综述：去泛素化酶（DUBs）在胰腺导管腺癌中的多方面作用

《Cell Death & Disease》：The multifaceted roles of deubiquitinating enzymes (DUBs) in pancreatic ductal adenocarcinoma

本综述系统阐述了去泛素化酶（DUBs）通过调控关键信号通路（如Wnt/β-catenin、Hippo、TGF-β等）、代谢重编程（如糖酵解）及免疫微环境，在胰腺导管腺癌（PDAC）的增殖、转移、化疗耐药等恶性进程中发挥的核心作用。文章深入探讨了多种DUBs（如USP家族、OTUB1等）的分子机制，并展望了其作为PDAC治疗新靶点的临床转化前景。

　　

DUBS作为胰腺导管腺癌增殖的关键调节因子

胰腺导管腺癌（PDAC）是全球最致命的胃肠道癌症之一，其诊断和治疗面临巨大挑战。KRAS体细胞突变是PDAC的一个显著标志，近90%的PDAC病例存在此突变，但其下游信号通路中的具体分子机制尚未完全阐明。去泛素化酶（DUBs）通过调节细胞周期、凋亡、自噬、DNA损伤修复、细胞干性等细胞过程，显著影响PDAC的增殖。

研究表明，DUBs通过Wnt/β-catenin通路调控PDAC细胞增殖。例如，USP28通过稳定关键增殖相关转录因子FOXM1，激活Wnt/β-catenin通路，从而促进PDAC细胞周期进程并抑制其凋亡。类似地，USP21通过相互作用并稳定TCF7，维持PDAC细胞的干性。在胰腺原位移植模型中，源自USP21-HPNE细胞的肿块可观察到从胰腺上皮内瘤变（PanIN）到PDAC的病理变化。此外，USP21还能通过结合MAPK3激活mTOR信号，诱导微胞饮作用以支持氨基酸的可持续性，从而促进PDAC生长。

USP34通过AKT和PKC通路促进PANC-1细胞存活。体内研究显示，抑制USP34可显著抑制裸鼠中PANC-1细胞异种移植瘤的生长。USP5通过延长FOXM1的半衰期，加速PDAC肿瘤生长，并调节DNA损伤、细胞周期停滞和凋亡，促进PDAC肿瘤形成。

USP9X在不同背景下对肿瘤发生具有促进或抑制的双重作用。在人类胰腺肿瘤细胞中，USP9X促进肿瘤细胞存活和恶性表型；而在KPC（Kras^LSL-G12D/+; Trp53^LSL-R172H/+; Pdx1-Cre）小鼠肿瘤来源的细胞中，它则扮演抑癌角色。作为抑癌因子，USP9X是Hippo通路的关键调节因子，与LATS激酶和YAP/TAZ协同抑制PDAC生长。利用Sleeping Beauty（SB）转座子介导的插入突变筛选发现，Usp9x在至少50%的PDAC肿瘤中呈现最高突变频率，被认为是具有高预后价值和治疗潜力的主要抑癌基因。

USP22作为癌症干细胞（CSCs）的标志物，通过PTEN-MDM2-p53信号通路发挥肿瘤抑制作用。MDM2抑制剂可增强USP22过表达的抗胰腺癌效果。此外，USP22在人类PDAC组织和细胞系中上调，通过增加DYRK1A（双重特异性酪氨酸磷酸化调节激酶成员）的水平促进PDAC细胞增殖。长链非编码RNA CTBP1-AS2通过结合miR-141-3p作为分子海绵，进而增加USP22在胰腺癌组织和细胞系中的表达。

USP33通过去除TGFBR2上的K63连接泛素，防止其降解，并促进TGFBR2再循环至细胞膜，从而放大TGF-β信号。ZEB1反过来激活USP33的转录，形成一个正反馈环路加速PDAC进展。沉默USP33可通过相互作用并稳定CTNNB1，抑制PDAC细胞的存活和自我更新。UCHL5/UCH37在体外和体内促进PDAC迁移，并支持PDAC自我更新。USP4通过稳定TRAF6激活NF-κB信号通路，促进PDAC的恶性行为。USP18通过去除Notch1上的K48连接泛素链，保护其免受蛋白酶体介导的降解，从而加强Notch1-c-Myc轴，促进PDAC进展。

USP10被长链非编码RNA SOX21-AS1招募，结合并稳定SOX21，维持PDAC的活力。USP10还通过直接与PABPC1相互作用，并去除其RRM2结构域上的K27/K29泛素链，在体内外加速PDAC肿瘤生长。抑制USP10会诱导内质网应激，激活未折叠蛋白反应（UPR）和PERK/IRE1α通路。USP43表达升高与PDAC患者较差的总生存期相关，并促进PANC-1细胞增殖，同时参与调节CD8⁺ T细胞活化的抑制。USP39激活AKT信号通路促进PDAC进展，而miR-133a可直接靶向USP39逆转PDAC的恶化。BAP1缺失与Kras^G12D突变结合可用于建立PDAC小鼠模型。ATXN3通过增强HDAC6表达促进PDAC细胞的增殖、迁移和侵袭，并能结合YAP1的WW结构域，保护YAP1免于降解，激活下游基因CTGF和CYR61，促进肿瘤增殖、迁移和血管生成。

去泛素化酶对PDAC侵袭和转移的调控

PDAC的早期系统性扩散导致预后不良，是患者死亡的主要原因。在所有的转移龛中，肝脏是PDAC细胞转移最常见的靶器官。上皮-间质转化（EMT）是PDAC转移的关键过程，DUBs在此过程中对PDAC细胞的转移潜能起着至关重要的调节作用。

OTUB1作为卵巢肿瘤蛋白酶（OTU）超家族的核心成员，倾向于调节特定的泛素链，尤其是K48泛素链。有趣的是，OTUB1在癌症中的作用是双向的，既有抑制肿瘤的活性，也有刺激肿瘤的活性。LINC00857可作为支架介导FOXM1和OTUB1之间的相互作用。OTUB1通过去泛素化FOXM1并抑制其降解，促进胰腺癌转移。

EMT与癌症侵袭和转移密切相关，并在PDAC的化疗耐药中可能扮演更重要的角色。USP9X通过诱导EMT和抑制凋亡，促进PANC-1细胞的迁移和侵袭。USP10通过稳定p53促进胰腺癌发展，这一过程由作为支架的LINC00460介导。另一方面，USP10通过抑制YAP1泛素化，促进Cyr61表达并诱导免疫逃逸，从而促进PDAC的生长和转移。在PDAC组织和细胞系中，上调的miR-103通过靶向USP10促进癌细胞转移。

USP22在多种癌症中异常表达，并能去泛素化PD-L1。在胰腺癌中，USP22过表达会增加ezrin（一种将质膜与肌动蛋白细胞骨架连接的蛋白）的表达，ezrin通过 redistribution、磷酸化和细胞骨架重塑，促进细胞侵袭和迁移。USP14与PDAC细胞的恶性行为密切相关。在PDAC患者肝转移进展过程中，USP14通过K48连接的多聚泛素链去泛素化并稳定TAZ。反过来，TAZ通过结合USP14启动子中的TEA域转录因子（TEAD）1/4反应元件，增加USP14的mRNA水平，从而在USP14和TAZ之间形成正反馈环路。USP5和WT1的高表达与PDAC转移相关。Degrasyn（USP5的非特异性抑制剂）通过抑制USP5-WT1-E-cadherin信号传导来抑制转移的发生。此外，USP5还与肿瘤分化、CEA和CA19-9水平相关，这些被认为是胰腺癌的不利因素。同时，USP5通过STAT3信号传导与较短的总生存期、增殖和转移相关。

MINDY2是MINDY家族成员，在胰腺癌组织中过表达，并与不良预后相关。MINDY2还具有较高的诊断价值，并参与调节免疫微环境。MINDY2通过稳定ACTN4，进而激活PI3K/AKT/mTOR信号传导，促进PDAC转移。CSN6（亦称COPS6）在多种人类癌症中广泛扩增。在PDAC患者中，高CSN6表达与肿瘤TNM分期和转移相关，并通过稳定c-Fos蛋白诱导FOXA1表达来促进侵袭和转移。

PDAC中的代谢重编程：DUBs的新兴作用

代谢重编程是癌症中普遍存在的自适应过程。在相对缺氧和营养匮乏的PDAC中，肿瘤细胞采用不同的代谢过程，包括重编程的葡萄糖、氨基酸和脂质代谢，以维持其生长能力。此外，PDAC中的代谢功能障碍是治疗耐药（包括但不限于化疗耐药、放射耐药和免疫逃逸）的原因之一。许多研究表明，DUBs在包括PDAC在内的癌症代谢重编程中起关键作用。KRAS突变在PDAC中普遍存在，其增加了糖酵解相关基因（包括GLUT1、PFK1、PGK1和LDHA）的表达，以促进糖酵解活性和增加乳酸产量。DUBs USP25、USP10和UCHL3主要通过调节葡萄糖代谢促进PDAC进展。

利用KPCY（Pdx1-Cre; LSLKras^G12D; Trp53^flox/flox; Rosa26-LSL-YFP）小鼠来源的类器官、PDAC患者来源的类器官和KPCY肿瘤组织，通过基于活性的蛋白质组学技术筛选具有酶活性的特定DUBs。进一步，通过靶向18个DUBs的短发夹RNA（shRNA）系统，USP25被鉴定为影响PDAC类器官生长不可或缺的DUB。USP25通过去泛素化并稳定HIF-1α，促进糖酵解并抑制细胞死亡，从而介导代谢重编程和PDAC细胞存活。此外，KIF15可增加糖酵解酶PGK1的稳定性并促进其去泛素化。质谱（MS）和免疫共沉淀（Co-IP）实验表明，KIF15通过招募USP10去泛素化PGK1，从而促进PDAC的糖酵解和恶性进展。另一项关于胰腺癌糖酵解的研究揭示，UCHL3通过结合FOXM1促进LDHA表达，从而促进PDAC细胞生长。

除了葡萄糖代谢，氨基酸和脂质代谢在通过调节细胞间信号传导重塑PDAC微环境中也起着至关重要的作用。DUBs在PDAC氨基酸和脂质代谢中的调节作用有待进一步研究。

DUB介导的PDAC化疗耐药：机制与治疗意义

迄今为止，化疗广泛用于PDAC术后可切除患者，以及晚期和转移性疾病患者。化疗在PDAC综合治疗中的重要地位不可替代。应用于PDAC患者的化疗策略包括吉西他滨、5-氟尿嘧啶（5-FU）、5-氟尿嘧啶（5-FU）/亚叶酸与伊立替康和奥沙利铂（FOLFIRINOX）以及改良FOLFIRINOX（奥沙利铂、伊立替康、亚叶酸和氟尿嘧啶）。然而，普遍存在的化疗耐药的发展导致PDAC患者临床结局不佳。越来越多的证据揭示了DUBs对PDAC化疗耐药的影响。

USP7（亦称疱疹病毒相关泛素特异性蛋白酶，HAUSP）逐渐被确认为癌症标志的调节因子。根据质谱分析，USP7以依赖于泛素催化过程的方式与蛋白质转运相关。小分子USP7抑制剂P22077可抑制细胞活力，并增加PDAC细胞对阿霉素的化疗敏感性。此外，抑制USP7可增强PAPR抑制剂对胰腺癌的抗肿瘤作用。USP7结合并促进FBP1的去泛素化，抑制其从细胞质向细胞核的转运。抑制USP7可促进FBP1在细胞核内积累，从而促进FBP1与DNMT1的相互作用，阻止PARP1从染色质上解离。

Nrf2和YAP与癌症的化疗耐药密切相关，尤其是通过翻译后机制。研究发现，与MiaPaCa-2和CFPAC-1这两种PDAC细胞系相比，Nrf2和YAP在PANC-1细胞中表达相对较高。沉默Nrf2的去泛素化酶DUB3和YAP的去泛素化酶OTUD1可抑制细胞生长，并降低PANC-1细胞对吉西他滨的化疗耐药性。USP8与Nrf2结合，并进一步去泛素化Nrf2的K48连接的多聚泛素链，通过促进细胞活力和抑制凋亡，增加PDAC对吉西他滨的耐药性。USP22敲低可通过抑制Wnt/β-catenin通路，逆转PC细胞对顺铂的化疗耐药。

USP9X抑制剂WP1130可提高PC细胞对吉西他滨的敏感性，并阻断吉西他滨诱导的PC细胞自噬。此外，MEK抑制剂trametinib通过增加USP9X与Mcl-1之间的相互作用，促进胰腺癌的适应性耐药，并且Mcl-1的稳定依赖于USP9X的去泛素化酶活性。使用纳米颗粒的研究表明，PL-1/miR-212可降低PDAC细胞中USP9X的表达，从而增强PDAC细胞对阿霉素的化疗敏感性。

另一项关于去泛素化酶在PDAC细胞对吉西他滨耐药中作用的研究聚焦于USP49。FKBP51作为一种支架蛋白，可促进PHLPP-AKT相互作用，使AKT在Ser473位点去磷酸化。通过深入研究FKBP51-PHLPP-AKT信号传导，发现USP49介导FKBP51的去泛素化和稳定，从而促进AKT去磷酸化，增强PC细胞对吉西他滨的反应。为了阐明短寿命Snail-1的泛素化过程，使用siRNA筛选系统发现，USP27X通过去泛素化并稳定Snail1，促进转移并降低PC细胞对顺铂的敏感性。另一项涉及PDAC化疗耐药中有氧糖酵解的研究表明，USP44通过去泛素化并增加糖异生关键酶FBP1的表达，通过抑制MAPK信号传导，促进PDAC细胞对吉西他滨的反应。除了经典的胰腺癌化疗耐药研究外，大量研究还关注非传统抗肿瘤药物的新应用。例如，澳洲茄碱通过下调SLC7A11激活铁死亡，抑制PC细胞增殖、迁移和侵袭。OTUB1与SLC7A11相互作用并去泛素化SLC7A11，而澳洲茄碱诱导的TFAP2A（OTUB1的转录因子）功能障碍可抵消此作用。UCHL3通过去泛素化并稳定FOXM1，介导胰腺癌对吉西他滨的化疗耐药。最近，首次发现微蛋白N1DARP可破坏USP10-N1ICD的去泛素化过程，从而促进Notch1过度激活的胰腺癌中N1ICD的K11和K48连接的多聚泛素化。此外，类似N1DARP的细胞穿透性订书肽SAH-mAH2-5可反过来抑制USP10诱导的N1ICD去泛素化，从而促进N1ICD降解，增加胰腺癌的化疗敏感性，这已在类器官和KPC小鼠模型中得到验证。

去泛素化酶在胰腺导管腺癌微环境中的免疫调节功能

胰腺导管腺癌（PDAC）是免疫抑制最严重的肿瘤类型之一，其特征是CD8⁺ T细胞浸润显著缺乏、活化标志物表达较低，胰腺肿瘤也被称为“冷”肿瘤。此外，在PDAC转移过程中建立了过多的免疫屏障。目前，PDAC的免疫治疗策略，包括免疫检查点抑制剂和过继性细胞转移（如嵌合抗原受体T细胞/CAR-T细胞）、癌症疫苗、多种免疫剂联合或其他特异性分子靶向药物，仍未达到预期的临床效果。最近，越来越多的研究表明，DUBs通过调节关键检查点或T细胞相关调节因子，在癌症免疫和免疫治疗中发挥关键调节作用。鉴于DUBs在调节肿瘤微环境（TME）中免疫细胞功能和免疫反应的关键作用，DUBs甚至被认为是癌症免疫中潜在的“次级检查点”。

USP8（亦称UBPY）参与内吞作用和蛋白质运输的调节，这主要依赖于其在调节转运所需的内体分选复合物（ESCRT）中的去泛素化活性。USP8被认定为参与炎症性肠病和人类癌症调节的免疫调节因子。为了阐明PDAC中PD-L1的去泛素化过程，研究发现USP8与PD-L1结合，并通过损害蛋白酶体介导的降解通路上调其表达。此外，USP8抑制剂与抗PD-L1药物的联合使用，通过增强抗肿瘤免疫力（特别是通过激活细胞毒性T细胞），显著抑制了PDAC的进展，这已在C57BL/6J小鼠模型中得到验证。

USP22与ATXN7L3-ATXN7-ENY2（SAGA/STAGA复合物的结合伙伴）共同作用，至少部分通过与PRC2复合物协同，重塑PDAC的免疫抑制微环境。删除USP22可通过降低抑制性髓系细胞相对于细胞毒性T细胞的相对丰度，增加细胞对免疫治疗的反应并抑制PDAC转移。通过对TIMER和GEPIA数据库的生物信息学分析，揭示USP10与多种免疫细胞类型的浸润相关，并可能参与调节PDAC中特定的免疫细胞亚群。与USP10相关的免疫细胞标志物包括Tregs的CCR8、单核细胞的CD86和CSF1R、巨噬细胞的CD68和IL10、M1巨噬细胞的NOS2、IRF5和PTGS2，以及M2巨噬细胞的CD163、VSIG4和MS4A4A。

局限性与展望

近年来，许多癌症类型的诊断和治疗取得了巨大进展。相比之下，PDAC这种具有挑战性和致命性的疾病并未报道类似的成功率。泛素化是几乎所有信号通路中不可或缺的调节过程。泛素化和去泛素化的失调导致包括癌症在内的疾病发生。不出所料，DUBs已被确定为与所有癌症标志相关甚至本身作为标志的关键因素。全面理解DUBs在PDAC中调节的生理和病理后果，将为PDAC患者的DUB靶向治疗带来切实的改进。

尽管许多研究关注DUBs在PDAC中的作用，但仍有一些挑战和问题需要讨论，包括动物模型的应用、不同DUB调节的泛素链机制、临床转化潜力和靶向治疗策略。首先，癌症分子研究中使用的动物模型模拟了癌症发生、发展和转移的病理过程。然而，证据的强度，或者说研究的可信度，与动物模型的选择密切相关。值得注意的是，实验小鼠模型被认为是确定PDAC组织病理学和药代动力学的最有价值的工具之一。不同的小鼠模型代表了PDAC进展的各个阶段。未来对PDAC中DUBs的研究，应在至少2种小鼠模型中测试相同的表型，以提高证据水平。

其次，泛素的关键特征是其七个赖氨酸残基（Lys6, Lys11, Lys27, Lys29, Lys33, Lys48, Lys63）和Met1，它们可以被泛素化以将泛素化酶连接到目标底物，也可以被DUBs去泛素化以将这些酶从底物上分离。K48或K11连接的多聚泛素链通常导致目标蛋白的蛋白酶体降解。换句话说，DUB依赖于其酶活性对目标蛋白的稳定作用，可能是通过调节泛素的K48或K11位点实现的。此外，不同的泛素链类型与几种特定的信号通路密切相关，这些信号通路可能在癌症表型中扮演不同的角色。然而，很少有关于PDAC中DUBs的研究阐明了DUBs调节特定赖氨酸残基的机制。而且，DUBs调节的底物修饰位点也很少被确定。DUBs在PDAC中的多方面作用值得进一步探索，以确定潜在的分子治疗靶点。

最后，上述研究表明，DUBs在PDAC中调节的靶蛋白主要涉及泛素-蛋白酶体系统（UPS）。迄今为止，已经开发出许多针对UPS不同组分（包括DUBs）的小分子抑制剂，其有效性正在癌症中逐步得到验证。不幸的是，只有蛋白酶体的治疗靶点，如蛋白酶体抑制剂（PIs），在癌症的临床治疗中取得了切实的成功。尽管已经鉴定出几种小分子DUB抑制剂，但很少有进入肿瘤学临床试验的。未来，针对DUBs的策略在克服癌症（尤其是PDAC）耐药性方面仍然充满希望。常规药物与靶向DUB治疗的组合可能为难治性PDAC提供新的有见地的策略，可以在多种实验小鼠模型中充分测试，并用于阐明修饰位点的机制。

结论

总之，本文讨论的最新研究聚焦于DUBs在PDAC中的多方面作用，并强调了转录后修饰（PTMs）在癌症进展中的重要性。DUBs通过调节干性、凋亡、微胞饮作用等亚表型影响PDAC细胞的增殖。此外，PDAC的侵袭和转移能力，甚至靶器官龛的变化，都与DUBs密切相关。PDAC的化疗耐药和代谢重编程机制也通过DUBs的功能失调得到解释。PDAC免疫抑制微环境的内在特性导致该疾病新型治疗策略进展甚微。关于DUBs及其对PDAC免疫影响的新兴研究揭示了另一个潜在的治疗靶点。不久的将来，对DUBs及其对PDAC进展影响的进一步研究，可能为未来开发更有效的PDAC诊断和治疗方法铺平道路。