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J Clin Invest:揭示USP9X去泛素化ALDH1A3并维持GCSs的间充质特性

2019-4-11 作者:cyl   来源:iNature 我要评论0

胶质母细胞瘤(GBM)是最常见和破坏性的人脑恶性肿瘤,其特征在于广泛的肿瘤内异质性。尽管最近在多模式治疗方面取得了进展,但GBM患者的结果仍然令人沮丧。GBM拥有一个细胞亚群,称为GBM干细胞(GSCs),具有自我更新活性和多向分化潜能以及肿瘤起始能力。因此,迫切需要探索针对GSC的新治疗策略。并且,醛脱氢酶(ALDH)超家族包含19种酶,它们将内源和外源醛代谢成相应的羧酸。ALDH1A3是主要的ALDH同工酶,参与人体细胞的各种生理过程。越来越多的证据表明,ALDH1A3在癌症干细胞(CSCs)中表现出高活性,并影响这些细胞内的各种生物学特征。在GBM中,已发现ALDH1A3作为维持间充质(MES)GSC的自我更新和致瘤性的关键分子。然而,MES GSCs中ALDH1A3失调的机制仍然是神秘的。

2019年4月8日,南京医科大学第一附属医院王慧博团队等人在The Journal of Clinical Investigation上发表题为“USP9X deubiquitinates ALDH1A3and maintains mesenchymal identity in glioblastoma stem cells”的文章,发现USP9X是一种真正的DUB,可调节ALDH1A3多泛素化和稳定化。并且,USP9X是预测ALDH1A3hi MES GSCs富集的关键分子,是MES GSCs自我更新和致瘤性所必需的。同时还评估了USP9X抑制对患者来源的MES GSC异种移植模型的潜在治疗效果。

为了确定ALDH1A3蛋白是否被泛素 - 蛋白酶体系统(UPS)翻译后控制,研究人员首先使用放线菌酮(CHX)阻断蛋白质从头合成并追踪HEK293T细胞和正常人星形胶质细胞(NHAs)中的ALDH1A3蛋白质水平。实际上,ALDH1A3在CHX处理的8小时内逐渐降解并几乎检测不到。此外,用蛋白酶体抑制剂MG-132处理细胞导致ALDH1A3蛋白水平显着增加。这些数据表明ALDH1A3通过UPS降解。接下来,研究人员寻求鉴定负责ALDH1A3稳定化的潜在DUB,并使用靶向HEK293T细胞中的98DUB的siGENOMERTF文库进行RNAi筛选。

该研究初始筛选鉴定了与ALDH1A3表达相关的4个DUB(USP3,USP9X,USP22和OTUD1)。当这些DUB与HEK293细胞中的ALDH1A3共表达时,发现只有USP9X能够与内源性ALDH1A3直接相互作用,从而暗示USP9X是控制ALDH1A3稳定性的显着候选物。为了测试这一点,将Flag标记的WT USP9X或催化失活的突变体C1566A USP9X(在催化结构域的一个关键半胱氨酸中携带点突变)转染到HEK293T细胞中。 WT USP9X而非C1566A突变体的表达以剂量依赖性方式增加ALDH1A3蛋白水平,表明USP9X以依赖于其DUB活性的方式调节ALDH1A3。

胶质母细胞瘤(GBM)干细胞(GSC)的间充质(MES)亚型代表癌细胞亚群,其因其高度侵袭性和对常规疗法的抗性而闻名。最近已提出醛脱氢酶1A3(ALDH1A3)作为维持GSC的MES特征的关键决定因素。然而,支持异常ALDH1A3表达的机制仍然难以捉摸。在该研究中,研究人员发现泛素特异性蛋白酶9X(USP9X)是MES GSC中ALDH1A3的真正去泛素化酶。 USP9X与ALDH1A3相互作用,解聚并稳定化。

此外,研究结果显示FACS分选的USP9Xhi细胞富集具有高ALDH1A3活性和有效致瘤能力的MES GSC。USP9X的消耗显着下调ALDH1A3,导致MES GSC的自我更新和致瘤能力的丧失,这可以通过ALDH1A3的异位表达得到很大程度的挽救。此外,研究人员还证明USP9X抑制剂WP1130诱导ALDH1A3降解并且在MES GSC衍生的原位异种移植模型中显示出显着的治疗功效。另外,USP9X与原发性人GBM样品中的ALDH1A3表达强烈相关,并且对于具有MES亚组的患者具有预后价值。总的来说,研究结果揭示了USP9X作为ALDH1A3蛋白稳定化的关键去泛素化酶和GSC定向治疗的潜在靶点。

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