泛素（Ub）修饰蛋白在许多细胞过程中起关键作用，其参与包括信号传递、转录调控、细胞周期、增值凋亡、DNA修复损伤、炎症免疫等几乎一切生命活动的调控，并且与肿瘤、心血管等诸多疾病的发病密切相关。卵巢肿瘤蛋白酶（ovarian tumor，OTU）是去泛素酶（DUB）中被广泛关注的重点，其中OTUD5是多种细胞过程的关键调节剂，包括DNA损伤修复、转录和先天免疫等。然而迄今为止，OTUD5在肿瘤发生中的功能仍然未知。

近日，北京大学健康科学中心赵文会团队联合苏州大学附属张家港医院转化医学中心李大为团队在国际著名期刊Nature Communications（IF=12.121）发表了最新研究成果，揭示了去泛素化酶OTUD5通过去除TRIM25泛素化进而参与转录调控，促进肿瘤进程的新机制。小鼠异种移植模型和人类肿瘤细胞实验进一步证实了，OTUD5-TRIM25轴在调节肿瘤生长中起重要作用，为肿瘤的治疗提供了新的潜在靶标。

1、TRIM25介导了OTUD5缺失诱导的肿瘤增殖作用

研究人员首先发现，敲除去泛素化酶OTUD5能够显著促进肿瘤细胞增殖。而另一方面，三重基序蛋白25（Tripartite motif-containing protein 25，TRIM25）属于E3泛素连接酶家族，是可促进细胞增殖和迁移的一类蛋白。研究人员因此进一步探讨了TRIM25在敲除OTUD5诱导细胞增殖中的作用。结果表明，敲低TRIM25部分抑制了OTUD5敲除导致的细胞增殖，这表明OTUD5缺失导致的细胞增殖促进作用可能是由TRIM25介导。

进一步突变体实验（OTUD5、OTUD5/C224S、OTUD5/S177A）和体外去泛素化实验证明，OTUD5的去泛素化酶活性会使TRIM25 lys63去泛素化以调节TRIM25功能，在这一过程中，磷酸化对于OTUD5活性至关重要。所以，当OTUD5缺失时，TRIM25的自体泛素化与细胞增殖的关系，就是接下来研究的重点方向。

图1 OTUD5缺失下细胞以TRIM25依赖性方式加速生长，与TRIM25泛素化有关

2、TRIM25自体泛素化介导转录调控，抑制PML表达

那么，TRIM25是如何促进肿瘤发展的呢？转录组分析表明，TRIM25会使肿瘤抑制蛋白（promyelocyticleukemia protein，PML）的表达下调，从而促进肿瘤细胞增殖。研究人员接下来对Huh7和Hep3B细胞进行了ChIP-qPCR分析，结果表明TRIM25至少部分通过抑制IRF-8募集至PML启动子来抑制PML表达。

研究人员接下来测试了TRIM25在PML启动子上的富集是否受到RING域翻译后修饰的调控。结果证明，当RING结构域缺失（ΔRING）时，TRIM25突变体（TRIM25 / ΔRING）的泛素修饰较少，其向启动子的募集被大大抑制；而RING域结构完整的突变体（TRIM25 / WT）的泛素修饰表达，显著抑制了TRIM25缺失细胞中的PML表达水平。综上，TRIM25的自体泛素化对其在细胞增殖中的功能至关重要。

图2 TRIM25的转录活性受RING域的调节

3、OTUD5-TRIM25轴调节肝癌的发展

研究人员测试了OTUD5-TRIM25轴是否会影响小鼠模型中的肿瘤生长。结果表明，来自OTUD5耗尽细胞和PML耗尽细胞的肿瘤球比对照肿瘤球生长更快且重量更大，而TRIM25敲低抑制了肿瘤球的形成。此外，OTUD5 / TRIM25双敲除细胞形成的肿瘤球体比OTUD5耗尽细胞的小，这表明OTUD5-TRIM25轴在调节肿瘤生长中起重要作用。

图3 OTUD5-TRIM25轴调控Hep3B细胞的肿瘤球形成

4、OTUD5显示出一般肿瘤抑制特性

最后，我们评估了OTUD5的表达及其在人类癌症中的临床意义。实验结果表明，敲低OTUD5在肺肿瘤细胞系中具有促进细胞增殖和降低PML表达的作用，而OTUD5在人非小细胞肺癌（NSCLC）中的转录水平较低，同时PML的表达也下调，均与上述结果具有一致性。此外，研究者通过TCGA数据库评估了OTUD5表达与临床病理状态、患者生存率之间的相关性，表明OTUD5表达升高的患者，其总生存期明显更长。综上，研究证明了OTUD5有强的肿瘤抑制特性，并且在不同的肿瘤中均具有功能性后果。

图4 OTUD5表达与癌症患者的临床特征相关

本研究为去泛素化酶和泛素连接酶的协同作用提供了新的例证，揭示了OTUD5通过去泛素化TRIM25调节基因转录并抑制肿瘤发生的新机制，为肿瘤的有效治疗提供了潜在药物靶标。

图5 OTUD5通过调节TRIM25的泛素化和转录活性来调节PML表达和肿瘤发生

参考文献：

1. Fangzhou Li, et al., 2020. OTUD5 cooperates with TRIM25 in transcriptional regulation and tumor progression via deubiquitination activity. Nature Communications.

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