USP14-TAZ正反馈环路促进胰腺癌增殖和转移的作用和机制研究

目的:靶向Hippo信号通路尤其是下游的转录共激活因子TAZ(Transcriptional Coactivator with PDZ-binding Motif,含PDZ结合序列的转录共激活因子)可以有效抑制肿瘤的进展。然而,TAZ并不适用于靶向酶活性的药物研发。DUB(Deubiquitinase,去泛素化酶)在Hippo信号通路的调控中具有非常重要的作用,而且DUB比较适合药物的研发。因此,筛选胰腺癌中调控TAZ的DUB,阐明CCRG 81045DUB和TAZ之间的相互调控关系以及作用机制,为胰腺癌的治疗提供分子靶点,并且寻找可以治疗胰腺BLZ945试剂癌的靶向药物。方法:采用生物信息学分析检测Hippo信号通路及其关键基因TAZ与胰腺癌发生发展的相关性。使用81个DUB转染胰腺癌细胞系,采用双荧光素报告基因实验和Western Blot实验筛选调控TAZ的DUB。使用分子克隆技术和CRISPR/Cas9技术构建过表达或者沉默/敲除USP14(Ubiquitin Specific Peptidase 14,泛素特异性蛋白酶14)的胰腺癌细胞系,使用Western Blot和q RT-PCR检测USP14对Hippo信号通路基因的调控情况。采用免疫荧光、免疫共沉淀以及GST pull down实验明确USP14和TAZ之间是否存在相互作用以及相互作用的结构域。联合使用蛋白酶体抑制剂MG-132以及蛋白合成抑制剂环已亚胺(CHX)检测USP14调控TAZ的可能机制。采用体内外泛素化实验,检测USP14对TAZ泛素化的调控机制。采用Western Blot、q RT-PCR和双荧光素报告基因实验检测TAZ对USP14蛋白以及m RNA的调控作用。使用细胞实验以及动物实验检测USP14和TAZ对胰腺癌细胞恶性生物学Coroners and medical examiners行为的影响。采用生物信息学技术以及患者胰腺癌组织检测USP14和TAZ在胰腺癌中的表达以及与患者生存的关系。采用细胞实验以及动物实验检测USP14特异性抑制剂IU1对胰腺癌细胞增殖以及侵袭转移能力的影响。结果:GSEA分析表明胰腺癌中Hippo信号通路失调;Hippo信号通路关键基因TAZ在胰腺癌中呈现高表达,TAZ高表达的患者总体生存率降低。双荧光素报告基因实验和Western Blot对DUB库筛选表明USP14是胰腺癌中调控TAZ的关键去泛素化酶。USP14促进TAZ蛋白及其TAZ下游靶基因蛋白和m RNA表达,但对TAZ m RNA表达水平无影响。USP14和TAZ存在直接相互作用,并且TAZ的Transactivation结构域及PDZ-binding结构域和USP14的Catalytic结构域是两者相互作用的关键结构域。蛋白酶体抑制剂MG-132可以逆转沉默USP14导致的TAZ蛋白水平的降低;CHX抑制TAZ蛋白的合成后,过表达USP14延长TAZ蛋白的半衰期,沉默USP14缩短TAZ蛋白的半衰期。在胰腺癌细胞中过表达USP14降低了外源性和内源性TAZ蛋白的泛素化水平;沉默USP14增加了外源性和内源性TAZ蛋白的泛素化水平。过表达USP14显著降低TAZ K48多聚泛素链,但不影响TAZ K63多聚泛素链,并且USP14~(C114A)-HA不能去除TAZ K48多聚泛素链。TAZ促进USP14的转录,并且Hippo信号通路的失活能够同时增强USP14的m RNA和蛋白表达水平。USP14以TAZ依赖的方式促进体内外胰腺癌细胞的增殖和转移能力。胰腺癌组织中USP14显著高表达并且与TAZ的表达显著正相关,高表达USP14患者的总体生存期缩短。USP14特异性抑制剂IU1能够显著抑制胰腺癌细胞的增殖和裸鼠皮下瘤的生长速度,抑制胰腺癌细胞的侵袭转移能力并降低小鼠肝转移结节的大小和数目,增加小鼠的总体生存时间。结论:胰腺癌中Hippo信号通路失调;USP14是调控Hippo信号通路关键基因TAZ的去泛素化酶。USP14与TAZ直接相互作用,并且USP14通过去除TAZ K48多聚泛素链稳定TAZ蛋白的表达;TAZ在转录水平正向调控USP14的表达。USP14以TAZ依赖的方式促进胰腺癌细胞的增殖和肝转移能力。USP14在胰腺癌组织中高表达且与TAZ表达具有显著的正相关性,高表达USP14预示着患者的预后更差;USP14特异性抑制剂IU1在体内外均可抑制胰腺癌细胞的增殖以及肝转移。