USP8

引言铁死亡是一种广泛的脂质过氧化导致的铁依赖的调节性细胞死亡，在各种生理和病理过程中发挥关键作用。然而，铁死亡敏感性的调控机制尚不完全清楚。2024年4月10日，武汉大学张金方团队在PNAS上在线发表题为“USP8-governed GPX4 homeostasis orchestrates ferroptosis and cancer immunotherapy”的研究论文。该研究报道了在肠上皮细胞( IECs )中Usp8 (泛素特异性蛋白酶8 )的纯合缺失导致结肠上皮的结构变化，并缩短了小鼠的寿命，同时伴随着IEC死亡和脂质过氧化迹象的增加。然而，IECs中Usp8杂合缺失的小鼠表现出正常的表型，并对氧化偶氮甲烷/葡聚糖硫酸钠诱导的结直肠肿瘤发生产生抗性。在机制上，USP8与谷胱甘肽过氧化物酶4 ( GPX4 )相互作用并使其去泛素化，导致GPX4的稳定。因此，在体外抑制USP8可以使GPX4去稳定化，增强癌细胞对铁死亡的敏感性。值得注意的是，USP8抑制联合ferroptosis诱导剂可延缓肿瘤生长并增强CD8 + T细胞浸润，从而增强体内抗PD - 1免疫治疗的肿瘤反应。这些发现揭示了USP8通过稳定GPX4来抵抗铁死亡，并强调了靶向USP8作为一种潜在的治疗策略来促进铁死亡，以增强癌症免疫治疗。铁死亡是一种非凋亡形式的调节性细胞死亡，是脂质过氧化物以铁依赖性方式积累的结果，在调节各种生理和病理过程中发挥关键作用。胱氨酸-谷氨酸反向转运体( System xc - ) /谷胱甘肽( GSH ) /谷胱甘肽过氧化物酶4 ( GPX4 )轴是通过将潜在毒性的磷脂氢过氧化物转化为无毒的脂醇，从而抑制铁死亡和促进肿瘤发生的监视机制之一。越来越多的证据表明，通过靶向系统xc - / GPX4途径促进铁死亡是一种潜在的癌症治疗策略。值得注意的是，一些靶向系统xc -或GPX4的选择性小分子抑制剂已经被开发出来，并在体外和体内中通过触发肿瘤细胞铁死亡而显示出强大的抗肿瘤作用。此外，越来越多的证据表明，这些铁死亡诱导剂可以在多个临床前肿瘤模型中进一步加强目前癌症治疗，包括放射治疗、化疗和免疫治疗的抗肿瘤疗效。然而，控制铁死亡敏感性的分子调控机制，以及这些调控如何影响肿瘤发生和癌症治疗仍然在很大程度上是不清楚的。因此，阐明调控铁死亡的分子机制对于开发先前未被重视的提高抗癌疗效的联合疗法具有重要价值。由泛素E3连接酶和去泛素化酶( DUBs )控制的蛋白质泛素化和去泛素化在调节蛋白质稳态以控制各种生物过程中发挥重要作用。泛素系统的失调与人类疾病有关，包括癌症。一些DUBs正在成为癌症治疗的有吸引力的治疗靶点，越来越多针对各种DUBs的选择性小分子抑制剂已被开发用于临床前动物肿瘤模型中的癌症治疗。泛素特异性蛋白酶8 ( USP8 ,又名UBPY)是去泛素化酶家族中的一员，经常从底物上移除泛素化修饰以控制细胞蛋白命运。最近的研究表明，USP8在调节细胞分裂和肿瘤发生中发挥重要作用。此外，研究发现USP8通过不同的机制赋予肝癌细胞铁死亡抗性。然而，USP8是否在组织稳态和癌症免疫治疗中调节铁死亡尚不完全清楚。IECs中Usp8的纯合子缺失会缩短小鼠寿命，并伴有结肠稳态受损和IECs死亡增加（Credit: PNAS）基于此，该研究报道了在肠上皮细胞( IECs )中Usp8的纯合缺失缩短了小鼠的生存期，并伴随着结肠结构紊乱和结肠组织中脂质过氧化的增加。然而，在IECs中杂合缺失Usp8的小鼠是存活的，并且表现出与野生型( WT )小鼠相当的表型。在小鼠结直肠癌模型中，Usp8的杂合缺失阻碍了结肠癌的发生和肿瘤进展。敲低或药理学抑制USP8增加了结直肠癌细胞对铁死亡的敏感性。USP8与GPX4相互作用并使其去泛素化，从而阻止GPX4蛋白降解。值得注意的是，USP8抑制联合ferroptosis诱导剂抑制了肿瘤的生长，并促进了肿瘤微环境中CD8 + T细胞的浸润，使体内PD - 1 / PD - L1阻断更加有效。总之，该研究阐明了USP8通过稳定GPX4抑制广泛的脂质过氧化和铁死亡的生理作用，并强调了靶向USP8 - GPX4轴作为增强抗PD - 1免疫治疗疗效的潜在策略。原文链接https://doi.org/10.1073/pnas.2315541121责编|探索君排版|探索君文章来源|“iNature”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Nature | 破除传统：为何我们需要重新思考肿瘤的命名方式热文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

本文将近期药物研发新兴靶标进行汇总，涵盖肿瘤、心血管、代谢等领域，这些靶标一般是近期报道的具有一定治疗潜力的新型靶标，以期为科研人员提供参考。概述新型靶标的发现是药物研发的关键。本文就近期在国际知名期刊报道的新型药物靶标的研发进展进行汇总（表1），并参考数据库对不同靶标的候选药物研发进展进行阐述。表1：近期报道的新型药物靶标列举01USP4泛素化是蛋白质降解的主要途径之一，由泛素化酶和去泛素化酶（DUBs）协调作用。研究表明泛素化和去泛素化系统与癌症进展密切相关，可能有助于癌症治疗的潜在治疗靶标。泛素特异性蛋白酶4（USP4）属于USP家族，是第一个在哺乳动物细胞中发现的DUB，但USP4在食管鳞状细胞癌（ESCC）中的生物学功能和潜在的分子机制尚不清楚。近期，在Cell Death & Disease上发表了题为“USP4 promotes the proliferation, migration, and invasion of esophageal squamous cell carcinoma by targeting TAK1”的文章（Ref 1），发现USP4在ESCC肿瘤组织和细胞中的表达明显上调。功能缺失和功能获得实验表明，USP4沉默抑制ESCC细胞的增殖、迁移和侵袭，而USP4过表达促进这些行为。在ESCC裸鼠体内模型中，USP4沉默一致地抑制肿瘤生长和转移。作为USP4的靶分子，转化生长因子-β-活化激酶1（TAK1）在ESCC中也有高表达。此外，研究还观察到USP4特异性地与TAK1相互作用，并在ESCC细胞中通过去泛素化稳定TAK1蛋白水平。在机制方面，USP4通过MEK/ERK信号通路促进ESCC的增殖、迁移和侵袭。中性红（NR）是USP4的一种抑制剂，可在体外和体内抑制ESCC的进展。总之，该研究揭示了USP4/TAK1通过调节增殖、迁移和侵袭在ESCC的进展中起着至关重要的作用，USP4可能是ESCC的潜在治疗靶标。02HOXC6同源盒（HOX）家族转录因子由DNA结合蛋白组成，可激活或抑制转录。HOX基因已被证明在癌症和其他人类疾病中失调。近期，在Cell Reports Medicine上发表了题为“HOXC6 drives a therapeutically targetable pancreatic cancer growth and metastasis pathway by regulating MSK1 and PPP2R2B”的文章（Ref 2），其证明转录因子HOXC6在大多数胰腺导管腺癌（PDAC）中过表达，并且对肿瘤的生长和转移是必需的。该研究证明了HOXC6抑制蛋白磷酸酶2调节亚基B β（PPP2R2B），蛋白磷酸酶2A的调节亚基，并激活核糖体蛋白S6激酶，也称为MSK1，以促进PDAC生长。联合药物抑制MSK1和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）抑制剂可有效抑制PDAC肿瘤的生长和转移。在PDAC细胞中对MSK1和mTOR抑制剂的获得性耐药模型显示，获得性对MSK1和mTOR抑制剂均耐药的PDAC细胞对胰岛素样生长因子1受体（IGF1R）抑制剂敏感。此外，MEK抑制剂曲美替尼、MSK1抑制剂和mTOR抑制剂联合治疗能进一步增强对PDAC肿瘤生长和转移的抑制作用。总之，该研究证明了HOXC6在PDAC肿瘤生长和转移中的驱动作用，并确定了PDAC治疗的替代治疗靶标。03USP8近期，在Advanced Science上发表了题为“Targeting USP8 inhibits O-GlcNAcylation of SLC7A11 to promote ferroptosis of hepatocellular carcinoma via stabilization of OGT”的文章（Ref 3），发现了泛素特异性肽酶8（USP8）的小分子抑制剂——DUB-IN-3，能显著抑制肝癌细胞活性。靶向USP8，能抑制肝细胞癌（HCC）的增殖并诱导细胞铁死亡。体内异种移植和转移实验表明，抑制USP8能抑制肿瘤生长和肺转移。而DUB-IN-3治疗或USP8缺失降低了细胞内胱氨酸水平和谷胱甘肽生物合成，同时增加活性氧的积累。在机制方面，USP8去泛素化修饰OGT蛋白，提高其蛋白的稳定性，后者通过糖基化调控铁死亡关键蛋白SLC7A11，从而抑制肝癌铁死亡，促进肝癌进展。总之，该研究表明USP8可能是一个潜在的肝癌治疗靶标。04PRMT1近期，在Cell Reports上发表了题为“Targeting PRMT1-mediated SRSF1 methylation to suppress oncogenic exon inclusion events and breast tumorigenesis”的文章（Ref 4），其阐述了蛋白精氨酸甲基转移酶PRMT1甲基化剪接因子SRSF1调控基因可变剪接的功能和分子机制。研究发现PRMT1在外显子包含型基因可变剪接中起着关键作用。进一步研究显示，PRMT1通过精氨酸甲基化基因可变剪接因子SRSF1，增强SRSF1磷酸化和结合RNA的能力，从而促进外显子的包含。在乳腺肿瘤临床样品中，PRMT1过表达与SRSF1精氨酸甲基化以及可变剪接紊乱呈现正相关。细胞功能实验证实这一轴线对乳腺癌细胞生长至关重要。此外，PRMT1抑制剂iPRMT1能有效抑制PRMT1介导的SRSF1精氨酸甲基化、外显子包含和乳腺癌细胞生长。iPRMT1和靶向SRSF1磷酸化的抑制剂联合治疗显示出协同抑制乳腺癌细胞生长的效应。总之，该研究揭示了PRMT1介导的基因可变剪接的关键机制，证实PRMT1是极具潜力的乳腺癌诊疗靶标。【参考资料】1. 科睿唯安CDDI数据库, 检索日期: 2023年11月22日.2. 转化医学网、北京大学人民医院、论道心血管、Aging、iNature、生物世界、南强药苑、BioArt等公开网络资源.封面图来源：123rfJPM周上演“榜下捉婿”，资本寒冬将要过去？JPM大会｜再鼎医药高成长性头部biopharma，争取2025 整体盈利全球最强医药倒爷现世，被“割”的只有恒瑞吗？点击阅读原文，查看更多精彩内容！

导读：肝细胞癌（HCC）是最常见的原发性肝癌类型，是全球日益严重的公共卫生问题。HCC的主要遗传改变之一是Wnt/β-连环蛋白信号传导的失调，β-连环蛋白的激活与肝细胞癌的进展有关。近日，中南大学湘雅医院周乐杜等在《Cell  Death & Disease》上发表题为“USP8 positively regulates hepatocellular carcinoma tumorigenesis and confers ferroptosis resistance through β-catenin stabilization”的研究论文，研究表明，USP8通过β-连环蛋白的翻译后机制激活了Wnt/β-连环蛋白信号传导，USP8的高表达促进HCC的进展并抑制铁死亡。靶向USP8可能是肝癌患者的有希望的策略。https://www.nature.com/articles/s41419-023-05747-7研究背景 01 肝细胞癌是一种侵袭性和毒性实体瘤，参与HCC发生和进展的潜在分子机制在很大程度上仍不清楚。寻找更多新的候选靶点并改善治疗策略是一个紧迫的问题。泛素化是最重要的翻译后修饰之一，它对细胞稳态至关重要，在细胞蛋白降解机制中起核心作用。泛素化涉及由三种酶介导的泛素分子的顺序转移：泛素激活酶（E1）、泛素偶联酶（E2）和泛素连接酶（E3）。E3泛素连接酶选择性介导底物的泛素偶联，可通过去泛素化酶逆转。E3连接酶或去泛素化酶的失调在各种人类癌症中经常观察到。然而，DUB在HCC中的潜在作用尚未得到充分确定。研究进展 02 USP8 是一种 DUB，属于泛素特异性加工（USP）蛋白酶家族。USP8的表达经常在多种癌症类型中过表达，包括肺癌、乳腺癌、胆管癌、胃癌和黑色素瘤。USP8被确定为肿瘤中的增殖和转移增强剂。在本研究中，我们将USP8确定为一种有效的DUB药物，可以去泛素化和稳定HCC中的β-连环蛋白。首先，USP8和β-连环蛋白相互作用。协同IP分析确定了USP8和β-连环蛋白之间的相互作用。其次，USP8减少了β-连环蛋白多泛素化，并以取决于其DUB活性的方式促进β-连环蛋白的稳定。USP8的缺失显著降低了β-连环蛋白的蛋白丰度，USP8-WT的异位表达可以恢复β-连环蛋白丰度的降低，但不能恢复其催化无活性突变体USP8C786A.在蛋白酶体抑制剂MG132的处理下，USP8缺失不能进一步影响β-连环蛋白水平。USP8耗竭缩短了β-连环蛋白的半衰期。USP8-WT的异位表达，但USP8的异位表达C786A，显着降低β-连环蛋白的泛素化。体内去泛素化试验表明，USP8可以剂量依赖性方式直接去除β-连环蛋白上的泛素链。为了进一步找出USP8去除了β-连环蛋白上哪种类型的泛素链，我们使用一系列泛素突变体进行了泛素化测定，包括K6，K11，K27，K29，K33，K48和K63。我们观察到USP8显著降低了β-连环蛋白的K48连接的多泛素化。由于通过Ub的K48进行多泛素化通常会导致蛋白酶体降解，USP8可以通过从β-连环蛋白中去除K48连接的泛素链来维持β-连环素的稳定性。最后，USP8可以通过β连环蛋白促进HCC的肿瘤增殖、侵袭和茎样特性。敲低USP8显著抑制肿瘤增殖，侵袭和茎样特性。此外，β-连环蛋白表达的恢复消除了USP8耗竭诱导的影响。我们进一步检查了USP3的小分子抑制剂DUB-IN-8，以验证我们的发现。正如预期的那样，DUB-IN-3处理以剂量依赖性方式抑制HCC细胞增殖，侵袭和干细胞样特性。相应地，DUB-IN-3处理降低了β-连环蛋白丰度，降低了β-连环蛋白的多泛素化。CHX分析表明，DUB-IN-3处理后β-连环蛋白的半衰期显著缩短，表明DUB-IN-3与USP8耗竭一样，促进β-连环蛋白泛素化和降解。最近的一项研究表明，Wnt/β-连环蛋白信号通路通过上调GPX4的表达来减弱细胞脂质过氧化水平，从而抑制铁死亡。在本研究中，我们观察到USP8的抑制促进了HCC细胞的铁死亡。进一步的机制分析表明，USP8稳定β-连环蛋白，USP8的耗竭降低了GPX4的蛋白水平，表明USP8可能通过Wnt/β-连环蛋白/GPX4轴参与铁死亡。机制图。USP8 是一种β连环蛋白 DUB，可稳定β连环蛋白并通过其去泛素化活性促进肿瘤生长、侵袭、肿瘤干样特性和铁死亡抵抗力。总之，我们证明了USP8是一种β连环蛋白DUB可稳定β连环蛋白并通过其去泛素化活性促进肿瘤生长，侵袭，肿瘤干细胞样特性和铁死亡抵抗力。我们的研究结果为USP8在Wnt/β-连环蛋白信号通路中的作用提供了新的见解，并揭示了利用USP8抑制剂进行HCC治疗的潜在治疗策略。参考资料：https://www.nature.com/articles/s41419-023-05747-7