综述:胰腺癌中的泛素特异性蛋白酶:肿瘤进展和治疗抵抗的分子调节因子

【字体: 时间:2025年09月21日 来源:Seminars in Oncology 2.5

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  本综述系统阐述了泛素特异性蛋白酶(USPs)在胰腺癌(PDAC)中的核心作用,重点剖析其通过调控Wnt/β-catenin、NF-κB、TGF-β等关键信号通路,影响肿瘤增殖、转移、免疫逃逸及化疗耐药(如吉西他滨抵抗)的分子机制,为开发靶向USPs(如USP21、USP13、USP22、USP10、USP8)的新型治疗策略提供了重要理论依据。

  

E3s和DUBs影响PDAC的各种表型

E3连接酶通过将泛素从E2泛素结合酶转移至特定底物蛋白,催化泛素化过程的最终步骤,从而精确调控多种细胞蛋白的稳定性、活性和定位。根据结构、域和泛素转移机制的不同,E3连接酶主要分为三类:RING、HECT和RBR。与之相对,去泛素化酶(DUBs)则负责去除泛素标签,逆转这一过程。在胰腺导管腺癌(PDAC)中,E3s和DUBs的异常表达共同调控了包括增殖、凋亡逃逸、转移和化疗耐药在内的多种恶性表型。

USP介导的胰腺癌致癌信号与肿瘤进展

USPs通过稳定致癌蛋白和调节关键信号通路,在PDAC的肿瘤发生和转移过程中扮演了重要角色。例如,USP5通过直接去泛素化并稳定转录因子FoxM1,从而驱动细胞周期进程、上皮-间质转化(EMT)和癌症干细胞(CSC)表型,促进胰腺肿瘤发展。功能实验表明,USP5的高表达与FoxM1蛋白水平升高及患者预后不良显著相关。此外,USP21通过去泛素化并稳定β-连环蛋白(CTNNB1),激活Wnt/β-catenin信号通路,增强了PDAC细胞的干细胞特性和转移能力。同样,USP13通过稳定SOX9蛋白,促进了PDAC的肿瘤生长和转移。

USP对FOXM1的调控及其下游效应

FOXM1(Forkhead Box M1)是一个在细胞周期调控、DNA损伤修复和肿瘤进展中起关键作用的转录因子。在癌细胞中,生长因子、细胞因子和雌激素等多种配体通过激活PI3K-AKT和RAS-RAF-MEK-ERK等信号通路,最终汇聚并激活FOXM1。此外,Hedgehog通路中的GLI、低氧诱导的HIF1α以及STAT3和NF-κB等信号也可正向或负向调控FOXM1的表达和活性。在PDAC中,USP5被证实是FOXM1的关键去泛素化酶,直接与其相互作用并阻止其通过泛素-蛋白酶体途径降解,从而维持其高水平表达,驱动肿瘤进展。

USP驱动的化疗耐药与应激适应

胰腺癌的化疗耐药问题与肿瘤抵抗氧化、代谢和内质网(ER)应激的能力密切相关。USPs在这一适应性过程中起到了关键的效应作用。例如,USP8通过去泛素化并稳定核因子(红细胞衍生2)样2(Nrf2),从而促进了PDAC对一线化疗药物吉西他滨的耐药性。Nrf2是细胞抗氧化反应的主要调节因子,其稳定会增强癌细胞的解毒能力,使其在化疗压力下存活。USP10则通过去泛素化并稳定RIOK3激酶,间接激活FAK信号,帮助PDAC细胞抵抗ER应激诱导的细胞凋亡,从而促进肿瘤存活。

USP与粘着斑激酶(FAK)信号的相互作用

粘着斑激酶(FAK)信号在PDAC的机械传导、转移和免疫逃逸中起着核心作用。其中,USP10是该通路的一个重要贡献者。它作为去泛素化酶,稳定了RIOK3激酶,后者进而磷酸化并激活FAK。RIOK3在PDAC中常常过表达,并与包括NF-κB和IRF3/7在内的多种干扰素相关信号通路的激活有关。在PDAC细胞中,USP10介导的RIOK3稳定促进了FAK的磷酸化,从而增强了细胞迁移、侵袭和体内肿瘤生长。

USPs与Wnt/β-catenin通路之间的串扰

Wnt/β-catenin信号通路是PDAC发生、发展和治疗抵抗的关键组成部分。该通路涉及Wnt配体与Frizzled受体和LRP5/6共受体结合,从而抑制β-catenin破坏复合物(APC、Axin和GSK3β)并稳定β-catenin(CTNNB1)。稳定的β-catenin在细胞核内积累,与TCF/LEF转录因子形成转录复合物,激活与细胞增殖、干细胞性和EMT相关的靶基因。在PDAC中,多个USPs(如USP21、USP4、USP7和USP22)通过去泛素化并稳定β-catenin或其通路中的关键成分,正调控该通路,从而驱动肿瘤进展。

USPs在PDAC中的转录调控与表观遗传功能

除了在翻译后水平发挥稳定作用外,许多USP家族成员还影响PDAC中的转录调控和染色质动力学,凸显了其表观遗传功能。例如,USP22是SAGA(Spt-Ada-Gcn5乙酰转移酶)复合物的核心成员,负责去泛素化组蛋白H2B。在PDAC中,USP22促进了细胞周期基因和原癌基因的转录延伸。染色质免疫沉淀实验确定,RNA Pol II在USP22靶基因的启动子和基因体区域富集,其消耗会损害转录输出并抑制细胞增殖。

Final remarks

泛素特异性蛋白酶(USPs)及其在Wnt/β-catenin、PI3K/AKT和TGF-β等关键信号通路中的参与,揭示了一个复杂而相互关联的调控网络,深刻影响着胰腺导管腺癌(PDAC)的肿瘤进展和治疗抵抗。这些酶通过精确调控致癌蛋白的稳定性,成为驱动恶性表型(如增殖、干细胞性、EMT、转移、免疫逃逸和化疗耐药)的核心分子开关。鉴于其在PDAC生物学中的核心作用,针对特定USPs开发高效、选择性抑制剂已成为极具前景的治疗策略,有望为克服当前的治疗瓶颈提供新的途径。

History and recent progression

在过去十年中,开发USP抑制剂的兴趣和努力日益增加。最初的USP抑制剂是通过高通量筛选发现的;然而,自2014年以来,药物开发转向了基于结构的合理设计,旨在提高效力和选择性。针对USP7、USP14和USP30等的抑制剂已进入临床前和早期临床评估阶段。这些进展表明,靶向USPs可能为治疗PDAC等实体肿瘤开辟新的道路。

Conclusion

胰腺癌仍然是一种预后极差、进展迅速且治疗选择有限的毁灭性恶性肿瘤。泛素-蛋白酶体系统的失调,特别是通过改变泛素特异性蛋白酶(USPs)的活性,在驱动胰腺肿瘤发生、转移、免疫逃逸和化疗耐药中起着至关重要的作用。作为翻译后蛋白稳定性和功能的关键调节因子,USPs协调了多种致癌通路,包括Wnt/β-catenin、NF-κB、TGF-β、STAT3和Nrf2等。针对特定USPs的治疗干预有望恢复癌细胞的正常蛋白稳态,逆转治疗抵抗,并改善患者预后。未来的研究应侧重于开发高选择性USP抑制剂,阐明其在不同PDAC亚型中的作用,并将其与现有疗法相结合,以最大限度地提高临床效益。

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