USP10通过稳定PLK1促进胰腺导管腺癌进展并减弱吉西他滨化疗敏感性的机制研究

《Cell Death & Disease》:USP10 promotes the progression and attenuates gemcitabine chemotherapy sensitivity via stabilizing PLK1 in PDAC

【字体: 时间:2025年06月15日 来源:Cell Death & Disease 8.1

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  本研究针对胰腺导管腺癌(PDAC)化疗耐药难题,揭示了去泛素化酶USP10通过稳定PLK1蛋白促进肿瘤进展的新机制。天津医科大学团队发现USP10在PDAC中高表达且与不良预后相关,通过免疫共沉淀-质谱(IP-MS)等技术证实USP10直接结合并去泛素化PLK1,增强其稳定性进而激活自噬通路,最终导致吉西他滨(GEM)耐药。该研究为PDAC联合治疗提供了新靶点,论文发表于《Cell Death and Disease》。

  

胰腺导管腺癌(PDAC)是全球最恶性的肿瘤之一,5年生存率仅12%,化疗耐药是主要治疗瓶颈。吉西他滨(GEM)作为一线化疗药物,其疗效常因肿瘤细胞获得性耐药而受限。近年研究发现,泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasome system)调控的蛋白稳定性与肿瘤进展密切相关,其中去泛素化酶(Deubiquitinases, DUBs)可通过移除底物蛋白的泛素链影响其功能。USP10作为DUBs家族成员,在多种癌症中呈现"双刃剑"作用,但其在PDAC中的分子机制尚未明确。

天津医科大学第二医院孙金金团队联合多机构研究人员,通过分析TCGA、CPTAC等5大数据库,发现USP10在PDAC中显著高表达且与不良预后相关。研究采用免疫组化(IHC)验证了18例临床样本中USP10蛋白的上调现象,并通过体外实验证实USP10敲低可抑制PDAC细胞(PANC-1/MIAPaCa-2)增殖、迁移和侵袭能力,而过表达则促进SW1990细胞恶性表型。动物实验进一步显示,USP10敲除显著延缓了移植瘤生长。

为阐明机制,研究者运用免疫共沉淀-质谱(IP-MS)技术筛选出PLK1(Polo-like kinase 1)作为USP10的关键作用靶点。通过GST pull-down和CO-IP实验证实两者直接相互作用,且USP10通过其N端1-206氨基酸域结合PLK1的307-603氨基酸域。重要的是,去泛素化实验揭示USP10能显著降低PLK1的泛素化水平,而蛋白酶体抑制剂MG132处理可阻断PLK1降解,证实USP10通过泛素-蛋白酶体途径维持PLK1稳定性。

研究进一步发现USP10-PLK1轴通过调控自噬影响GEM敏感性:在EBSS饥饿条件下,USP10敲低导致LC3-II/Beclin1减少和p62积累,电镜观察显示自噬小体数量下降;而过表达PLK1可部分逆转USP10缺失引起的自噬抑制。功能实验表明,USP10敲除使PDAC细胞对GEM的IC50
值降低2-3倍,联合自噬激活剂RAPA处理可部分恢复化疗耐药性。最后,体内实验证明USP10抑制与GEM联用具有协同抗肿瘤效应,为临床联合策略提供依据。

关键技术方法包括:1) 多数据库(TCGA/CPTAC/GEO)生物信息学分析;2) 18例临床样本免疫组化验证;3) 细胞功能实验(CCK-8/EdU/Transwell);4) IP-MS筛选互作蛋白;5) 体内外去泛素化实验;6) 自噬双标病毒(mCherry-EGFP-LC3B)示踪;7) 裸鼠移植瘤模型。

主要结论:

  1. USP10在PDAC中高表达且是独立预后因子
  2. USP10通过去泛素化稳定PLK1蛋白
  3. USP10-PLK1轴激活自噬通路促进GEM耐药
  4. USP10抑制剂与GEM联用具有协同治疗效果

该研究首次揭示USP10-PLK1-自噬轴在PDAC化疗耐药中的核心作用,不仅完善了DUBs调控网络的理论框架,更为克服PDAC耐药提供了"靶向USP10+常规化疗"的新型联合治疗策略。值得注意的是,研究者采用临床样本-细胞模型-动物实验的多层次验证体系,增强了结论的可靠性。未来研究可进一步探索USP10抑制剂开发及与其他靶向药物的联用方案。

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