利用人源去泛素化酶表达文库筛选p53热点突变体的去泛素化酶

Approximately 50% of human cancers harbor mutations in the tumor suppressor gene p53. Several p53 “hotspot” mutants exhibit gain-of-function oncogenic activities and can confer metastatic ability and drug resistance. While wild-type p53 protein has a short half-life, growing evidence has revealed that mutant p53 protein is stabilized in tumors. In this project, we propose to investigate innovative strategy to target the stabilized hotspot mutant p53. By screening a human deubiquitinase library constructed by our lab, we will identify the deubiquitinase for hotspot mutant p53. Destabilization of mutant p53 protein by targeting its deubiquitinase will likely be effective for tumors addicted to mutant p53. Thus, if successful, this project will pave the way for treating p53-mutated cancers.

肿瘤病人中抑癌基因p53的突变率高达50%左右，其中几种p53蛋白热点突变体具有获得性原癌功能，能促进肿瘤转移，并赋予其药物抵抗特性。野生型p53蛋白其半衰期短暂，但越来越多证据表明在肿瘤中突变型p53蛋白表达稳定。本项目拟针对肿瘤中高度稳定的p53蛋白热点突变体进行靶向研究，通过筛选前期实验构建的人源去泛素化酶表达文库，鉴定出p53蛋白热点突变体的去泛素化酶。利用干扰该去泛素化酶表达或者活性的方式促进p53热点突变体的降解，进而诱发肿瘤细胞对p53热点突变体的成瘾性依赖，为治疗具有p53热点突变体的肿瘤提供新的思路与靶点。

p53是一个转录因子，可调节参与细胞周期进程、DNA 损伤反应、新陈代谢和细胞凋亡的基因。p53功能的丧失通常与细胞不受控制的增殖、基因组不稳定性增加和恶性转化有关。p53突变发生在超过50%的人类恶性肿瘤中，是癌症中最常见的基因改变。除了失去野生型p53的肿瘤抑制功能，许多突变型p53还通过功能获得（GOF）影响其他信号通路促进癌症进展。p53突变体蛋白通常在癌细胞中积累到很高的水平，形成稳定的蛋白质聚集体，激活替代基因表达程序，促进癌症进展和耐药性。鉴于它们在人类癌症中的广泛存在以及在癌症进展中的关键作用，靶向GOF突变型p53已成为一种有吸引力的治疗策略。我们的研究确定了一个以前未知的途径，该途径选择性地调节p53-R175H GOF突变蛋白。首先，我们通过去泛素化酶广谱抑制剂证明了了p53-R175H突变体受到去泛素化酶的调节。接下来利用人源去泛素化酶表达文库筛选并鉴定出p53-R175H突变体特异的去泛素化酶USP20。通过各种生化及分子生物学手段我们证明了USP20对p53-R175H突变体具有特异性去泛素化作用，同时对野生型p53没有调侃作用。敲低USP20后，p53-R175H突变体蛋白水平下降，半衰期缩短，p53野生型蛋白水平不变。随后在结直肠癌细胞中进行了功能验证，敲低USP20后p53-R175H突变结肠癌细胞系生长能力受到显著抑制，p53野生型结肠癌细胞系受到的生长抑制较小。最后通过小鼠皮下成瘤实验，证明USP20敲低后，p53-R175H突变结肠癌细胞系肿瘤形成能力大大下降。综上所述，我们将USP20鉴定为特异性调节p53-R175H突变体蛋白水平的去泛素化酶，并且进行了功能验证，为临床上靶向p53-R175H突变癌症提供了新的治疗靶标。