寫(xiě)在前面

????????今天推薦的是由浙江省人民醫(yī)院腫瘤分子診斷與個(gè)體化醫(yī)學(xué)浙江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在2020年8月19日發(fā)表于Frontiers in Cell and Developmental Biology （2020IF：6.684，JCR Q1）的一篇文章，通訊作者是Kangsheng Tu教授，研究表明低氧誘導(dǎo)USP13通過(guò)增強(qiáng)Toll樣受體TLR4/MyD88/NF-kB通路促進(jìn)肝癌細(xì)胞腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。

研究背景

????????作者通過(guò)qRT-PCR和免疫組織化學(xué)分析顯示USP13在HCC組織中的表達(dá)高于在非腫瘤肝組織中的表達(dá)。此外，與LO2細(xì)胞相比，在HCC細(xì)胞（SK-HEP-1、HepG2、Huh7和Hep3B）中檢測(cè)到USP13的表達(dá)升高。有趣的是，USP13的陽(yáng)性染色與腫瘤大小和晚期腫瘤分期密切相關(guān)，并顯著降低了HCC患者的存活率。USP13敲低還顯著降低了Hep3B和Huh7細(xì)胞的增殖、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化 (EMT)、遷移和侵襲，而USP13過(guò)表達(dá)增強(qiáng)了HepG2和LO2細(xì)胞的這些生物學(xué)行為。USP13的沉默顯著抑制了體內(nèi)HCC細(xì)胞的生長(zhǎng)和肺轉(zhuǎn)移。從機(jī)制上講，USP13敲低顯著抑制了HCC細(xì)胞中的TLR4/MyD88/NF-kB通路。USP13與TLR4相互作用并抑制泛素介導(dǎo)的TLR4降解。另一方面，TLR4的重新表達(dá)顯著逆轉(zhuǎn)了USP13敲低對(duì)HCC細(xì)胞的影響。USP13表達(dá)在缺氧條件下在HCC細(xì)胞中顯著上調(diào)。USP13敲低還抑制了HCC細(xì)胞中缺氧誘導(dǎo)的TLR4/MyD88/NF-kB通路激活?？傊髡叩难芯堪l(fā)現(xiàn)缺氧誘導(dǎo)的USP13通過(guò)增強(qiáng)TLR4去泛素化并隨后激活TLR4/MyD88/NF-kB通路促進(jìn)HCC進(jìn)展。

摘要部分

????????在這里，作者發(fā)現(xiàn)USP13與細(xì)胞中的Aurora B相關(guān)并使其穩(wěn)定，尤其是在它們進(jìn)入有絲分裂之前。為了使USP13對(duì)Aurora B發(fā)揮穩(wěn)定作用，Aurora B介導(dǎo)的USP13在絲氨酸114處的磷酸化促進(jìn)了它們的結(jié)合。此外，作者報(bào)告指出SP13以非催化的方式使Aurora B去泛素化并保護(hù)它不被降解，對(duì)USP13的細(xì)胞水平/活性進(jìn)行遺傳或化學(xué)調(diào)控會(huì)影響細(xì)胞周期進(jìn)展?？偟膩?lái)說(shuō)，作者的研究揭示了USP13-Aurora B軸的分子和細(xì)胞聯(lián)系，它可能參與了發(fā)生在癌細(xì)胞中的細(xì)胞周期的重構(gòu)。

研究?jī)?nèi)容

1.USP13在HCC中高度表達(dá)??? ? ?

????????為了確定USP13在HCC和腫瘤鄰近組織之間的表達(dá)差異，進(jìn)行qRT-PCR和IHC分析以分別檢測(cè)USP13 mRNA和蛋白質(zhì)水平。作者發(fā)現(xiàn)HCC組織中UPS13 mRNA的表達(dá)高于非腫瘤肝組織。使用GEPIA進(jìn)行的TCGA數(shù)據(jù)分析一致顯示，HCC中USP13 mRNA水平更高。此外，IHC分析表明USP13陽(yáng)性表達(dá)在80個(gè) (65.0%)HCC病例中的52個(gè)中得到證實(shí)，而80個(gè) (42.5%) 非腫瘤樣本中只有34個(gè)顯示USP13陽(yáng)性表達(dá)。此外，USP13在HCC細(xì)胞系（SK-HEP-1、HepG2、Huh7和Hep3B）中的水平顯著高于LO2細(xì)胞（P < 0.05）。這些數(shù)據(jù)表明USP13在HCC中的致癌作用。

研究結(jié)論：USP13在HCC中高度表達(dá)。

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2.USP13的陽(yáng)性表達(dá)與HCC的不良預(yù)后相關(guān)? ? ?

????????接下來(lái)，作者探究USP13在HCC中的臨床意義。根據(jù)chi-square分析，USP13的陽(yáng)性表達(dá)與腫瘤大小和晚期腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移分期（III + IV）顯著相關(guān)。此外，與USP13陰性表達(dá)的病例相比，USP13陽(yáng)性表達(dá)的HCC患者的總生存率顯著降低。更重要的是，使用TCGA數(shù)據(jù)分析還表明，高USP13 mRNA水平表明HCC患者的總生存期和無(wú)病生存期明顯縮短。因此，作者的結(jié)果表明USP13可能是HCC的預(yù)后生物標(biāo)志物。

研究結(jié)論：USP13的陽(yáng)性表達(dá)與HCC的不良預(yù)后相關(guān)。

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3.USP13敲低在體外和體內(nèi)抑制HCC細(xì)胞增殖和侵襲

????????作者用shRNA轉(zhuǎn)染以特異性下調(diào)Hep3B和Huh7細(xì)胞USP13。CCK-8和 EdU檢測(cè)均一致表明USP3敲低顯著降低了HCC細(xì)胞的增殖。

????????此外，通過(guò) transwell測(cè)定確定USP13的沉默顯著抑制了HCC細(xì)胞遷移和侵襲。Western blot數(shù)據(jù)表明USP13敲低增加了E-鈣粘蛋白的表達(dá)并降低了HCC細(xì)胞中的 N-鈣粘蛋白和波形蛋白水平。相反，USP13過(guò)表達(dá)顯著增強(qiáng)了HepG2和LO2細(xì)胞的增殖、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）、遷移和侵襲。另一方面，Hep3B細(xì)胞形成的皮下腫瘤的生長(zhǎng)曲線表明USP13敲低抑制了小鼠的腫瘤生長(zhǎng)。

????????此外，與來(lái)自對(duì)照組的樣本相比，來(lái)自USP13敲低組的腫瘤組織的USP13和Ki-67 染色密度顯著降低。從小鼠HCC轉(zhuǎn)移模型中收集的肺組織的H&E染色表明USP13的敲低顯著減少了體內(nèi)肺轉(zhuǎn)移的數(shù)量。總的來(lái)說(shuō)，作者的數(shù)據(jù)將USP13鑒定為HCC中的致癌基因。

研究結(jié)論：USP13敲低在體外和體內(nèi)抑制HCC細(xì)胞增殖和侵襲。

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4.USP13通過(guò)增強(qiáng)TLR4穩(wěn)定性來(lái)調(diào)節(jié)TLR4/MyD88/NF-kB通路

????????由于TLR4的穩(wěn)定性受泛素化介導(dǎo)的降解調(diào)節(jié)，使用TCGA數(shù)據(jù)分析表明TLR4 mRNA在HCC中的表達(dá)組織顯著低于正常肝組織。作者旨在了解去泛素化酶USP13是否參與調(diào)節(jié)HCC中TLR4的穩(wěn)定性。有趣的是，作者發(fā)現(xiàn)USP13敲低顯著降低了Hep3B和Huh7細(xì)胞中TLR4蛋白的水平。co-IP分析顯示USP13直接與Hep3B細(xì)胞中的TLR4相互作用。值得注意的是，USP13敲低增加了Hep3B細(xì)胞中TLR4的泛素化。Hep3B細(xì)胞用CHX處理以阻止新的蛋白質(zhì)合成，作者發(fā)現(xiàn)USP13組中TLR4蛋白的降解速度比對(duì)照組更快。另一方面，蛋白酶體抑制劑 MG132 處理可以減少USP13敲低誘導(dǎo)的TLR4降解。這些結(jié)果表明USP13通過(guò)增強(qiáng)HCC細(xì)胞中TLR4的去泛素化來(lái)增加TLR4豐度。

研究結(jié)論：USP13敲低降低了TLR4的穩(wěn)定性。

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5.TLR4重新表達(dá)逆轉(zhuǎn)USP13敲低對(duì)HCC細(xì)胞的影響

????????為了進(jìn)一步研究TLR4是否介導(dǎo)USP13在HCC中的致癌作用，TLR4通過(guò)質(zhì)粒轉(zhuǎn)染在USP13敲低的Hep3B細(xì)胞中重新表達(dá)。TLR4恢復(fù)顯著增強(qiáng)了USP13敲低Hep3B細(xì)胞的增殖。此外，TLR4重新表達(dá)逆轉(zhuǎn)了USP13敲低誘導(dǎo)的對(duì)Hep3B細(xì)胞遷移和侵襲的抑制作用。類似地，TLR4顯著消除了USP13敲低對(duì)Huh7細(xì)胞增殖、遷移和侵襲的影響。總之，作者的結(jié)果表明USP13通過(guò)調(diào)節(jié)TLR4/MyD88/NF-kB通路促進(jìn)HCC進(jìn)展。

研究結(jié)論：TLR4重新表達(dá)逆轉(zhuǎn)USP13敲低對(duì)HCC細(xì)胞的影響。

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6.缺氧通過(guò)誘導(dǎo)HCC細(xì)胞中的USP13激活TLR4/MyD88/NF-kB通路

????????由于缺氧已被認(rèn)為是HCC中TLR4/MyD88/NF-kB通路激活的誘導(dǎo)劑，因此，作者旨在研究USP13是否介導(dǎo)了缺氧-誘導(dǎo)HCC中TLR4/MyD88/NF-kB通路的激活。作者的微陣列數(shù)據(jù)表明，缺氧會(huì)增加10個(gè)HIF靶基因mRNA的表達(dá)，并導(dǎo)致Hep3B細(xì)胞中USP13 mRNA的表達(dá)顯著增加，而TLR4 mRNA的表達(dá)在缺氧下沒(méi)有顯著影響。此外，缺氧或CoCl2處理顯著上調(diào)Hep3B和Huh7細(xì)胞中HIF-1a和USP13蛋白的水平。有趣的是，USP13敲低抑制了HCC細(xì)胞中缺氧誘導(dǎo)的TLR4/MyD88/NF-kB通路激活。

研究結(jié)論：HCC細(xì)胞中，USP13在缺氧介導(dǎo)的TLR4/MyD88/NF-kB通路中發(fā)揮了重要作用。

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結(jié)論與討論

????????在這項(xiàng)研究中，作者首次報(bào)告了USP13和致癌性Aurora B激酶之間存在的分子和細(xì)胞聯(lián)系。USP13的水平對(duì)細(xì)胞在周期中不受干擾至關(guān)重要。USP13與Aurora B相互作用，通過(guò)不依賴其催化活性的機(jī)制控制其在細(xì)胞周期中的穩(wěn)定性。另一方面作者發(fā)現(xiàn)Aurora B在絲氨酸114處對(duì)USP13進(jìn)行磷酸化，促使它們相互作用。作者的研究結(jié)果揭示了在細(xì)胞周期中發(fā)生的異常情況與一些人類癌癥中報(bào)道的Aurora B和USP13的異常水平之間的潛在聯(lián)系。

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Thank you!

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原文鏈接：https://doi.org/10.3389/fcell.2020.587389