化疗耐药是卵巢癌患者治疗中的一个主要问题，导致预后不良，但其潜在机制尚不清楚。越来越多的证据表明，蛋白质泛素化途径的异常调控在卵巢癌化疗耐药中起重要作用。然而，去泛素化酶-USP11是否以及如何参与卵巢癌化疗尚不清楚。
2021年7月14日，中国医学科学院/北京协和医学院刘芝华及陈洪岩共同通讯在Signal Transduction and Targeted Therapy（IF=18·19）在线发表题为“The deubiquitinase USP11 promotes ovarian cancer chemoresistance by stabilizing BIP”的研究论文，该研究证明 USP11 是卵巢癌化学抗性的重要决定因素。
从机制上讲，该研究将 BIP 鉴定为 USP11 的直接底物，并将 USP11-BIP 轴的过表达与卵巢癌的化学抗性联系起来。因此，靶向 USP11-BIP 轴可能是增加卵巢癌患者化疗敏感性的新策略。
化疗耐药是卵巢癌患者治疗中的一个主要问题，导致预后不良，但其潜在机制尚不清楚。越来越多的证据表明，蛋白质泛素化途径的异常调控在卵巢癌化疗耐药中起重要作用。然而，去泛素化酶-USP11是否以及如何参与卵巢癌化疗尚不清楚。
USP11 通过其直接底物 XIAP 抑制癌细胞凋亡。这些发现促使进一步研究 USP11 在化学抗性中的作用。该研究首先使用免疫组织化学 (IHC) 染色检查了 70 个卵巢癌组织中 USP11 的蛋白质水平。该研究发现化学抗性样品中的 USP11 表达显著高于化学敏感样品。值得注意的是，USP11 的较高表达与较短的总生存期和无进展生存期密切相关。这些结果表明 USP11 可能作为卵巢癌患者化疗耐药和预后不良的预测因子。
为了确定 USP11 是否促进化学抗性，该研究在 ES2 和 3AO 细胞中表达 USP11，然后用卡铂 (CBP） 处理细胞。USP11的异位表达通过CBP处理增加了活力，抑制了细胞凋亡，并促进了集落形成能力。相比之下，USP11 消融降低了 ES2 和 3AO 细胞的活力，增加了细胞凋亡，并抑制了有和没有 CBP 处理的 ES2 和 3AO 细胞的集落形成能力。
文章模式图（图源自STTT ）
为了验证 USP11 在体内的作用，该研究比较了过表达 USP11 的 ES2 和用盐水或 CBP 处理的对照细胞的生长情况。正如预期的那样，CBP 处理显著减弱了 ES2 细胞的生长，而与对照细胞相比，USP11 过表达的 ES2 细胞对 CBP 的反应性受损。虽然与对照细胞相比，USP11 的敲低显著降低了 ES2 细胞的生长并促进了 CBP 诱导的 ES2 细胞生长抑制。总之，这些数据表明 USP11 是卵巢癌细胞对 CBP 抗性的关键决定因素。
为了研究 USP11 介导的 CBP 抗性的分子机制，该研究进行了免疫沉淀和质谱分析以鉴定 ES2 细胞中的 USP11 相互作用组。质谱分析显示 USP11 与一系列蛋白质共免疫沉淀，包括 DDX5、BIP、HSPA1A、PRMT5 和 TGM2。其中，该研究重点研究了 BIP，据报道它与卵巢癌的耐药性有关。 通过一系列实验，该研究发现USP11 可以直接与 BIP 相互作用。
为了探索 USP11 是否调节 BIP 表达水平，该研究首先将外源野生型 USP11 （USP11wt） 和无酶活性的 USP11C318A 突变体转染到 ES2 细胞中，并检查 BIP 的蛋白质水平。USP11wt 过表达有效地增加了 BIP 的蛋白质水平，但USP11C318A没有增加 。相比之下，USP11 的敲低降低了 ES2 和 3AO 细胞中 BIP 的蛋白质水平。在过表达或敲低 USP11 后，BIP 的 mRNA 水平不受影响。米托蒽醌 (MTX） 是一种 USP11 抑制剂，显示可减弱 BIP 的蛋白质水平，进一步说明 USP11 调节 BIP 蛋白质表达。
为了阐明负责 USP11 依赖性 BIP 调节的机制，该研究进一步研究 USP11 是否将 BIP 稳定为真正的去泛素化酶。测量了 USP11 对内源性 BIP 蛋白半衰期的影响。结果表明，与载体对照相比，USP11wt 过表达可以明显减慢降解速度，但 USP11C318A 不能。相反，USP11 较低促进 BIP 的降解。为了确定导致 BIP 稳定性的途径，该研究用 20 µM MG132 和 40 µM 氯喹 (CQ) 处理转染了 USP11 和对照 siRNA 的 ES2 和 3AO 细胞。BIP 表达的降低被 MG132 处理逆转，但不是 CQ 处理，表明 USP11 通过蛋白酶体而不是溶酶体介导的途径稳定 BIP。体内泛素化分析表明，USP11 减少了 BIP 的 K-48，但不减少 K-0 或 K-63 连接的泛素化，表明 K48 连接的泛素化靶向蛋白质底物用于蛋白酶体降解，是一种调节 BIP 表达的方式。
为了研究由 USP11 引起的化学抗性是否依赖于 BIP，该研究敲低了 USP11 过表达的 ES2 细胞中的 BIP，然后用 CBP 处理它们。USP11的异位表达抑制了CBP诱导的细胞凋亡，而BIP的消融可以有效缓解USP11引起的细胞凋亡抑制。异种移植试验表明，CBP 治疗显著抑制了 ES2 细胞的肿瘤生长，而 USP11 的过表达显著抑制了 CBP 诱导的 ES2 细胞肿瘤生长抑制。BIP 的较低能够挽救 CBP 治疗对肿瘤生长的抑制。总之，这些数据表明 USP11 对 BIP 的稳定抑制了细胞凋亡，促进了卵巢癌细胞的化学抗性。
为了进一步验证 USP11 在临床标本中对 BIP 的调节，该研究通过免疫组织化学对相同的 70 个人类卵巢癌标本进行 BIP 表达染色。可以预期，具有高 USP11 表达水平的肿瘤表现出对 BIP 的强染色。相关分析表明USP11表达水平与BIP呈正相关。值得注意的是，BIP 和 USP11 的联合分析也显著区分了卵巢癌患者的预后。
总的来说，该研究证明 USP11 是卵巢癌化学抗性的重要决定因素。从机制上讲，该研究将 BIP 鉴定为 USP11 的直接底物，并将 USP11-BIP 轴的过表达与卵巢癌的化学抗性联系起来。因此，靶向 USP11-BIP 轴可能是增加卵巢癌患者化疗敏感性的新策略。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41392-021-00580-w
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