UBE2S通过K11泛素化降解TRAF6抑制PI3K/AKT与MAPK/ERK通路从而遏制结直肠癌增殖

本研究针对结直肠癌（CRC）增殖机制不明确的问题，深入探讨了泛素结合酶UBE2S在其中的调控作用。研究人员通过体内外实验发现，UBE2S通过促进TRAF6蛋白的K11泛素化降解，同时抑制PI3K/AKT/mTOR和MAPK/ERK信号通路的激活，从而显著抑制CRC细胞增殖与细胞周期进程。该研究为开发以UBE2S为靶点的泛素化相关抗肿瘤药物提供了新的理论依据和潜在治疗策略。

　　

结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）是全球第三大常见恶性肿瘤，死亡率高居第二，其发生发展与多种信号通路的异常活化密切相关。蛋白质泛素化修饰作为一种重要的翻译后调控机制，在肿瘤细胞的增殖、凋亡、侵袭等过程中扮演着关键角色。泛素结合酶UBE2S是泛素-蛋白酶体系统中的重要成员，能够特异性催化K11连接的多聚泛素链形成，进而介导底物蛋白降解。然而，UBE2S在结直肠癌中的具体功能及分子机制尚存争议，亟需深入探究以明确其能否成为新的治疗靶点。

为了解决上述问题，来自上海交通大学医学院附属瑞金医院的研究团队在《Scientific Reports》上发表了他们的最新研究成果。他们发现，在结直肠癌组织中UBE2S蛋白表达显著低于癌旁正常组织，且其高表达与患者总生存期延长呈正相关。机制上，UBE2S并不影响TRAF6在mRNA水平的表达，而是通过促进TRAF6蛋白的K11泛素化修饰，从而加速其通过蛋白酶体途径降解。TRAF6的减少进而抑制了其下游PI3K/AKT和MAPK/ERK两条关键信号通路的活化，最终导致细胞周期阻滞在G0/G1期，并显著抑制了结直肠癌细胞的增殖能力和体内成瘤能力。该研究首次揭示了UBE2S/TRAF6/PI3K-AKT-MAPK轴在结直肠癌增殖中的抑制作用，为开发靶向UBE2S的肿瘤治疗策略提供了坚实的理论基础。

本研究主要应用了以下关键技术：基于CRC患者组织样本的免疫组化分析、利用慢病毒载体构建基因敲低和过表达的稳转细胞系、CCK-8和克隆形成实验检测细胞增殖、流式细胞术分析细胞周期、RNA测序（RNA-seq）及差异基因富集分析、蛋白质免疫印迹（Western Blot）、免疫共沉淀（Co-IP）结合质谱分析（MS）鉴定蛋白相互作用、泛素化检测、使用抑制剂（MG132, U0126, Ipatasertib, Rapamycin）进行功能回复实验、以及裸鼠移植瘤模型等体内实验。

低表达UBE2S在结直肠癌中增强其增殖能力

通过对TCGA等数据库的分析，发现UBE2S的高表达与CRC患者较高的总生存率相关。免疫组化结果显示，UBE2S在CRC组织中的蛋白表达水平显著低于癌旁组织。在HCT116和RKO细胞系中，敲低UBE2S增强了细胞增殖能力和克隆形成能力，并促进了细胞周期从G0/G1期向S/G2期转换；而过表达UBE2S则得到相反的结果。这些结果表明UBE2S在CRC中起着抑癌基因的作用。

UBE2S通过调控TRAF6蛋白影响MAPK和PI3K/AKT通路的活性

RNA测序及富集分析表明，UBE2S能同时显著影响MAPK和PI3K/AKT通路的活性。分子机制上，UBE2S knockdown导致TRAF6、p-AKT和p-ERK蛋白水平升高，而过表达则降低这些蛋白的表达，但TRAF6的mRNA水平未发生改变。免疫组化证实，在CRC患者癌组织中，UBE2S蛋白低表达而TRAF6、p-AKT（Thr308位点）和p-ERK蛋白高表达。回复实验证明，使用MAPK抑制剂U0126或PI3K/AKT抑制剂Ipatasertib均可逆转由UBE2S敲低带来的增殖增强效应。

UBE2S通过TRAF6/MAPK和TRAF6/PI3K/AKT通路影响体内移植瘤生长

动物实验表明，敲低UBE2S使裸鼠移植瘤体积显著增大，而过表达UBE2S则抑制肿瘤生长。对瘤组织的分析再次证实UBE2S在蛋白而非mRNA水平调控TRAF6的表达，并进一步影响p-AKT和p-ERK的活化。

UBE2S通过PI3K/AKT通路调控mTOR的活化

进一步的富集分析发现，mTOR通路也是UBE2S调控的下游通路之一。临床样本显示，CRC组织中p-mTOR蛋白水平升高。在细胞模型中，敲低UBE2S导致p-mTOR（mTORC1）表达增加，而过表达则降低其水平。使用mTORC1抑制剂Rapamycin可逆转由UBE2S敲低引起的增殖增强和克隆形成能力增加。此外，PI3K/AKT抑制剂Ipatasertib也能降低p-mTOR的水平，表明UBE2S通过PI3K/AKT通路调控mTOR的活性。

UBE2S过表达对结直肠癌增殖的抑制作用可被MG132逆转

环己酰亚胺（CHX）追踪实验表明，UBE2S过表达缩短了TRAF6蛋白的半衰期。免疫沉淀（IP）实验证明，UBE2S过表达增强了TRAF6的泛素化修饰，尤其是在蛋白酶体抑制剂MG132存在时更为明显。Co-IP和质谱结果证实了UBE2S与TRAF6蛋白之间存在直接相互作用。功能上，MG132处理可以逆转由UBE2S过表达引起的TRAF6蛋白减少以及p-AKT和p-ERK的抑制，并部分恢复细胞的增殖和克隆形成能力。

UBE2S通过TRAF6调控PI3K/AKT通路活性进而影响mTOR表达

为了明确TRAF6在其中的作用，研究人员筛选出有效siRNA敲低TRAF6。发现在野生型CRC细胞中敲低TRAF6可降低p-mTOR水平。在UBE2S敲低的细胞中，进一步敲低TRAF6可逆转由UBE2S缺失引起的p-AKT和p-mTOR升高，并抑制细胞增殖和克隆形成。这证明UBE2S确实是通过调控TRAF6来影响PI3K/AKT/mTOR通路。

综上所述，本研究系统深入地阐明了UBE2S在结直肠癌中的抑癌功能及其分子机制。UBE2S通过促进TRAF6蛋白的K11连接泛素化降解，同时抑制PI3K/AKT/mTOR和MAPK/ERK两条关键信号通路的活化，从而遏制结直肠癌细胞的增殖和细胞周期进程。这一发现不仅解决了关于UBE2S在CRC中作用机制的争议，更重要的是揭示了UBE2S-TRAF6-PI3K/AKT-MAPK这一全新的信号轴，为未来开发靶向UBE2S或相关泛素化过程的抗结直肠癌药物提供了重要的理论依据和极具前景的治疗策略。