USP14通过去泛素化BAG4抑制线粒体自噬促进微卫星不稳定性高结直肠癌发生及化疗耐药的机制研究

本研究针对微卫星不稳定性高(MSI-H)结直肠癌(CRC)中线粒体自噬(mitophagy)调控机制不明的关键问题，通过DUBs siRNA文库筛选发现去泛素化酶USP14通过K48位点去泛素化稳定BAG4，抑制Parkin(PRKN)介导的线粒体自噬，促进肿瘤发生并降低奥沙利铂(oxaliplatin)敏感性。该成果发表于《Molecular Medicine》，为MSI-H CRC靶向治疗提供新策略。

　　

在肿瘤生物学领域，线粒体自噬作为选择性清除受损线粒体的关键过程，其调控机制与癌症进展和化疗耐药密切相关。微卫星不稳定性高(MSI-H)结直肠癌(CRC)因其独特的分子特征和临床行为备受关注，但该亚型中线粒体自噬的调控网络仍存在重大知识空白。与此同时，泛素-蛋白酶体系统通过去泛素化酶(DUBs)动态调控蛋白质稳态的过程，已成为肿瘤治疗的新靶点。这种背景下，探索DUBs如何通过修饰关键蛋白影响线粒体自噬，进而调控MSI-H CRC的恶性表型，具有重要的科学价值和临床意义。

华中科技大学同济医学院附属协和医院胃肠外科的研究团队在《Molecular Medicine》发表的研究，首次系统揭示了去泛素化酶USP14通过特异性去泛素化BAG4蛋白K403位点的K48连接泛素链，抑制Parkin(PRKN)介导的线粒体自噬，从而驱动MSI-H CRC肿瘤发生和化疗耐药的全新机制。这项研究不仅阐明了USP14/BAG4/PRKN轴在MSI-H CRC中的核心作用，还为改善这类患者的临床治疗提供了潜在干预靶点。

研究采用多学科交叉的实验策略：通过TCGA数据库筛选差异表达的DUBs；利用siRNA文库筛选结合免疫组化(IHC)验证USP14的临床相关性；采用免疫共沉淀(Co-IP)和截短体实验解析USP14-BAG4相互作用结构域；通过COX8-EGFP-mCherry报告系统实时监测线粒体自噬；建立裸鼠移植瘤模型评估USP14对奥沙利铂敏感性的影响。

研究结果部分，首先通过DUBs siRNA文库筛选发现，在41种差异表达的DUBs中，USP14 knockdown导致线粒体标志蛋白TOM22显著降低，提示其可能抑制线粒体自噬。临床样本分析显示，USP14在MSI-H CRC组织中高表达且与不良预后相关。机制上，USP14通过其催化结构域与BAG4直接结合，特异性去除BAG4 K403位点的K48连接泛素链，延缓其蛋白酶体降解。这种稳定作用阻碍了Parkin向受损线粒体的募集，从而抑制线粒体自噬。功能实验证实，USP14 knockdown显著增强奥沙利铂诱导的凋亡，这种效应可被BAG4过表达逆转。动物实验进一步验证，靶向USP14能显著抑制肿瘤生长并提高奥沙利铂疗效。

在讨论部分，作者指出该研究首次建立了USP14-BAG4-PRKN的级联调控网络，揭示了去泛素化修饰调控线粒体自噬的新范式。USP14通过"制动"线粒体质量控制，导致受损线粒体累积和活性氧(ROS)水平升高，这种独特的代谢重编程可能是MSI-H CRC恶性进展的关键驱动力。临床相关性分析显示，USP14/BAG4高表达与PRKN低表达的组合模式，可作为预测MSI-H CRC患者预后的分子标志物。

该研究的创新性在于：发现USP14催化活性依赖的BAG4稳定化是调控线粒体自噬的"分子开关"；阐明K403位点特异性去泛素化的精确调控机制；提供USP14抑制剂联合奥沙利铂的协同治疗策略。局限性在于仅聚焦CMS1亚型，未来需在CMS2/4亚型中验证。这些发现为开发针对USP14的小分子抑制剂提供了理论依据，也为克服MSI-H CRC化疗耐药开辟了新途径。