综述：泛素特异性蛋白酶作为结直肠癌恶性进展和治疗耐药的关键调控因子：当前见解与未来展望
《Hormones & Cancer》：Ubiquitin-specific proteases as key regulators in the malignant progression and therapy resistance of colorectal cancer: current insights and future perspectives
【字体：
大
中
小
】
时间：2025年11月20日
来源：Hormones & Cancer
编辑推荐：
本综述系统阐述了泛素特异性蛋白酶（USPs）在结直肠癌（CRC）恶性进展及治疗耐药中的核心作用。文章详细解析了不同USPs通过调控Wnt、P53、PI3K/Akt/mTOR等关键信号通路，影响肿瘤增殖、凋亡、干细胞特性及化疗/靶向药物敏感性的分子机制，并探讨了其作为生物标志物（如USP44甲基化用于早期诊断）及治疗靶点（如USP7抑制剂P5091）的临床转化潜力，为CRC的精准诊疗提供了新视角。
泛素特异性蛋白酶作为结直肠癌恶性进展与治疗耐药的关键调控因子
结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）是全球范围内发病率和死亡率均位居前列的恶性肿瘤。尽管手术、化疗及靶向治疗取得了长足进步，但肿瘤的复发转移和耐药性仍是临床面临的严峻挑战。近年来，蛋白质翻译后修饰（Post-translational Modifications, PTMs）在肿瘤发生发展中的作用日益受到关注，其中，由泛素连接酶（E3s）和去泛素化酶（Deubiquitinating Enzymes, DUBs）共同调控的可逆泛素化修饰扮演着关键角色。泛素特异性蛋白酶（Ubiquitin-Specific Proteases, USPs）作为DUBs家族中成员最多的一支，通过去泛素化作用稳定特定底物蛋白，深度参与调控细胞周期、凋亡、DNA损伤修复、信号转导等多种生命过程，其功能异常与肿瘤的恶性进展密切相关。
USPs在结直肠癌中扮演着双重角色，既可发挥癌基因功能，也可作为抑癌基因。
在促癌方面，USPs通过稳定下游癌相关蛋白驱动肿瘤发展。例如，USP5能够与线粒体翻译延伸因子（Tu translation elongation factor, mitochondrial, TUFM）结合，通过去泛素化维持其蛋白稳定性，从而促进结直肠癌细胞增殖。USP4则可通过去泛素化作用稳定β-连环蛋白（β-catenin）和转录因子Twist1，进而增强肿瘤干细胞特性，导致对奥沙利铂和5-氟尿嘧啶（5-FU）的化疗耐药。
在抑癌方面，部分USPs通过稳定抑癌蛋白或负向调控癌基因信号通路来抑制肿瘤。USP38作为上游调控因子，可通过去泛素化作用维持同源框基因HMX3和组蛋白去乙酰化酶3（Histone Deacetylase 3, HDAC3）的蛋白水平，从而增强其抑癌效应。USP44则能与Wnt信号通路的关键负调控因子Axin1相互作用，通过去泛素化稳定Axin1蛋白，抑制β-catenin的积累，进而阻碍肿瘤细胞增殖。
USPs的表达水平显著影响结直肠癌细胞对各类抗癌药物的敏感性。
对于铂类药物和抗代谢药，如奥沙利铂和5-FU，USP51通过稳定缺氧诱导因子1α（Hypoxia-Inducible Factor 1 Subunit Alpha, HIF1A），增强肿瘤细胞在缺氧环境下的生存能力并导致耐药。USP4则通过调控β-catenin和Twist1介导的肿瘤干细胞特性，影响奥沙利铂的半数抑制浓度（IC50）和细胞凋亡率。相反，USP38的表达下调会降低肿瘤细胞对化疗的敏感性，其过表达则可增强敏感性。
对于其他药物，如EGFR酪氨酸激酶抑制剂（奥希替尼、吉非替尼），USP10通过负调控肌醇多磷酸-4-磷酸酶II型B（INPP4B），影响PI3K/Akt信号通路，从而调节药物敏感性。对于多靶点酪素酶抑制剂（如索拉非尼），USP15通过稳定谷胱甘肽过氧化物酶2（GPX2）蛋白，帮助清除活性氧（ROS），导致耐药。对于蒽环类抗生素（如多柔比星），USP1和USP5通过稳定TUFM、范可尼贫血互补组D2蛋白（FANCD2）和DNA结合抑制剂1（ID1），增强肿瘤细胞的DNA修复能力，抵消药物造成的DNA损伤。在免疫检查点抑制剂方面，USP21的表达水平与程序性死亡配体1（PD-L1）呈负相关，低表达USP21的患者可能从抗PD-1/PD-L1治疗中获益更多。
USPs通过调控多条关键信号通路影响结直肠癌的恶性表型。
在Wnt信号通路中，USP7可直接与β-catenin的N端β-TrCP结合基序相互作用，或通过稳定LRRC42、DDX3X等蛋白间接维持β-catenin稳定性，促进通路激活。USP4不仅能阻止β-catenin的蛋白酶体降解，还能作为其核定位因子，促进其入核及转录活性。
在PI3K/Akt/mTOR信号通路中，USP22的敲低会导致Akt在Ser473和Thr308位点的磷酸化水平显著降低。USP10则可能通过稳定PTEN间接抑制mTOR及其下游效应分子S6激酶的磷酸化。USP15与胶原羟化酶PLOD2相互作用，PLOD2的上调可减少USP15的泛素化并增强Akt/mTOR磷酸化。USP11则通过稳定液泡分选蛋白（VCP）的表达，促进细胞自噬，间接影响PI3K/Akt/mTOR通路。
在MAPK通路中，USP10受到ERK磷酸化修饰（S236位点）后，其与下游靶蛋白ZEB1的结合能力减弱，从而维持ZEB1蛋白稳定性，影响上皮-间质转化（Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT）和肿瘤转移。
在Hippo通路中，USP47与YAP蛋白相互作用，通过去泛素化（特别是K497和K513位点）稳定YAP，促进其核转位和转录活性，从而驱动肿瘤进展。
在P53通路中，USP36通过去泛素化稳定RNA结合基序蛋白28（RBM28），间接增强p53的翻译。USP7的表达受STAT3等上游分子调控，进而影响p53的稳定性。而USP39对p53的调控可能发生在转录后剪接水平，而非直接的蛋白去泛素化修饰。
传统血清标志物如癌胚抗原（CEA）和糖类抗原19-9（CA19-9）在结直肠癌早期筛查和预后监测中存在局限性。研究发现，USP44在结直肠癌中表达下调，其根本原因是其基因启动子区CpG岛发生超甲基化。基于此开发的“联合亚硫酸氢盐限制性内切酶分析法”（Combined Bisulfite Restriction Analysis, COBRA）显示，在结直肠腺瘤组织中USP44启动子超甲基化的敏感性高达88.8%，提示其作为早期筛查指标的潜力。
多数USPs在结直肠癌组织中异常高表达（如USP1, USP4, USP5, USP6, USP7, USP10, USP11, USP14, USP15, USP21, USP22, USP26, USP29, USP35, USP36, USP39, USP47, USP51, USP54），仅少数低表达（如USP3, USP33, USP38, USP44）。这些USPs的表达与临床病理特征（如肿瘤大小、淋巴结转移、远处转移、病理分期、AJCC分期、分化程度、浸润深度）及生存结局指标（总生存期OS、无复发生存期RFS等）密切相关。例如，USP36的高表达与较差的OS和无病间期（Disease-Free Interval, DFI）相关。因此，检测肿瘤组织或血清中USPs的表达水平，有助于预测肿瘤进展和患者预后。
针对USPs的小分子抑制剂在临床前研究中显示出良好的抗肿瘤效果。例如，USP7抑制剂P5091和莪术醇（Parthenolide, PTL）可通过抑制USP7对β-catenin的去泛素化，阻断Wnt信号通路。中性红（Neutral Red, NR）和U4-I05是USP4的抑制剂，能促进β-catenin降解，并与5-FU或奥沙利铂产生协同抗肿瘤效应。姜黄素（Curcumin）可通过削弱USP4对LAMP3的正向调控，抑制结直肠癌细胞增殖和迁移。DUB-IN-2可抑制USP48对HMGA2的去泛素化。华蟾素（Cinobufotalin, CBF）可特异性结合USP36的催化结构域，抑制其对c-MYC的稳定作用。ML323和ML364是USP1抑制剂，可增强DNA损伤药物的细胞毒性。
值得注意的是，PTL等小分子抑制剂可能存在多靶点效应和脱靶风险。近年来兴起的蛋白降解靶向嵌合体（Proteolysis-Targeting Chimera, PROTAC）技术为开发USP抑制剂提供了新思路。例如，针对USP7的PROTAC分子PU7-1已显示出良好的抑制效果。该技术通过诱导E3连接酶对靶蛋白进行泛素化降解，具有催化降解、作用持久等优势，有望克服传统小分子抑制剂的局限性。
USPs在结直肠癌中的表达谱表明其有潜力成为生物诊断标志物。根据功能，可将USP家族成员分为癌基因、抑癌基因和双功能基因。通过免疫组织化学（IHC）或血清学检测（如监测USP44甲基化水平）评估USPs表达，不仅可预测恶性肿瘤发生，还可为靶向药物选择提供指导。例如，USP47高表达可能提示靶向Hippo通路是有效策略，而USP44低表达可能预示更高疾病进展风险。
USPs在监测肿瘤恶性进展中也具价值。多数高表达USPs与较好的OS和RFS相关，提示其正向调控患者预后。通过血清评估USPs水平可预测肿瘤预后，并为个性化治疗提供新策略。
尽管多种USP抑制剂在临床前模型中显示出抑制肿瘤恶性进展、增强抗癌药物敏感性的作用，但其灵敏度、特异性、药物毒性、临床应用的可行性及潜在脱靶效应等挑战仍需解决。未来研究需深入探索USPs的调控机制，并通过临床试验进一步评估USP抑制剂的疗效和安全性。基于PROTAC技术开发USP降解剂是颇具前景的研究方向。
