責編 | 酶美
透明細胞型腎癌（clear cell renal cell carcinoma, ccRCC）是腎細胞癌中最常見的類型，該型以抑癌基因VHL的突變/缺失為最主要特徵。VHL突變/缺失的直接後果即低氧誘導因子α （Hypoxia inducible factor α, HIFα）在細胞中過量累積導致細胞發生一系列改變。細胞中有兩類HIFα：HIF1α和HIF2α，其中HIF2α為公認的ccRCC驅動因素。靶向HIF2α能夠抑制腎癌細胞的生長，最近開發出的小分子HIF2α抑制劑PT2385也已進入臨床試驗。當前人們對VHL通過識別羥基化的HIF2α並調控其泛素化降解過程已經了解得比較清楚，但對HIF2α是否存在去泛素化過程仍然不了解。
近日，德州大學西南醫學中心張青團隊在PNAS雜誌上發表了題為USP37 promotes deubiquitination of HIF2α in kidney cancer 的研究論文。該工作鑑定出去泛素酶USP37可以調控HIF2α泛素化，降低USP37表達能夠顯著降低腎癌細胞中HIF2α蛋白水平並在體外和體內實驗中抑制癌細胞增殖，從而提出USP37可以作為ccRCC的潛在治療靶點。
研究人員首先收集了包含60個去泛素酶基因的過表達文庫，通過逐一檢測初步確定了若干與HIF2α有相互作用的去泛素酶。再進一步觀察HIF2α蛋白水平的變化，發現USP37過表達能夠明顯上調HIF2α蛋白水平。進而構建了酶活缺失的USP37突變體，發現失活的USP37不能調節HIF2α水平。對應地，HIF2α的泛素化分析表明過表達USP37能夠明顯降低HIF2α的泛素化水平，而失活的USP37不具有這個功能。接著作者在多個腎癌細胞系中做了USP37功能缺失實驗，通過siRNA，shRNA及CRISPR/Cas9等多種手段敲減USP37表達，均可以觀察到HIF2α蛋白減少及其靶基因Cyclin D1、NDRG1表達水平下調。進一步分析表明在USP37缺失條件下，HIF2α的泛素化水平明顯升高，蛋白降解速率明顯加快。以上部分從正反兩方面說明了USP37對HIF2α蛋白泛素化水平及降解過程的調控功能。值得一提的是，敲減實驗所用均為VHL缺失的細胞系，這表明細胞中還存在其它E3泛素連接酶能夠降解HIF2α。
研究人員還從全基因組水平比較了HIF2α缺失與USP37缺失對基因表達譜的影響。通過整合分析受HIF2α調節的基因，啟動子區與HIF2α有結合的基因以及受到USP37敲減影響的基因，發現HIF信號的確是受USP37激活的信號通路之一。而在鑑定到的76個HIF2α的直接靶基因中，有44個也同時受USP37的激活，並且受二者的調控非常相似。進一步說明USP37的敲減可以起到類似直接抑制HIF2α的作用。
接著研究人員檢測了USP37敲減對癌細胞增殖的影響，發現不論2-D還是3-D培養條件下USP37缺失都能夠抑制多種腎癌細胞的增殖。利用原位腎癌動物模型證明了抑制USP37表達能夠顯著抑制腎癌細胞體內生長和轉移，在生成的腫瘤中也觀察到HIF2α本身及其靶基因表達均明顯下調。來自病人的腫瘤組織樣本中也能觀察到USP37表達水平升高。綜合以上發現，研究人員提出USP37可以作為ccRCC的潛在治療靶點。
華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院超聲影像科主治醫師洪愷和西南醫學中心博士後胡連鑫為本研究工作共同第一作者。西南醫學中心博士後Chengheng Liao, 北卡羅來納大學教堂山分校的合作者劉喜娟、Jeremy M. Simon，Travis S. Ptacek，Xinnan Zheng, Albert S. Baldwin等也在該研究工作中做出了重要貢獻。
原文連結：
https://www.pnas.org/content/early/2020/05/26/2002567117
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