WBP11去泛素化通过调控OPLAH介导的谷胱甘肽生物合成来抑制前列腺癌中的三重程序性细胞死亡

《Free Radical Biology and Medicine》：Deubiquitination of WBP11 governs OPLAH-mediated glutathione biosynthesis to suppress triple programmed cell death in prostate cancer

　　

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  USP13 通过移除 K48 连接链在赖氨酸 626 位点对 WBP11 进行去泛素化，防止其被蛋白酶体降解。
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  WBP11 直接结合并稳定 OPLAH mRNA，从而增强谷胱甘肽的生物合成和 ROS 解毒。
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  USP13-WBP11-OPLAH 轴协调谷胱甘肽代谢以抑制前列腺癌中的凋亡、焦亡和铁死亡。
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  USP13-WBP11-OPLAH 轴是一个可成药靶点，将代谢重塑与多种细胞死亡抗性联系起来。

引言

前列腺癌（PC）是男性第二常见的恶性肿瘤，占 2025 年病例的 30% [1]。约 8–12% 的个体在早期症状轻微的情况下被诊断为晚期，预后极差 [2]。对于晚期前列腺癌，雄激素剥夺疗法是目前最常见且成功的疗法，但不幸的是，大多数患者不可避免地会产生治疗耐药性，疾病进展为去势抵抗性前列腺癌是常见的结果。这种侵袭性、耐药表型带来了巨大挑战，凸显了识别前列腺癌新靶点和策略的未满足需求。

程序性细胞死亡（PCD），一种由专门的分子机器调控的细胞死亡形式，包括凋亡、坏死性凋亡、焦亡、铁死亡和铜死亡等，在健康和疾病状态中发挥重要作用 [3]。癌症的一个定义性特征是逃避细胞死亡，这使得癌细胞能够在致癌应激和治疗挑战的条件下存活 [4]。因此，设计通过 PCD 驱动癌细胞高效清除的治疗策略代表了临床肿瘤学的基石和首要目标。作为最早被识别的 PCD 形式，凋亡主要特征为半胱天冬酶 3 和半胱天冬酶 7 的激活，进而驱动众多细胞内靶标的裂解 [5]，诱导典型的形态变化。在涉及的半胱天冬酶中，半胱天冬酶 3 作为中央执行蛋白酶，对凋亡过程至关重要。其主要底物之一是聚 (ADP-核糖) 聚合酶 (PARP)，一种参与 DNA 修复和遗传稳定性维持的蛋白。此外，最近的研究表明，GSDME 可被凋亡相关的半胱天冬酶（半胱天冬酶 3 和半胱天冬酶 8）裂解，从而涉及凋亡与焦亡之间的转换 [6], [7]。凋亡与焦亡之间的平衡可能与 GSDME 的表达水平有关 [8]。铁死亡是一种依赖铁的受调控细胞死亡途径，由铁离子积累和 ROS 过度产生产生的过氧自由基引发膜多不饱和脂肪酸的过氧化所触发 [9]。酶 GPX4 介导磷脂氢过氧化物直接还原为羟基磷脂，从而构成对抗铁死亡的主要防线 [10]。然而，控制这三种 PCD 形式的精确上游分子机制仍知之甚少。

RNA 剪接，一种在细胞核内发生的酶催化反应，消除前体 mRNA (pre-mRNA) 中的内含子并连接外源以生成成熟 RNA，从而在增强蛋白质组复杂性和控制基因表达方面发挥作用 [11]。致癌剪接因子的异常表达或突变可通过调节影响多种信号通路的 pre-mRNA 可变剪接模式来驱动肿瘤发生 [12], [13]。越来越多的研究发现，各种致癌剪接因子如 SRSF2 [14]、SRSF6 [15]、PTBP1 [16] 的异常表达在前列腺癌中常见，这些异常有助于前列腺癌的发展并调节治疗反应。

WBP11 作为 pre-mRNA 的剪接因子，是动态核糖核蛋白复合物 PRP19 剪接体的重要组成部分。该剪接体从 pre-mRNA 中去除非编码内含子，连接编码外源，并调节 pre-mRNA 的差异化选择性剪接 (17)，从而生成多种成熟 mRNA 剪接异构体，丰富蛋白质多样性。此外，研究表明 WBP11 作为一种 RNA 结合蛋白，通过与靶 mRNA 结合来削弱其稳定性。迄今为止，WBP11 的致癌作用已在肝 [17]、胃 [18] 和卵巢 [19] 癌中得到了表征，表明 WBP11 作为一种潜在驱动因子在癌症进展中起关键作用。然而，WBP11 在前列腺癌中的表达及其对 PCD 的调节作用仍不明确。本研究不仅确定了 WBP11 通过靶向 OPLAH mRNA 剪接和氧化还原平衡在铁死亡、凋亡和焦亡抗性中的关键作用，还揭示了去泛素化酶 USP13 是维持 WBP11 蛋白稳定性的关键参与者，为癌细胞中谷胱甘肽代谢和 PCD 抗性通路提供了新的见解。

章节摘要

抗体和试剂

有关抗体和试剂的详细信息可在附加文件 1：表 S1 和 S2 中找到。

细胞培养

前列腺癌细胞系 DU145 和 PC-3，以及胚胎肾细胞系 HEK293T，均购自美国模式培养物收藏中心 (Manassas, VA, USA)。使用短串联重复 (STR) 分析验证各细胞系的身份，标准支原体筛查结果为阴性。使用含 10% 胎牛血清 (FBS) 的 DMEM 培养基 (Gibco, Invitrogen, Paisley, UK)

WBP11 是 PCD 抗性和 PC 进展的关键因子

为了调查剪接因子是否调节前列腺癌中的细胞死亡，我们构建了一个靶向剪接因子的 siRNA 库并将其转染至 DU145 细胞中，随后使用 PI 染色初步筛选潜在的调节基因 (图 1A)。我们确定了 13 个显著影响前列腺癌细胞死亡的基因，其中 WBP11 表现出最显著的效果，因此引起了我们的特别注意 (图 1A)。进一步的功能分析表明，WBP11 表达缺失抑制了

讨论

长期以来，阐明驱动前列腺癌恶性进展的分子机制被认为对学术研究和临床实践具有重要意义。在这里，我们发现 USP13-WBP11-OPLAH 轴通过 GSH 代谢途径抑制前列腺癌细胞中的凋亡、铁死亡和焦亡，从而促进前列腺癌的恶性进展 (图 8H)，为 PCD 的串扰机制提供了新的见解，并提出了替代治疗策略，即通过

结论

总之，我们的工作揭示 USP13 通过去泛素化上调 WBP11 表达，这进一步增强了 OPLAH mRNA 的稳定性并介导 GSH 合成，导致 PCD 抗性和前列腺癌的恶性进展。本研究为 GSH 代谢相关的 PCD 逃逸如何受 USP13-WBP11-OPLAH 轴控制建立了新的见解，为前列腺癌的管理提供了一个有价值的靶点。

CRediT 作者贡献声明

Xuefen Zhuang: 撰写 – 原稿，方法论，调查，资金获取，形式分析，数据整理，概念化。Wanying He: 方法论，调查，形式分析，数据整理，概念化。Jiangyu Zhang: 方法论，调查，形式分析，概念化。Zixuan Wang: 方法论，调查，形式分析，数据整理。Kaixing Zheng: 方法论，调查，形式分析，数据整理。Yanqi Zhuang: 方法论，

伦理声明

已获所有参与者或其法律代表书面知情同意参加本研究并发表文章。已遵守参与者的隐私权。

本研究包括器官或组织捐赠者。本研究包括人类生物材料，并已获捐赠者或其近亲或法律代表同意在本研究中使用并发表文章。本研究使用的样品并非源自已执行

伦理批准和参与同意

本研究是符合赫尔辛基宣言的规定进行的。广州医科大学附属肿瘤医院医学伦理委员会批准了本研究 (伦理批准号：KY-2025049-01)。所有动物程序均获广州医科大学机构动物护理和使用委员会批准 (伦理批准号：GY2025-849)。

数据及材料可用性

本研究中呈现的所有数据集和材料均可在合理要求下从通讯作者处获得。

资金

本工作得到中国国家自然科学基金（82573632，资助 Yuning Liao），广东省一般高校特色与创新项目（2025KTSCX100，资助 Yuning Liao），广州市博士后研究人员专项资金（Q0301-212，资助 Xuefen Zhuang）的支持。

利益冲突

作者声明不存在潜在的利益冲突。

致谢

感谢广州医科大学科研中心提供的仪器分析和测量。

缩写列表:

PC

前列腺癌

USP13

泛素特异性肽酶 13

WBP11

WW 结构域结合蛋白 11

OPLAH

5-氧代脯氨酰氨内酯水解酶

GSH

谷胱甘肽

ROS

活性氧

LDH

乳酸脱氢酶

PARP

聚 ADP-核糖聚合酶

GSEME

含气孔蛋白 E

GSEMD

含气孔蛋白 D

Pre-mRNA

前体 mRNA

siRNA

小干扰 RNA

CHX

放线菌酮

Z-VAD

Z-VAD-FMK

NAC

N-乙酰半胱氨酸

Act-D

放线菌素 D

DUBs

去泛素化酶

PI

碘化丙啶。

Xuefen Zhuang|Wanying He|Jiangyu Zhang|Zixuan Wang|Kaixing Zheng|Yanqi Zhuang|Zilong Song|Wenshuang Sun|Zhenlong Shao|Xiaodong Fu|Yuning Liao