USP48通過穩(wěn)定SQSTM1蛋白進(jìn)而抑制自噬過程來促進(jìn)結(jié)直腸癌的研究

結(jié)直腸癌（CRC）是世界范圍內(nèi)發(fā)病率第三的惡性腫瘤，也是癌癥相關(guān)死亡的第二大原因。CRC的進(jìn)展與自噬和泛素特異性蛋白酶(USPs)有關(guān)。雖然USPs已被證明可以調(diào)節(jié)自噬，但它們在CRC自噬中的作用機(jī)制在很大程度上仍未被探索。

2025年11月12日，山東大學(xué)齊魯醫(yī)院杜魯濤研究員、山東大學(xué)第二醫(yī)院李培龍教授/王傳新教授聯(lián)合在Cell Death & Differentiation（IF 15.4）在線發(fā)表了題為“Ubiquitin-specific protease 48 drives malignant progression of colorectal cancer by suppressing autophagy through stabilizing sequestosome 1”的文章。研究揭示了USP48通過穩(wěn)定SQSTM1蛋白，進(jìn)而抑制自噬過程來促進(jìn)結(jié)直腸癌進(jìn)展的關(guān)鍵作用。因此，USP48可能成為治療結(jié)直腸癌的潛在靶點(diǎn)。

· 維真助力 - 腺病毒·

病毒產(chǎn)品：Ad-USP48，Ad-shUSP48；Ad-mCherry-GFP-LC3

感染細(xì)胞：人源CRC細(xì)胞系（SW1116、DLD1、HCT116、SW620）

WB結(jié)果顯示腺病毒成功介導(dǎo)USP48的過表達(dá)

WB結(jié)果顯示腺病毒成功介導(dǎo)USP48的敲低

利用Ad-mCherry-GFP-LC3評(píng)估自噬通量結(jié)果圖

研究結(jié)果分享
1、USP48促進(jìn)結(jié)直腸癌的體內(nèi)外進(jìn)展
作者研究發(fā)現(xiàn)USP48表達(dá)的增加與自噬抑制和結(jié)直腸癌患者的不良預(yù)后有關(guān)。進(jìn)一步探究了USP48在結(jié)直腸癌中的作用，發(fā)現(xiàn)USP48基因的敲低導(dǎo)致HCT116和SW620細(xì)胞生長曲線變慢，并形成更小和更少的細(xì)胞克隆；USP48的過表達(dá)在SW1116和DLD1細(xì)胞中起到相反的作用。此外，通過Transwell實(shí)驗(yàn)觀察到USP48增強(qiáng)了CRC細(xì)胞的遷移和侵襲能力。這些結(jié)果共同證明了USP48在體外對(duì)結(jié)直腸癌細(xì)胞的惡性生物學(xué)特性有促進(jìn)作用。使用穩(wěn)定下調(diào)USP48的HCT116細(xì)胞誘導(dǎo)的異種移植瘤模型和相應(yīng)的對(duì)照來檢測USP48對(duì)體內(nèi)結(jié)直腸癌的影響。結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，USP48基因敲低抑制了腫瘤的生長，表現(xiàn)為腫瘤體積較小，腫瘤重量減輕。在腸上皮細(xì)胞USP48缺乏的小鼠模型中誘導(dǎo)結(jié)腸炎和結(jié)直腸癌，USP48的缺失減少了AOM/DSS誘導(dǎo)的腫瘤形成，并伴隨著小鼠的存活時(shí)間延長。以上結(jié)果表明USP48作為癌基因發(fā)揮作用，在體外和體內(nèi)都促進(jìn)了結(jié)直腸癌的進(jìn)展。

圖1. USP48促進(jìn)結(jié)直腸癌的體內(nèi)外進(jìn)展

2、USP48通過穩(wěn)定SQSTM1抑制自噬并促進(jìn)結(jié)直腸癌進(jìn)展
作者通過結(jié)合泛基因組學(xué)分析和質(zhì)譜學(xué)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了16個(gè)潛在的底物蛋白，特別是包括自噬底物蛋白SQSTM1。CRC細(xì)胞中的Co-IP分析表明USP48和SQSTM1之間存在內(nèi)源性相互作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)SQSTM1的103-320殘基是調(diào)節(jié)二者相互作用的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域，USP48介導(dǎo)SQSTM1上調(diào)，該作用依賴于其酶活性。USP48通過自噬途徑抑制SQSTM1蛋白的降解，從而在維持SQSTM1蛋白的穩(wěn)定性方面發(fā)揮作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)USP48催化了K63連接的SQSTM1在K420的去泛素化，已有研究證明SQSTM1在K420的泛素化對(duì)于自噬是必不可少的。為了證實(shí)SQSTM1是USP48抑制自噬和促進(jìn)CRC進(jìn)展的關(guān)鍵靶點(diǎn)，作者在HCT116和SW620細(xì)胞中進(jìn)行了功能拯救實(shí)驗(yàn)。Western blotting結(jié)果表明，SQSTM1的過表達(dá)減輕了USP48基因敲低引起的LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ的升高，說明SQSTM1的過表達(dá)抑制了由USP48基因敲低引發(fā)的自噬，這一結(jié)果也在利用Ad-mCherry-GFP-LC3報(bào)告進(jìn)行的自噬流動(dòng)分析中得到驗(yàn)證。在USP48基因敲低后，SQSTM1的過表達(dá)減少了細(xì)胞中觀察到的自噬小體和自溶酶體的數(shù)量增加。從功能上講，SQSTM1的過表達(dá)部分挽救了USP48基因敲低導(dǎo)致的增殖和集落形成減少。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了USP48-SQSTM1軸在抑制自噬和推動(dòng)CRC進(jìn)展方面的關(guān)鍵作用。

圖2. USP48通過穩(wěn)定SQSTM1抑制自噬并促進(jìn)結(jié)直腸癌進(jìn)展

3、納米材料負(fù)載的USP48 siRNA對(duì)結(jié)直腸癌的抑制作用
基于上述發(fā)現(xiàn)，作者設(shè)計(jì)并構(gòu)建了一種在結(jié)直腸癌細(xì)胞中特異性抑制USP48的納米材料TDN（TMEU48#1#2），用于治療結(jié)直腸癌。實(shí)驗(yàn)證明了該納米材料具有良好的細(xì)胞吸收效率，經(jīng)MUC1和Epcam修飾后，其細(xì)胞吸收效率進(jìn)一步提高，此外該納米材料能有效抑制USP48的表達(dá)，兩個(gè)siRNA的加入提高了USP48的基因抑制效果。利用荷瘤小鼠對(duì)納米材料的體內(nèi)抗腫瘤作用進(jìn)行了評(píng)估，與PBS和TMEU48#NC組相比，TMEU48#1#2組的USP48顯著下調(diào)，伴隨著SQSTM1表達(dá)的減少；并且腫瘤生長受到明顯抑制。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了通過使用DNA納米材料傳遞USP48 siRNA在體內(nèi)有效地抑制結(jié)直腸癌的生長，表現(xiàn)出良好的生物安全性，并表明USP48可能是結(jié)直腸癌治療的有希望的靶點(diǎn)。

圖3. 納米材料負(fù)載的USP48 siRNA對(duì)結(jié)直腸癌的抑制作用

小結(jié)
本研究表明，USP48是介導(dǎo)結(jié)直腸癌自噬抑制的關(guān)鍵分子，在結(jié)直腸癌組織中高度表達(dá)，是影響結(jié)直腸癌患者預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。USP48與SQSTM1相互作用，維持其蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，從而抑制自噬，促進(jìn)結(jié)直腸癌的進(jìn)展。此外，通過利用TDN作為載體，成功地抑制了USP48在CRC細(xì)胞中的表達(dá)，以及小鼠皮下腫瘤的生長，并表現(xiàn)出良好的生物相容性。這一發(fā)現(xiàn)為結(jié)直腸癌的臨床治療提供了新的潛在靶點(diǎn)和治療策略。