癌症相关USP28错义突变破坏53BP1互作与p53稳定性调控机制解析

《Nature Communications》：Cancer-associated USP28 missense mutations disrupt 53BP1 interaction and p53 stabilization

本研究针对USP28在癌症中双重角色（促癌/抑癌）的争议，通过系统解析其异构体特异性功能及癌症相关突变的影响，揭示USP28短异构体（USP28hIF2）通过C端二聚化依赖的53BP1结合，在延长有丝分裂应激中稳定p53的核心机制，为理解肿瘤逃避应激监视提供了新视角。

　　

细胞在应对压力时，会启动一系列精密调控的机制来维持基因组稳定性，其中肿瘤抑制蛋白p53作为关键的“分子哨兵”，能触发细胞周期阻滞或凋亡，防止异常增殖。然而，在癌症中，这一保护机制常常失效。近年来，去泛素化酶USP28被发现既能稳定致癌蛋白MYC促进肿瘤生长，又能通过p53通路抑制肿瘤，这种看似矛盾的角色使其成为癌症研究中的焦点。尤其令人困惑的是，USP28如何在不同应激条件下选择性地调控不同底物？其在癌症发生中的具体作用机制尚不明确。

为了解答这些问题，来自冲绳科学技术大学院大学（OIST）的Hazrat Belal、Esther Feng Ying Ng、Midori Ohta和Franz Meitinger团队在《Nature Communications》上发表了最新研究。他们发现，USP28的短异构体（USP28^hIF2）在延长有丝分裂应激中，通过C端结构域与53BP1形成二聚化依赖的复合物，直接去泛素化并稳定p53，而癌症相关的错义突变则通过破坏这一相互作用，帮助肿瘤细胞逃避应激监视。

研究主要采用了以下关键技术方法：

1. 1.
   细胞增殖竞争实验和活细胞成像追踪，分析USP28缺失对有丝分裂应激响应的影响；
2. 2.
   免疫共沉淀和体外泛素化实验，验证USP28-53BP1-p53复合物形成及p53去泛素化机制；
3. 3.
   异构体特异性表达与突变体功能筛选，结合AlphaFold结构预测，定位关键功能域；
4. 4.
   化学诱导二聚化系统（DmrB），证实二聚化对53BP1结合的必要性；
5. 5.
   癌症细胞系突变分析，验证临床相关突变的功能缺陷。

USP28去泛素化并稳定p53

通过竞争实验发现，在p53野生型细胞中，USP28缺失会降低细胞对有丝分裂应激的敏感性，而对DNA损伤响应影响较小。进一步实验表明，USP28通过去泛素化直接稳定p53，延长其半衰期，且在部分癌细胞中维持基础p53水平至关重要。

USP28异构体特异性响应有丝分裂应激

研究人员发现，较短的异构体USP28^hIF2（缺乏外显子19）才是介导有丝分裂应激响应的关键形式，其C端结构域允许与53BP1结合，而长异构体USP28^hIF1因额外螺旋结构阻碍相互作用。在26种癌细胞系和小鼠组织中，USP28^hIF2均为主要表达形式。

鉴定USP28稳定p53所需的功能域

通过突变筛选发现，USP28的催化结构域（USP）和C端区域均为p53稳定所必需。C端突变体（如G903R、P953L）不仅丧失53BP1结合能力，还出现核定位异常，而催化失活突变体（C171A）虽能结合53BP1，但无法稳定p53。

USP28 C端和二聚化是53BP1互作的前提

研究证实，53BP1仅与二聚化的USP28 C端结合。化学诱导二聚化实验显示，强制二聚化可恢复C端片段与53BP1的相互作用，且该过程依赖PLK1激酶活性，但USP28本身的磷酸化并非关键因素。

癌症相关USP28突变损害有丝分裂应激响应

对癌症基因组数据的分析表明，USP28 C端错义突变发生率高于催化域。实验验证常见突变（如R141C、R732C、R1018Q）通过破坏核定位、降低蛋白稳定性或干扰53BP1结合，削弱p53激活能力。在携带突变的癌症细胞系（如GP2D）中，USP28核定位缺失且53BP1结合受阻。

USP28稳定性调节有丝分裂应激敏感性

USP28表达水平与细胞对延长有丝分裂的敏感性呈正相关。低表达克隆需更长的有丝分裂时长才能触发细胞周期阻滞，表明USP28是应激响应的限速因子。

本研究系统阐明了USP28通过异构体特异性二聚化与53BP1互作，调控p53稳定性的核心机制，并揭示了癌症突变通过破坏该通路促进基因组不稳定的新机制。这些发现不仅解开了USP28在应激响应中“双重身份”的谜团，还为针对USP28-53BP1-p53轴的治疗策略提供了理论依据，尤其对携带USP28突变的肿瘤具有潜在临床意义。