和USP4对乳腺癌细胞增殖、凋亡、侵袭和迁移能力的影响：通过基因表达谱芯片及免疫组化检测首次发现USP39在乳腺癌中高表达并且与淋巴结转移、临床分期等临床病理指标相关；通过基因敲减和过表达证明USP39和USP4影响乳腺癌细胞增殖、凋亡、侵袭和迁移能力。2、研究USP39激活USP4 对TGFβRI的影响：验证USP39和USP4以及USP4和TGFβRI是相互作用蛋白；泛素化实验显示过表达USP4可使TGFβRI泛素化水平降低，干扰USP4可使TGFβRI泛素化水平提高；USP39过表达增加TGFβRI的稳定性。3、揭示USP39激活USP4调控TGF-β/EMT信号通路的机制：过表达USP4的稳转细胞株饥饿后经TGFβ1诱导，细胞发生由多角形变为长梭形的形态改变；而且过表达USP4后细胞间充质表型标志蛋白N-cadherin、β-catenin、Vimentin、Slug的表达量均明显上调，上皮表型标志蛋白ZO-1表达量明显下调，证明USP4促进乳腺癌细胞EMT改变，增强TGF-β信号通路活性。4、探讨USP39激活USP4对乳腺癌细胞侵袭转移的影响：同时过表达USP39/USP4，发现细胞增殖活性最强、发生迁移的细胞最多、集落形成数目也最多。过表达USP39和/或USP4的稳转细胞株通过皮下注射入NOD/SCID免疫缺陷性小鼠，同时过表达USP39/USP4稳转细胞株在老鼠体内原位成瘤能力最强、移植瘤生长最快、移植瘤体积最大；体内实验也说明USP39可提高USP4对乳腺癌细胞增殖活性、克隆形成及迁移能力。