去泛素化酶USP10在肺癌发生及化疗敏感性中的机制研究

Deubiquitinases (DUBs) are emerging as essential roles of cell survival, proliferation, and transcription by directly regulate its substrates’ stability and function. The dependencies of cancer cells on some functioning DUBs make them become potential targets for clinic treatment. Lung cancer ranks first in both morbidity and mortality in our country. Also, chemotherapy is still the first treatment for cancer treatment. How to effectively improve the chemosensitivity of cancer cells and inhibit the growth of tumor still needed to be studied. Our current studies show that USP10 was highly expressed in clinical samples of lung cancer patients, and associated with tumor growth and chemoresistance. By using complex purification and mass spectrum, we identify histone deacetylase 6 (HDAC6) has been a novel substrate of USP10. While HDAC6 was also highly expressed in lung cancer and plays an essential regulatory role in tumorigenesis, cell migration and chemosensitivity. In this project, we will elucidate the regulation mechanism of between USP10 and HDAC6, and arrangements of the USP10-HDAC6 signaling pathway in tumorigenesis and chemoresistance, and further explore the roles of USP10 expression in clinical diagnosis, and the possibility of specific inhibitors in combination with chemotherapeutic drugs for clinical treatment.

去泛素化酶家族成员通过直接调节底物的稳定性和功能在细胞存活，增殖和转录等过程中发挥着重要的角色。癌细胞对某些功能性去泛素化酶的依赖使它们成为临床治疗的潜在靶标。在我国，肺癌无论从发病率还是死亡率都高居榜首。其治疗方式，仍以化疗为主。如何有效的提高肿瘤细胞的化疗敏感性，抑制肿瘤细胞生长还存在着许多问题有待研究。我们目前的工作表明，去泛素化酶USP10在肺癌临床样本中高度表达，并与肿瘤的生长及耐药性有关。通过复合物纯化及质谱鉴定，我们筛选到了其的一个新底物：组蛋白去乙酰化酶6（HDAC6）。HDAC6在肺癌中高表达，在肿瘤发生，细胞迁移和化疗敏感性中发挥着重要的调控作用，是癌症治疗的一个重要靶标。本项目将研究USP10-HDAC6的相互调控机制，及该信号通路在肿瘤发生及耐药性中的分子机制，并进一步探求USP10的表达量在临床诊断方面的作用，及其特异性抑制剂在联合化疗药物用于临床治疗的可行性。

在我国，肺癌无论从发病率还是死亡率都高居榜首，并呈现持续增长的趋势。如何增加肿瘤对药物的敏感性，提高患者的生存率具有极大的经济和社会学意义。本课题的研究发现去泛素化酶USP10是非小细胞肺癌治疗的一个潜在靶点。. 首先，我们发现USP10稳定敲低非小细胞肺癌细胞株增殖速度明显低于对照组，对铂类化疗药物处理也更加敏感。我们通过免疫组化分析了USP10在非小细胞肺癌病人中的表达情况，组织芯片的分析结果显示USP10在肿瘤组织中的表达量远高于对照组。. 本课题以上述发现为基础，并利用课题组的前期研究基础，建立了一系列USP10的相关表达及点突变质粒，USP10回补、诱导细胞系，并通过免疫沉淀和质谱筛选得到USP10的新结合蛋白。通过进一步实验，我们发现去泛素化酶USP10可以通过3条信号通路参与了非小细胞肺癌的发生发展及耐药。首先，USP10可以通过与组蛋白去乙酰化酶HDAC6结合，通过去泛素化HDAC6从而稳定其表达。HDAC6在多种肿瘤中（肺癌，卵巢癌，乳腺癌等）高表达，参与了肿瘤的增殖，迁移以及耐药。在小鼠肿瘤模型中也观察到了同样的结果。因此，我们的研究表明USP10-HDAC6信号通路参与了非小细胞肺癌的发生发展及耐药调控。另外一方面，我们也发现USP10对非小细胞肺癌的调控和p53的状态呈现明显相关性。在p53野生型的肿瘤细胞中，USP10主要通过稳定野生型p53参与了肿瘤的发生调控发挥着抑癌的作用。而在p53突变或者缺失的非小细胞肺癌及卵巢癌中，USP10则通过稳定HDAC6发挥着原癌基因的作用。此外，USP10还可以通过结合胰岛素样生长因子2结合蛋白 (IGF2BP)家族中的IGFBP1、IGFBP2、IGFBP3调控原癌基因Myc的表达。最近的研究表明，IGF2BP家族成员会形成mRNA m6A修饰的阅读复合体，参与下游基因的表达调控，例如原癌基因Myc的表达调控。USP10敲低后，IGFBPs表达量下降，下游调控基因Myc的表达量也显著下降。该结果进一步补充了USP10参与肿瘤增殖的分子机制。.综上所述，我们的研究发现了非小细胞肺癌治疗的新靶点。阐明了USP10在肿瘤发生发展及耐药过程中的分子机制。为未来开发新的小分子药物及联合用药提供了新的思路。