去泛素酶USP20稳定DNA错配修复蛋白MSH6抑制膀胱癌发生的分子机制

Bladder cancer is one of the most common malignancies with high recurrence and mortality in the male urinary system. The molecular mechanisms of bladder cancer development remain poorly understood and no effective therapeutic is available for bladder cancer. It is well documented that many tumors are functionally deficient in one or more DNA repair pathways. However, the mechanism of high somatic mutation rate occurs in bladder cancer remains unclear. In our screen experiments, we found deubiquitinase USP20 was down regulated in bladder tumor cells and correlated with the patients' prognosis. In addition, we also demonstrated that USP20 could interact with mismatch repair protein MSH6 and stabilize MSH6. Thus, we propose the hypothesis that USP20 contributes to the development and progression of bladder cancer through regulating DNA mismatch repair pathway. In this project, we will combine RNA interference and RNA sequencing to identify the novel functions of USP20 in the regulation of bladder cancer. We will demonstrate the detailed roles and regulatory mechanisms of USP20 in bladder cancer. Our research will provide valuable insights into the DNA repair pathways and bladder tumorgenesis, and pave the way to the potential future applications of USP20 in the treatment of bladder cancer.

膀胱癌是男性泌尿系统常见的恶性肿瘤之一，在世界范围内具有较高的发病率和致死率，目前关于其发生的机制还不明确。研究表明，DNA损伤修复途径的改变与肿瘤的发生密切相关，而关于膀胱癌细胞中大量的体细胞突变产生的机制仍不清楚。在前期研究中，我们发现去泛素酶USP20在膀胱肿瘤细胞中表达下调，并与病人的预后相关。进一步研究发现，USP20与错配修复蛋白MSH6存在相互作用并稳定MSH6。由此，我们提出了USP20通过调控DNA错配修复抑制膀胱癌发生的假说。本项目将深入探究USP20在膀胱癌细胞的生长、迁移、侵袭和凋亡中的调控作用，及USP20对错配修复的影响，从而回答USP20是如何通过影响错配修复抑制膀胱癌发生这一关键科学问题。本项目将阐明USP20抑制膀胱癌发生的分子机制，从而为靶向药物和疗法的开发指明方向，具有重要的科研和临床意义。

膀胱癌是泌尿系统中最常见的恶性肿瘤之一，但目前关于膀胱癌的发病和复发机制尚不明确。越来越多证据表明，泛素化等蛋白翻译后修饰及RNA m6A修饰在许多生物学功能中起到至关重要的作用,其调控异常与癌症的进展有关,但在膀胱癌中的调控机制还不清楚。在本项目中，我们系统研究了去泛素化酶USP20, OTUD7B及m6A修饰相关蛋白FTO,YTHDF2在膀胱癌发生发展中的调控作用。通过构建表达载体和稳定表达/敲低USP20, OTUD7B和YTHDF2的细胞系，我们明确了三个修饰相关酶在膀胱癌中的调控作用。机制上，我们发现（1）去泛素酶USP20在膀胱癌低表达，且与肿瘤的分级与复发及患者的预后相关；过表达USP20抑制了膀胱癌细胞迁移及侵袭；RNA-seq结果显示USP20促进抗病毒及干扰素信号，同时抑制MYC靶基因相关信号；(2)m6A去甲基化酶FTO在膀胱肿瘤中与病人的预后呈显著相关。在膀胱癌细胞系敲低FTO基因能显著抑制细胞迁移和增殖，过表达FTO则促进细胞的增殖和克隆形成能力。通过转录组测序和m6A测序发现，FTO通过调控MYC的m6A修饰干预MYC的mRNA稳定性进而影响MYC的表达。通过对去泛素酶家族蛋白筛选，我们鉴定到去泛素酶OTUD7B调控FTO蛋白稳定性，从而间接调控MYC表达，促进膀胱癌细胞增殖；（3）YTHDF2 与 RIG-I mRNA 的编码序列结合，并以 m6A 依赖性方式介导其降解。 RIG-I的敲低抑制细胞凋亡并促进BLCA细胞的增殖。缺失RIG-I 也恢复了由 YTHDF2 缺陷消除的表型。此外，YTHDF2 缺陷细胞构建的原位移植膀胱癌模型中，先天免疫反应激活，促进 CD8+ T 淋巴细胞募集到肿瘤部位和尿路上皮；因此，靶向 YTHDF2 可能对卡介苗免疫疗法有益。我们的研究表明 YTHDF2 在 BLCA 中是一个致癌基因，而RIG-I 是肿瘤抑制子。这些发现突出了 BLCA 中 m6A 修饰的重要功能，并暗示 YTHDF2 可以作为 BLCA 治疗的潜在靶点。以上工作发现了天然免疫信号通路在膀胱癌发生发展中的作用，为膀胱癌免疫治疗药物的开发提供科学依据。