【Nature子刊】复旦大学郭伟剑团队发文：发现结肠癌预后生物标记物和治疗新靶点

7月13日，复旦大学郭伟剑团队在期刊《Cell Death&Disease》发表了研究论文，题为“The ubiquitin-like protein UBTD1 promotes colorectal cancer progression by stabilizing c-Myc to upregulate glycolysis”，本研究中，研究人员分析了CRC患者的临床信息和UBTD1表达数据，发现癌组织中UBTD1的表达明显高于癌旁正常组织。UBTD1高表达与较差的生存率和更多的淋巴结转移显著相关。过表达UBTD1可促进CRC细胞的增殖，而敲低UBTD1可抑制CRC细胞的迁移。RNA-seq和蛋白质组学表明c-Myc是UBTD1的重要下游靶点。代谢组学显示，过表达UBTD1的细胞中糖酵解途径的产物显著增加。在体外，研究人员验证了UBTD1上调c-Myc蛋白，并通过调节c-Myc促进CRC细胞的增殖和迁移。UBTD1促进结直肠癌细胞的糖酵解，表现为UBTD1过表达后乳酸生成和葡萄糖摄取增加。机制上，UBTD1通过结合E3连接酶β-转导素重复序列蛋白(β-TrCP)延长c-Myc蛋白的半衰期，从而上调糖酵解限速酶己糖激酶II (HK2)的表达，增强糖酵解，促进CRC进展。综上所述，本研究揭示了UBTD1通过β-TrCP/c-Myc/HK2通路上调糖酵解从而促进结直肠癌的进展，提示其可能作为结直肠癌的预后生物标志物和治疗靶点。

https://www.nature.com/articles/s41419-024-06890-5

背景知识

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结直肠癌（CRC）是全球最常见的恶性肿瘤之一，2020年全球确诊CRC患者超过188万，死亡人数超过91万，因此成为全球人类健康的主要威胁。然而，对于晚期或转移性CRC，包括化疗、放疗、姑息性手术和靶向治疗在内的传统治疗方法的疗效已达到平台期。尽管免疫检查点抑制剂疗法显示出显著的抗肿瘤活性，成为包括微卫星不稳定型CRC在内的多种癌症治疗方案的基础，但这种疗法对微卫星稳定型CRC的益处有限，而后者构成了这种恶性肿瘤的大多数。因此，旨在进一步阐明CRC进展机制并识别新靶点的研究对于改善晚期或转移性CRC的治疗至关重要。

泛素-蛋白酶体系统（UPS）是调节细胞内蛋白质降解的主要途径之一，UPS的异常调节与多种恶性肿瘤的发生和进展有关。UBTD1 (Ubiquitin domain containing 1)是一种泛素样蛋白，可与E2结合蛋白UBE2D家族直接相互作用，并可能参与UPS级联反应。UBTD1在多种肿瘤中发挥重要作用，其下游机制也不尽相同。在肺癌、前列腺癌和肝细胞癌中，研究人员发现UBTD1可催化yes1相关转录调节因子(YAP)蛋白降解，并抑制肺癌、前列腺癌和肝细胞癌的发展。最近有研究报道，UBTD1可作为支架蛋白，促进底物蛋白如n -酰基鞘氨醇酰胺水解酶1 (ASAH1)和p62与E3泛素连接酶结合，从而促进这些底物的泛素化和降解，并调节EGFR信号通路。此外，研究人员前期研究发现UBTD1可以促进小鼠双微体2 (MDM2)蛋白的降解，从而稳定p53蛋白，导致胃癌细胞的衰老。然而，UBTD1的生物学功能和机制仍远未完全阐明，尤其是在CRC中。

UBTD1促进结直肠癌细胞的增殖和迁移

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为了进一步确定UBTD1在CRC中的生物学功能，研究人员检测了UBTD1在CRC细胞中的亚细胞定位，发现UBTD1主要定位于细胞质而不是细胞核。通过慢病毒转染CRC细胞构建UBTD1过表达和敲低稳定细胞株。通过qRT-PCR和WB验证HCT116和P53R稳定细胞株中UBTD1 mRNA和蛋白的过表达或敲低。CCK-8和克隆形成实验检测UBTD1过表达和敲低后的细胞增殖。研究人员发现UBTD1过表达促进CRC细胞的增殖，而UBTD1敲低抑制CRC细胞的增殖。过表达UBTD1增加克隆形成，而敲低UBTD1则相反。迁移实验显示，过表达UBTD1促进结直肠癌细胞迁移，而敲低UBTD1抑制结直肠癌细胞迁移。综上所述，上述体外实验证明UBTD1在CRC中具有促肿瘤作用。

UBTD1促进结直肠癌细胞的增殖和迁移

UBTD1通过泛素化结构域调控c-Myc蛋白水平促进结直肠癌的增殖和迁移

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为了阐明UBTD1调控结直肠癌细胞增殖和转移的潜在机制，研究人员对UBTD1过表达和对照HCT116细胞进行了RNA-seq和蛋白质组学分析。基于RNA-seq的基因集富集分析(GSEA)表明，MYC信号在UBTD1过表达细胞中显著富集。蛋白质组学数据显示，与对照组相比，过表达UBTD1的细胞中c-Myc蛋白水平显著升高。然而，在蛋白质组学中，先前报道的UBTD1靶蛋白不受UBTD1过表达的影响，如TP53和YAP。基于蛋白质组学的蛋白-蛋白相互作用(PPI)分析提示c-Myc可能是蛋白相互作用的中心节点，提示c-Myc可能是UBTD1的重要下游靶点。为了进一步明确UBTD1是否调控c-Myc的表达，研究人员测定了UBTD1过表达和敲低细胞中c-Myc mRNA和蛋白的水平。研究人员发现UBTD1对c-Myc mRNA水平没有影响，但可以调节c-Myc蛋白水平。过表达UBTD1显著上调c-Myc蛋白表达，而敲低UBTD1显著下调c-Myc蛋白表达。为了研究UBTD1对c-Myc蛋白的调控是否依赖于其泛素结构域，研究人员研究了去除泛素结构域的突变UBTD1 (Mut)对c-Myc蛋白的影响。研究人员发现过表达突变的UBTD1对c-Myc蛋白和细胞增殖和迁移有影响，这表明泛素结构域是UBTD1发挥其生物学功能所必需的。为了阐明UBTD1是否通过调节c-Myc促进CRC进展，研究人员在UBTD1敲低细胞中过表达c-Myc，以确定c-Myc过表达是否可以恢复被UBTD1 shRNA抑制的恶性表型。结果表明，过表达c-Myc可以逆转UBTD1干扰对CRC细胞集落形成和迁移的抑制作用。此外，体内研究已经成功证明敲低c-Myc表达有效地逆转了由UBTD1过表达促进的异种移植瘤增殖。综上所述，上述结果表明UBTD1通过c-Myc调控CRC的恶性表型。

研究小结

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综上所述，本研究表明，在结直肠癌中，UBTD1可能通过β-TrCP/c-Myc/HK2通路上调糖酵解，从而发挥肿瘤促进因子的作用。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41419-024-06890-5

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