USP18

引言 细胞死亡是生命体在生长发育以及组织清除多余或受损细胞的一个基本生理过程，作为新陈代谢的环节之一，其对维持机体正常稳态有重要意义【1】。肿瘤的特征性细胞死亡抵抗主要体现在肿瘤细胞进化出各种策略限制或避免死亡，进而赋予肿瘤细胞优于正常细胞的特异性增殖能力。铁死亡是新近发现的一种新型程序性死亡形式，通过特定化合物或调控相关基因的表达诱导铁死亡，可以抑制肿瘤细胞的增殖、侵袭、转移；同时，通过诱导铁死亡，可以增加如抗肿瘤放化疗及免疫治疗的功效【2】，因此，铁死亡是近年来肿瘤治疗方法的热点研究方向。揭示铁死亡的调控机制，将为肿瘤发病机理的认识提供全新的突破口，并为其临床靶向治疗提供新的策略与手段。 2024年7月3日，浙江大学医学院附属第二医院肿瘤研究所/浙江大学转化医学研究院孙毅教授团队在PNAS发表题为The CRL3KCTD10 ubiquitin ligase-USP18 axis coordinately regulates cystine uptake and ferroptosis by modulating SLC7A11的研究论文，报道了E3泛素连接酶CRL3KCTD10和去泛素化酶USP18协同调控胱氨酸转运蛋白SLC7A11的稳定性，从而调控肿瘤细胞的胱氨酸吸收和铁死亡。 拟素化 (neddylation) 是一种调节蛋白活性或功能但不介导其被26S蛋白酶体降解的蛋白质翻译后修饰，其过程与泛素化过程类似，通过三联酶促反应将拟素NEDD8与目标蛋白共价结合。拟素化修饰的生理性底物为Cullin家族蛋白， Cullin的拟素化激活Cullin-RING ligase (CRL) E3泛素连接酶，负责细胞内经泛素-蛋白酶体信号通路降解蛋白的泛素化。因此，拟素化修饰与蛋白泛素化降解紧密关联【3】。孙毅课题组前期通过非靶向代谢组学研究，发现拟素化修饰在整体上显著调控细胞代谢【4】，细胞代谢通路通过分析显示谷氨酰胺代谢变化最为显著。阻断拟素化修饰后，肿瘤细胞谷氨酰胺吸收及其代谢显著增加【5】。在一些肿瘤中，为维持谷氨酰胺代谢的有序进行，谷氨酰胺代谢产物谷氨酸需外排至细胞外并将胞外胱氨酸运送至细胞内，而催化此反应的是谷氨酸与胱氨酸交换的关键转运蛋白SLC7A11【6, 7】。基于此，课题组发现拟素化修饰抑制后，培养基上清中胱氨酸含量显著降低，且SLC7A11水平增加；同时，细胞中敲减SLC7A11，可逆转抑制拟素化修饰所诱导的胱氨酸吸收，提示：抑制拟素化修饰，使CRL E3泛素连接酶功能失活，导致SLC7A11累积，促进细胞胱氨酸摄取及其代谢。 为明确拟素化修饰抑制后SLC7A11累积的机制，课题组通过一系列遗传学筛选和生物化学实验发现：CRL3KCTD10E3连接酶促进SLC7A11的K48连接的多聚泛素化降解，进而降低其稳定性。而去泛素化酶USP18去除SLC7A11泛素化修饰，从而增加SLC7A11蛋白的稳定性。在胱氨酸胁迫环境中，SLC7A11和KCTD10相互作用减弱并抑制KCTD10对其泛素化作用，而SLC7A11和USP18相互作用增加并增强USP18对其去泛素化作用，进而促进SLC7A11的累积。鉴于SLC7A11在胱氨酸吸收和细胞铁死亡中的重要作用，作者验证了KCTD10和USP18通过靶向SLC7A11，分别负向和正向调控胱氨酸的摄取和细胞铁死亡。 由于抑制拟素化导致的细胞胱氨酸吸收对肿瘤细胞存活有保护作用，研究者使用拟素化抑制剂小分子MLN4924联合SLC7A11抑制剂Erastin（或IKE），体外细胞实验及体内肿瘤模型实验结果均显示同时靶向拟素化通路和胱氨酸吸收可显著抑制肿瘤细胞增殖。研究结果为MLN4924联合用药提出了可行的方案。 为探究此发现的临床意义，课题组分析了人体乳腺癌肿瘤组织样本，发现KCTD10呈低表达而USP18和SLC7A11高表达状态，KCTD10和SLC7A11呈负相关性，而USP18与SLC7A11呈正相关性。从癌旁到癌组织，KCTD10表达逐渐降低，而USP18和SLC7A11表达逐渐增高。最后，课题组发现乳腺癌组织中胱氨酸含量低于癌旁组织，说明乳腺癌对胱氨酸有高吸收和代谢，而肿瘤微环境中胱氨酸含量的降低，会重塑肿瘤细胞中KCTD10和USP18的水平来调控SLC7A11的稳定性，从而进一步调控肿瘤细胞对胱氨酸的吸收和代谢。 CRL3KCTD10负向而USP18正向调控SLC7A11，从而调控胱氨酸的摄取和细胞铁死亡（Credit: PNAS） 参考文献 1. A. Strasser, D. L. Vaux, Cell Death in the Origin and Treatment of Cancer. Molecular cell 78, 1045-1054 (2020). 2. B. R. Stockwell, Ferroptosis turns 10: Emerging mechanisms, physiological functions, and therapeutic applications. Cell 185, 2401-2421 (2022). 3. S. Zhang, Q. Yu, Z. Li, Y. Zhao, Y. Sun, Protein neddylation and its role in health and diseases. Signal Transduct Target Ther 9, 85 (2024). 4. Q. Zhou et al., Inhibiting neddylation modification alters mitochondrial morphology and reprograms energy metabolism in cancer cells. JCI insight 4 (2019). 5. Q. Zhou et al., Neddylation inhibition induces glutamine uptake and metabolism by targeting CRL3(SPOP) E3 ligase in cancer cells. Nature communications 13, 3034 (2022). 6. L. A. Timmerman et al., Glutamine sensitivity analysis identifies the xCT antiporter as a common triple-negative breast tumor therapeutic target. Cancer cell 24, 450-465 (2013). 7. A. Muir et al., Environmental cystine drives glutamine anaplerosis and sensitizes cancer cells to glutaminase inhibition. eLife 6 (2017). https://doi.org/10.1073/pnas.2320655121 责编|探索君 排版|探索君 文章来源|“BioArt” End 往期精选 围观 一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版） 热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？ 热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术 热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望 热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

美国癌症研究协会（AACR）年会将于当地时间2024年4月5-10日在美国圣地亚哥举行。作为全球最具影响力的肿瘤领域学术盛会之一，AACR年会关注肿瘤研究及创新的各个方面，发布全球肿瘤领域前沿研究成果。近日，AACR 官方发布入选研究信息，正大天晴药业集团安罗替尼（小分子多靶点受体酪氨酸激酶抑制剂）、CD40激动剂TQB2916 共2款创新药的5项研究入选。 临床研究 ALTER-G-001一项多队列、多中心、II期研究——队列C结果更新：安罗替尼联合化疗一线治疗伴不可切除肝转移消化道肿瘤 CT213/13 - Anlotinib plus chemotherapy as first-line therapy for gastrointestinal tumor patients with unresectable liver metastasis: Updated results from a multi-cohort, multi-center phase II trial ALTER-G-001-cohort C 通讯作者：上海交通大学医学院附属瑞金医院 张俊 第一作者：上海交通大学医学院附属瑞金医院 吴珺玮 广泛期小细胞肺癌患者一线免疫联合化疗经治后二线治疗疗效 5098/20 - Second-line treatment outcomes in Extensive Stage Small Cell Lung Cancer (ES-SCLC) patients after first-line immuno-chemotherapy 通讯作者：中国医学科学院肿瘤医院  王洁 第一作者：中国医学科学院肿瘤医院  万蕊 一种新型CD40激动剂—TQB2916在晚期恶性肿瘤受试者中的I期临床研究 CT192 / 20 - A first-in-human phase 1 study of TQB2916, a novel CD40 agonist antibody for advanced malignancies 主要研究者：巴一 基础研究 泛素特异性蛋白酶18（USP18）通过稳定Aurora B激酶改善安罗替尼在甲状腺髓样癌中的耐药性 4665/18 - USP18 promotes anlotinib resistance in medullary thyroid carcinoma by stabilizing aurora B kinase 通讯作者：天津医科大学肿瘤医院  郑向前 第一作者：天津医科大学肿瘤医院 秦璇 安罗替尼联合PARP抑制剂作为靶向MSLN和CD19的TGFβ不敏感的CAR-T细胞治疗在晚期卵巢癌的桥接治疗 3997/6 - PARP inhibitors plus anlotinib as bridging therapy for TGFβ-insensitive CAR-T cell therapy targeting MSLN and CD19 in advanced ovarian cancer 通讯作者：华中科技大学同济医学院附属同济医院 高庆蕾、方勇 第一作者：华中科技大学同济医学院附属同济医院 李华裔 AACR官网已发布本届会议入选内容题目及部分研究的摘要内容，您可登录如下网址查看 https://www.abstractsonline.com/pp8/#!/20272 精彩数据即将呈现，敬请期待！ 关于安罗替尼 安罗替尼是正大天晴药业集团自主研发的一款口服新型小分子多靶点受体酪氨酸激酶抑制剂（TKI），能有效抑制VEGFR 1-3、PDGFR α/β、FGFR 1-4、c-Kit等激酶，通过调控肿瘤微环境重编程达到抑制肿瘤血管新生、抑制肿瘤生长、调控免疫微环境的作用。2018年5月，盐酸安罗替尼胶囊获国家药品监督管理局批准上市，是中国首个获批用于晚期非小细胞肺癌三线治疗的药物。盐酸安罗替尼胶囊已在国内获批五个适应症：三线非小细胞肺癌、三线小细胞肺癌、软组织肉瘤、甲状腺髓样癌和分化型甲状腺癌。2023年1月，盐酸安罗替尼胶囊的第六个适应症的上市申请获CDE正式受理，用于联合贝莫苏拜单抗（TQB2450，PD-L1抑制剂）和化疗一线治疗小细胞肺癌。2024年2月，盐酸安罗替尼胶囊的第七个适应症的上市申请获CDE正式受理，用于联合贝莫苏拜单抗治疗复发性或转移性子宫内膜癌。 关于TQB2916（CD40激动剂） CD40激动剂主要通过激活抗原提呈细胞（APC）促进免疫细胞的活化发挥肿瘤抑制作用。TQB2916是靶向CD40的激动型全人源IgG2单抗。体外药效学结果显示TQB2916可激活B细胞和树突状细胞，进而激活T细胞分泌IFN-γ。临床前体内药效学结果显示TQB2916可显著抑制动物模型的肿瘤生长。目前全球尚无CD40激动剂获批上市，同类产品在胰腺癌、软组织肉瘤、黑色素瘤、食管癌等领域展现出有潜力的开发前景。

来自韩国三育大学等机构的科学家们通过研究深入揭开了抑郁症发生背后的分子通路。 抑郁症是一种常见的精神健康问题，其会影响着形形色色的人；科学家们早已经知道可能存在一种遗传成分会赋予机体对抑郁症的易感性，但目前他们尚未阐明其背后的具体机制，如今越来越多的研究证据表明，大脑中的炎症和免疫相关过程或许在抑郁症的发生上扮演着重要角色。近日，一篇发表在国际杂志Brain, Behavior, and Immunity上题为“Correlation between immune-related genes and depression-like features in an animal model and in humans”的研究报告中，来自韩国三育大学等机构的科学家们通过研究深入揭开了抑郁症发生背后的分子通路。 文章中，研究人员利用小鼠模型进行研究，通过强迫游泳测试（forced swim test）来测定其不动性（immobility），即一种与抑郁症相关的行为；通过转录组谱系分析，他们发现了141个基因明显与机体的不动性相关，其中111个基因被上调了，30个基因被下调了。研究者Jeon博士解释道，我们发现这些基因与干扰途径相关，而干扰途径主要参与到了机体炎症的调节过程中，随后研究人员通过实时PCR技术验证了他们的研究发现，并证实了免疫相关基因或会在具有较高不动性得分的小鼠机体中高水平表达。 此外，研究人员还利用脑室内注射来诱导小鼠的免疫反应，从而就会导致其不动性增加以及小胶质细胞的激活，这或许就为接受免疫反应基因和抑郁症指标之间的关联提供了进一步的研究证据。利用对小鼠的研究结果，研究人员旨在理解人类机体中DNA甲基化、大脑结构改变和抑郁症之间的关联，为此，他们分析了350名重度抑郁症（MDD, major depressive disorder）患者和161名健康对照人群；DNA甲基化分析是一种用来研究DNA上表观遗传修饰的技术，研究人员利用该技术对USP18和IFI44基因进行了相关分析，因为这些基因与小鼠机体抑郁症样行为有关，且主要参与到了干扰素信号通路中。 图片来源：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0889159123001617?via%3Dihub 研究人员发现了重度抑郁症患者和健康对照人群之间机体中甲基化模式的差异，在重度抑郁症患者中，USP18基因特定区域的DNA甲基化与多个情绪和认知相关的大脑区域的厚度减少有关；与此同时，在健康对照人群中，USP18基因的另一个区域中的DNA甲基化与视觉和感觉处于相关的大脑区域的厚度增加有关；这些研究发现不仅将免疫相关基因的表达，还将其表观遗传状态与其对大脑结构的影响和抑郁症联系了起来。 研究者Jeon说道，总的来讲，我们发现，相比对照组而言，抑郁症患者机体中炎症相关基因的表达水平升高了，这或许就会增加机体（包括大脑）的炎症状态，并最终导致参与情绪调节的大脑区域出现结构异常，从而导致抑郁症的发生；因此，这些免疫基因或许有望作为一种可行的疗法靶点，来为目前批准的药物疗法治疗提供一种替代性的方法或补充。 综上，本文研究中研究人员对转录组学数据与动物的行为进行的关联性的分析，或有望增强科学家们对人类抑郁症发病机制的理解，并为后期开发新型抑郁症疗法提供新的思路和希望。（生物谷Bioon.com） 原始出处： Edson Luck Gonzales,Se Jin Jeon,Kyu-Man Han, et al. Correlation between immune-related genes and depression-like features in an animal model and in humans, Brain, Behavior, and Immunity (2023). DOI:10.1016/j.bbi.2023.06.017