抑癌蛋白PTEN的去泛素化酶鑑定及蛋白穩定性調控研究

《抑癌蛋白PTEN的去泛素化酶鑑定及蛋白穩定性調控研究》是依託中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院，由張令強擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：抑癌蛋白PTEN的去泛素化酶鑑定及蛋白穩定性調控研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：張令強
• 依託單位：中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院

中文摘要

抑癌蛋白PTEN與許多腫瘤發生髮展關係密切，它作為磷酸酶抑制PI3K-Akt通路激活，其抑癌活性與劑量的精細水平密切相關，加之PTEN蛋白半衰期相對較長，揭示PTEN蛋白穩定性的維持機制具有重要意義。雖已知促PTEN降解的泛素連線酶和去單泛素化的去泛素化酶（DUB），但抑制PTEN降解、促其去多聚泛素化的DUB仍未知。我們從DUB的90個成員中鑑定到OTUD3特異結合併增強PTEN穩定性，它通過去除PTEN的K48型泛素鏈阻止其降解；其敲低導致PTEN泛素化降解加快、Akt過度激活、細胞增殖與侵襲增加。因此這是一個重要的PTEN穩定因子。本項目擬建立OTUD3基因敲除與轉基因小鼠模型，確證OTUD3調控PTEN穩定性的重要性及其在代謝調控中的功能；確定二者的結合位點，篩查腫瘤突變；通過動物成瘤與臨床病例研究，獲取OTUD3作為抑癌基因的證據。項目對於深入理解PTEN的調控機理具有重要意義。

結題摘要

抑癌蛋白PTEN的穩態調控機制包括蛋白量與亞細胞定位的調節機制是腫瘤研究領域的重要科學問題。項目研究內容包括鑑定維持PTEN蛋白穩定性的去泛素化酶、鑑定PTEN的生理性泛素連線酶、揭示PTEN亞細胞定位調控機制。項目進展如下：（1）通過全庫篩選，鑑定到維持PTEN蛋白穩定性的去泛素化酶OTUD3，它通過去除PTEN的多聚泛素鏈、維持其蛋白穩定性、抑制乳腺癌發生髮展。OTUD3在乳腺癌組織中低表達，伴隨PTEN低表達，與腫瘤進程相關。OTUD3在部分患者中存在功能失活突變，使得PTEN過度降解、失去抑癌功能。（2）建立了OTUD3基因敲除與轉基因小鼠模型，開展了乳腺癌與肺癌成瘤研究，發現其敲除導致乳腺癌成瘤加快、而轉基因則成瘤減慢；進一步在肝癌、結直腸癌、宮頸癌等驗證了OTUD3的抑癌作用。令人吃驚的是，發現OTUD3敲除導致肺癌成瘤減慢、而轉基因則加快成瘤，提示促肺癌的作用。機制研究發現OTUD3通過去泛素化並穩定GRP78促進肺癌增殖。這表明在不同微環境下，OTUD3通過調控不同底物發揮抑癌或促癌的功能。（3）利用小鼠模型揭示泛素連線酶WWP2（而非CHIP）是促進PTEN降解的主要E3，去泛素化酶OTUD3和USP13均是阻止PTEN降解的主要DUB，二者單/雙敲除均可誘發小鼠自發成瘤。這些體內證據明確了究竟哪些酶在生理條件下控制了PTEN穩定性。（4）發現高葡萄糖條件下PTEN可被Nedd8修飾，XIAP和NEDP1主導修飾形成和去除。該修飾不影響PTEN穩定性但可促進其入核並結合FASN，加快脂肪酸合成，促進腫瘤形成，這些結果揭示了PTEN的一種新修飾類型及核內PTEN的促癌功能。綜上，項目取得了系列原創性發現，加深了對PTEN穩態調控機制的理解。論文發表在Nature Cell Biology、JBC等，另有2篇被Nature Communications回修，獲2項發明專利授權，培養7名研究生。項目負責人入選國家萬人計畫、國家百千萬人才工程，獲得談家楨生命科學獎創新獎、樹蘭醫學獎青年獎等。