去泛素化酶USP50调控EZH2稳定性在食管癌侵袭转移中的功能和分子机制研究

Metastasis is a major cause of death in patients with esophageal cancer. Deubiquitinating enzymes are widely involved in the process of tumorigenesis, progression and metastasis through regulating deubiquitin of key proteins, and become very promising anti-tumor targets. However, there is currently no systematic study of deubiquinases in esophageal cancer metastasis. In the early stage, we established a deubiquitination enzyme screening platform that utilize in vitro invasion ability in esophageal cancer cells. And after systematically screening 87 deubiquitinating enzymes, USP50 was found significantly promote the invasiveness of esophageal cancer cells. Using TAP protein purification combined with mass spectrometry analysis, EZH2 was found to be a potential substrate for USP50. It was also revealed that EZH2 plays an important role in the process of promoting esophageal cancer metastasis under the regulation of USP50. In this study, we plan to explore the specific mechanism of EZH2 deubiquitination and protein stability under USP50 regulation. Then we plan to clarify the important role of USP50-EZH2 regulatory axis in the metastasis of esophageal cancer in vitro and in vivo, and explore its potential value as a prognostic marker for esophageal cancer. Finally we are using computer-aided drug screening platform to find small molecule inhibitors of USP50 and explore the possibility of clinical transformation. This project will provide new ideas for the treatment of metastatic esophageal cancer.

晚期转移是造成食管癌患者死亡的重要原因。去泛素化酶通过对底物的去泛素化调节参与肿瘤发生发展和转移，是非常理想的抗肿瘤靶点，但是目前缺乏其在食管癌转移中发挥功能的系统研究。我们前期搭建了一套利用体外侵袭能力实验筛选促进食管癌细胞侵袭能力的去泛素化酶筛选平台，对87种去泛素化酶进行了系统的筛选，发现USP50能显著促进食管癌细胞侵袭。通过TAP蛋白纯化联合质谱分析，我们发现EZH2是USP50的潜在底物，并初步揭示了EZH2在USP50促进食管癌转移中发挥重要作用。基于以上研究基础，本项目将深入探索USP50调节EZH2去泛素化和蛋白质稳定性的具体机制，研究USP50-EZH2调控轴在食管癌转移中的重要作用，并分析其作为食管癌预后判断标记的潜在价值，最后利用计算机辅助药物筛选平台筛选针对USP50的小分子抑制剂，并探索进行临床转化的可能性。本项目将为食管癌转移的治疗提供新的思路。

泛素-蛋白酶体途径是细胞内蛋白质降解的主要途径。E3泛素连接酶和去泛素化酶等泛素相关基因通过调控肿瘤相关蛋白的泛素化修饰，广泛参与肿瘤的发生发展。在食管癌中，多种去泛素化酶和E3连接酶参与食管癌发生，发展和转移等过程。研究这些泛素相关基因的表达情况，能够反映食管癌的发生发展的机制和预后情况，同时开发有潜力的食管癌化疗治疗靶点，为解决食管癌治疗难、预后差等临床问题提供理论依据。本研究使用生物信息学和分子细胞生物学实验等手段，研究了食管癌发生发展中的调控网络以及去泛素化酶等泛素相关基因在食管癌预后中的价值；研究了泛素相关基因及其相互作用网络中的非编码RNA在食管癌等肿瘤中的作用，提交至数据库；并探索了天然小肽在食管癌临床治疗中的潜在价值，综合整理了小肽数据库，为探索食管癌化疗的新方向，解决食管癌缺乏有效的靶向治疗方法等临床问题提供了理论基础和数据资源；此外，基因组中的移动元件插入可以影响基因包括泛素相关基因等肿瘤相关基因的表达，我们研究了人类基因组中与肿瘤等复杂疾病发生发展相关的基因组元件，形成了可移动原件插入资源库，为研究包括食管癌在内的人类肿瘤的复杂遗传学病因提供了基因组移动原件相关的数据基础。本研究为理解食管癌的复杂机制做出了贡献，并为食管癌的预后筛查和化疗药物开发提供了理论基础。