【CELL DEATH DIFFER】北大郑晓峰课题组：好心干了“坏”事——去泛素化酶OTUD6A增强乳腺癌细胞对DNA损伤疗法的耐药性

6月29日，北大生命科学学院及蛋白质与植物基因研究国家重点实验室郑晓峰教授研究组在国际著名期刊《细胞死亡与分化》（Cell Death and Differentiation）发表了研究论文——Deubiquitinase OTUD6A promotes breast cancer progression by increasing TopBP1 stability and rendering tumor cells resistant to DNA-damaging therapy。该研究发现，去泛素化酶OTUD6A通过调控TopBP1蛋白的泛素化修饰和稳定性，来参与修复DNA损伤；进而维持细胞基因组稳定性、抑制肿瘤细胞对放化疗药物的敏感性、促进乳腺癌发展。研究揭示了去泛素化酶OTUD6A参与DNA损伤应答（DDR）及调控肿瘤细胞耐药性的分子机制。

https://www.nature.com/articles/s41418-022-01036-6

DNA损伤

DNA损伤可由多种内外因素刺激诱导。正确而及时地修复DNA损伤，对维持细胞基因组的稳定性至关重要——DNA损伤可能造成两种结果：细胞死亡；或损伤累积引起基因突变，甚至将诱发肿瘤。值得注意的是，DNA修复功能缺陷虽可引起肿瘤的发生，但已癌化细胞本身的DNA修复功能并不低下——相反地却显著地升高，并能够充分地修复化疗药物引起的DNA损伤, 这也是大多数抗癌药物不能奏效的原因。

例如，地鼠细胞DNA损伤修复的方式以复制后修复为主。如果在地鼠的浆细胞瘤细胞的培养物中加入环磷酰胺等抗癌药后，瘤细胞照样生长。如果在加入环磷酰胺的同时，加入咖啡因（复制后修复的抑制剂），则瘤细胞的生长受到了明显的抑制。所以，对DNA修复的研究可为肿瘤联合化疗提供方案。在DNA损伤应答（DDR）中，泛素化/去泛素化和磷酸化等蛋白质翻译后修饰发挥着精细调控作用——通过调控关键损伤修复蛋白的稳定性和亚细胞定位等。

TopBP1在调控细胞周期检验点控制、复制叉阻滞、DNA损伤修复过程中发挥重要作用。TopBP1在乳腺癌等多种肿瘤细胞中高表达，肿瘤患者预后情况较差被证明与其相关联；其功能受到包括磷酸化修饰、甲基化修饰、乙酰化修饰等翻译后修饰的调控，但调控TopBP1蛋白水平的去泛素化酶及其作用机制还有待研究。

好心干了“坏”事——OTUD6A参与DNA损伤应答的分子机制

研究团队发现，去泛素化酶OTUD6A在乳腺癌病人组织中高表达。它参与了DNA损伤应答，并在维持基因组稳定性中具有重要调控作用。在应答DNA损伤时，磷酸酶PP2A通过去除OTUD6A第70、71和74位点上丝氨酸的磷酸化修饰，促进OTUD6A进入细胞核并被招募到染色质上。OTUD6A通过抑制TopBP1与其泛素E3连接酶UBR5的相互作用，来抑制TopBP1的K48连接的多聚泛素化修饰，以此来增强TopBP1的稳定性；进而促进CHK1磷酸化激活，以依赖TopBP1的方式促进乳腺癌细胞的增殖和迁移。

进一步研究发现，敲低去泛素化酶OTUD6A ，能使细胞阻滞在S期，导致CHK1激活受阻，并使得基因组不稳定性提高，进而增加肿瘤细胞对化疗药物的敏感性。裸鼠成瘤实验也表明，OTUD6A的敲低通过负调控TopBP1蛋白水平，抑制了乳腺癌肿瘤的生长。与野生型对照小鼠相比，otud6-/-小鼠对IR 照射明显更加敏感，otud6-/-MEF细胞也表现出基因组不稳定性。

OTUD6A调控DNA损伤修复模式图：

泛素化

泛素化是指泛素（一类低分子量的蛋白质）分子在一系列特殊的酶作用下，将细胞内的蛋白质分类，从中选出靶蛋白分子，并对靶蛋白进行特异性修饰的过程。这些特殊的酶包括泛素激活酶、结合酶、连结酶和降解酶等。泛素化在蛋白质的定位、代谢、功能、调节和降解中都起着十分重要的作用。同时，它也参与了细胞周期、增殖、凋亡、分化、转移、基因表达、转录调节、信号传递、损伤修复、炎症免疫等几乎一切生命活动的调控。泛素化与肿瘤、心血管等疾病的发病密切相关。因此，作为近年来生物化学研究的一个重大成果，它已然成为研究、开发新药物的新靶点。

如同其他的翻译后修饰，泛素化是可逆的，可以被一大群蛋白酶逆转，这些蛋白酶称为去泛素化酶（DUBs）。在细胞内去泛素化酶的功能可大致分为以下几种: (1)加工泛素前体, 产生自由的泛素分子; (2)移除蛋白质上的泛素链, 避免蛋白质被蛋白酶体降解, 从而稳定蛋白质; (3) 移除蛋白质上连接的非降解泛素化信号; (4)通过阻止泛素分子与底物蛋白质一起被降解, 确保细胞内泛素分子的稳态; (5)参与细胞内游离泛素链的解体; (6)通过剪切泛素链, 编辑泛素链的类型。

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41418-022-01036-6

https://news.pku.edu.cn/jxky/f7edc461d69c4ec88228a7c55480a34e.htm

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。