去泛素化酶USP9X的中心体新底物鉴定及促进结直肠癌进展的研究

The X-linked deubiquitinase USP9X has been implicated in multiple pathological disorders including malignancies and X-linked intellectual disability. However, its biological function and substrate repertoire remain to be investigated. In this study, we utilized the iTRAQ (Isobaric Tags for Relative and Absolute Quantification) technique with stable isotope labeling to identify USP9X regulated proteins, and revealed that the expression of multiple genes is altered in USP9X deficient cells. Interestingly, we showed that USP9X promotes stabilization of centrosome protein PCM1 and CEP55 through its catalytic activity. Remarkably, we demonstrated that USP9X is physically associated and spatially co-localized with PCM1 and CEP55 in centrosome, and we revealed that either PCM1 or CEP55 loss resulted in impairment of USP9X centrosome localization. Moreover, we showed that USP9X is required for centrosome duplication in its enzymatic activity dependent manner. The expression of USP9X in colonorectal carcinoma samples is much higher than that in normal colonorectal samples. Collectively, our experiments identified USP9X as an integral component of centrosome through interacting with centrosome proteins PCM1 and CEP55, where it functions to stabilize PCM1 and CEP55 and regulate centrosome biogenesis, thus promotes tumorigenesis of colonorectal carcinoma.

去泛素化酶USP9X参与了包括肿瘤和X染色体连锁的智力障碍在内的多种病理过程，但其生物学功能和底物构成仍未完全明确。在该项研究中，我们利用了同位素标记相对和绝对定量（iTRAQ）技术，在USP9X缺失的细胞中，通过稳定同位素标记来识别USP9X调控的蛋白。我们发现USP9X能够通过其去泛素化酶活性稳定中心体蛋白PCM1和CEP55。我们的研究证实了在中心体上USP9X与PCM1和CEP55具有蛋白-蛋白相互作用，且能够共同定位于中心体，无论PCM1或CEP55的缺失都能使USP9X失去中心体的定位，而中心体的复制依赖于USP9X的去泛素化酶活性。在结直肠肿瘤中，USP9X的表达异常增高。综上我们的研究发现了USP9X是中心体的固有组分之一，它能够通过稳定PCM1和CEP55从而促进中心体的生物合成，从而促进结直肠肿瘤细胞的增殖、分裂。

X染色体连锁的泛素特异性蛋白酶USP9X (Ubiquitin specific protease 9X)是去泛素化酶家族的成员之一，可以通过稳定不同的底物，发挥相应的生物学效应。USP9X在信号通路转导、细胞生长及迁移、免疫应答、干细胞的自我更新及分化、神经系统功能以及肿瘤发生发展进程中均起着重要作用。同时USP9X与多种病理疾病有关，包括X染色体连锁的智力发育迟滞和多种恶性肿瘤。然而，其生物学功能和底物库仍有待研究。在本课题中，我们利用稳定同位素标记的iTRAQ（Isobaric Tags for Relative and Absolute Quantification）技术来鉴定USP9X调控蛋白，发现USP9X缺陷细胞中多个基因的表达发生了改变。我们发现USP9X通过其催化活性促进了中心体蛋白PCM1和CEP55的稳定。我们证明了USP9X与PCM1和CEP55在中心体存在共定位和相互作用，而PCM1或CEP55的缺失将导致USP9X中心体定位障碍。此外，我们还发现USP9X是中心体复制所必需的，该过程依赖USP9X的去泛素化酶活性。通过对TCGA和Oncomine数据库的相关数据分析后发现，USP9X的表达水平与结直肠肿瘤病理特征和预后紧密相关。综上所述，本研究表明USP9X是中心体的组成部分，能够稳定PCM1和CEP55的蛋白水平并促进中心体的生物合成，其异常表达对于结直肠肿瘤的形成、发展有着重要的作用。