CDK4/6-USP51通路通过稳定ZEB1蛋白调控上皮-间质转化的空间异质性机制研究

本研究针对肿瘤侵袭前沿EMT（上皮-间质转化）空间异质性的分子机制难题，通过建立ZEB1诱导型MCF10A细胞模型，首次揭示CDK4/6-USP51通路通过去泛素化稳定ZEB1蛋白的关键作用。研究发现低细胞密度环境下CDK4/6激酶活性增强，促进USP51对ZEB1的去泛素化修饰，从而驱动EMT和细胞迁移。该成果为靶向ZEB1的癌症治疗提供了新策略，发表于《Scientific Reports》。

　　

在肿瘤生物学领域，上皮-间质转化（EMT）是驱动癌症转移的关键过程，但为何肿瘤边缘细胞更容易发生EMT而中心细胞保持上皮特性，这一空间异质性机制始终是未解之谜。Yuta Sakamoto团队在《Scientific Reports》发表的研究，通过精妙的实验设计揭开了这一"位置决定命运"现象背后的分子密码。

研究团队构建了强力霉素（DOX）诱导的ZEB1表达系统，在经典乳腺上皮细胞模型MCF10A中观察到：低细胞密度或集落外围区域，ZEB1蛋白稳定表达并诱导EMT；而高密度或集落中心区域，ZEB1通过泛素-蛋白酶体途径被快速降解。这种空间差异与CDK4/6激酶活性密切相关——低密度环境下CDK4/6磷酸化RB蛋白（S807/S811）水平显著升高，激活去泛素化酶USP51，后者直接结合并稳定ZEB1蛋白。

关键技术包括：DOX诱导的Tet-on基因表达系统、实时活细胞成像追踪（IncuCyte）、shRNA条件性敲降、蛋白质半衰期检测（CHX追踪实验）、免疫共沉淀分析泛素化水平等。使用MCF10A上皮细胞系和MDA-MB-231三阴性乳腺癌细胞系进行验证。

ZEB1表达受细胞密度依赖的翻译后调控

通过集落培养实验发现，DOX诱导后外围细胞呈现间质形态（vimentin⁺），而中心细胞保持上皮特征（E-cadherin⁺）。Western blot显示稀疏培养时ZEB1蛋白半衰期延长3倍，MG132处理证实泛素-蛋白酶体途径参与调控。

CDK4/6-USP51轴稳定ZEB1蛋白

CDK4/6抑制剂palbociclib处理使ZEB1半衰期从6小时缩短至3小时，shUSP51导致ZEB1泛素化增强。免疫共沉淀证实USP51与ZEB1直接互作，形成CDK4/6-USP51-ZEB1功能轴。

EMT表型的功能验证

细胞追踪分析显示，抑制USP51或CDK4/6可使MCF10A迁移速度降低40%。在MDA-MB-231细胞中，palbociclib处理不仅降低ZEB1水平，还显著抑制伤口愈合能力和单细胞运动速度。

这项研究首次阐明细胞密度通过CDK4/6-USP51通路调控ZEB1蛋白稳定性的空间机制，为理解肿瘤微环境异质性提供了新视角。特别重要的是，发现临床已应用的CDK4/6抑制剂palbociclib可通过降解ZEB1抑制EMT进程，这为三阴性乳腺癌等难治性肿瘤提供了潜在治疗策略。研究者提出的"密度感应-激酶激活-蛋白稳定"调控模式，可能成为肿瘤侵袭前沿靶向治疗的新理论框架。