USP25

Some cancer drugs cause severe side effects because they are not working accurately enough. Biochemists have now discovered why. The small protein ubiquitin is involved in almost every cellular process in our body: it orchestrates the stability and function of the vast majority of proteins. When it binds to other proteins, they are often released for degradation. However, this labelling can also be reversed by special enzymes. The enzyme USP28, for example, is known to stabilise proteins that are important for cell growth and division -- these can also play an important role in cancer growth. In order to reduce the stability of these proteins and thus inhibit cancer growth, inhibitors of USP28 have been developed. These inhibitors, which form the basis of many anti-cancer drugs currently in development, disrupt cell division by blocking the USP28 enzyme. The problem is that they often act not only against USP28 but also against USP25, a closely related enzyme that separates ubiquitin from other proteins and is considered a key protein of the immune system. Further development of USP28 inhibitors into therapeutics that can be used in the clinic is therefore very difficult because of the foreseeable side effects -- ranging from gastrointestinal problems to nerve damage and even autoimmune diseases. Risk of Confusion Between the Two Enzymes Researchers at the University of Würzburg (JMU) have now discovered why inhibitors not only target USP28, but also USP25: "Apparently, there is a high risk of confusion between USP28 and USP25," explains Caroline Kisker, Chair of Structural Biology at the Rudolf Virchow Centre in Würzburg and Vice President for Research and Young Scientists. "We have been able to show that the two enzymes are very similar or even identical in many areas, including precisely where the inhibitors act." As part of her research, the biochemist's team used X-ray crystallography to analyse the structure of USP28 in combination with the three inhibitors "AZ1," "Vismodegib" and "FT206" -- and thus determine the spatial binding site. Further biochemical experiments on USP25 showed that the sites where the inhibitors bind to USP28 and USP25 are identical. "The inhibitors are therefore unable to distinguish where they bind," says Kisker. "This explains the non-specific effect." Discovery Paves the Way for the Development of Precise Inhibitors The new scientific findings provide an important basis for the search for more specific drugs with fewer side effects. Their development is the next major goal of the Würzburg researchers. "Our structural biology data allows us to modify existing inhibitors so that they only work against either USP25 or USP28," says Kisker. "We also want to look for inhibitors that bind to less similar enzyme sites. This will give these molecules greater targeting precision." The research was funded by the German Research Foundation (DFG). The Rudolf-Virchow-Centre in Würzburg The Rudolf Virchow Centre (RVZ) for Integrative and Translational Imaging is an interdisciplinary research centre that focuses on the visualisation of elementary life processes -- from the sub-nano to the macro scale. As a central institution of the University of Würzburg, the centre is currently home to 13 translational research groups and around 100 researchers investigating the molecular causes of health and disease.

本文为转化医学网原创，转载请注明出处 作者：Rainbow 导读： DNA损伤在疾病的肿瘤发生和进展中起着重要作用。DNA修复异常会影响癌症的治疗和预后。 5月27日，同济大学医学院袁健、李昀辉共同通讯在期刊《ADVANCED SCIENCE》上在线发表题为“USP25 Elevates SHLD2-Mediated DNA Double-Strand Break Repair and Regulates Chemoresponse in Cancer”的研究论文， 研究提出了一个机制模型，即USP25在K64位点用K63连接的多泛素链去泛素化和修饰SHLD2，从而促进NHEJ修复，从而降低癌细胞的化学敏感性。然后，研究人员开发了基于破坏USP25-SHLD2结合的策略的肽，并证明肽与化疗药物的组合提高了结肠癌细胞和PDX模型的杀伤效率，这意味着一种潜在的治疗策略，以提高化疗敏感性并实现更好的结果。 https://onlinelibrary-wiley-com.libproxy1.nus.edu.sg/doi/10.1002/advs.202403485 研究背景 01 DNA损伤反应（DDR）系统对于维持基因组完整性和防止DNA损伤至关重要。DDR通路功能障碍导致基因组不稳定，这是肿瘤发生开始和进展的关键驱动力。 DNA 双链断裂（DSB）是最致命的病变，可引发一系列细胞DNA损伤反应。DSBs通过两种主要途径进行修复，即同源重组（HR）和非同源末端连接（NHEJ）。NHEJ通路修复增殖细胞中75%的DSB，并在整个细胞周期中发生。屏蔽DNA末端是启动DSB NHEJ修复的核心过程。最近的报道已将shieldin复合物确定为53BP1相关活性的新效应子，可促进NHEJ修复并限制DNA末端切除。shieldin复合物由C20orf196（SHLD1）、FAM35A（SHLD2）、CTC-534A2.2（SHLD3）和REV7组成，SHLD2是该复合体中的关键调节因子。SHLD2的N端与REV7结合，促进SHLD2募集到DSB。SHLD2的C末端与ssDNA末端结合，通过与EXO1和DNA2竞争来防止DNA末端的切除。SHLD2对于促进NHEJ和抗体类别开关重组（CSR）至关重要。SHLD2的高表达与乳腺癌患者的不良预后相关。然而，对控制SHLD2活性的调控机制知之甚少。 翻译后修饰（PTM）在调节蛋白质功能中起着至关重要的作用。NHEJ通路中关键调节因子的许多PTM已被证明与肿瘤发生和癌症治疗有关。具体来说，ATM对53BP1 N末端的S/T-Q位点进行磷酸化是DNA末端保护和免疫球蛋白类转换重组（CSR）所必需的，促进其与RIF1的相互作用，激活NHEJ修复和癌细胞存活。此外，RNF168对K1268的53BP1泛素化对NHEJ修复、维持基因组稳定性和放射敏感性至关重要。然而，调节SHLD2的PTM尚未得到广泛的表征。 研究发现 02 在这项研究中，证明去泛素化酶USP25促进非同源末端连接（NHEJ），从而促进癌症的化疗耐药性。结果表明，USP25在K64位点使SHLD2去泛素化，从而增强其与REV7的结合并促进NHEJ。此外，USP25缺陷会损害NHEJ介导的DNA修复并降低 USP25 缺陷小鼠的类别转换重组（CSR）。USP25在结肠癌的一个亚群中过表达。USP25的耗竭使结肠癌细胞对IR、5-Fu和顺铂敏感。TRIM25也被鉴定为一种E3连接酶，负责降解USP25 。TRIM25的下调导致USP25水平升高，进而诱导结肠癌细胞的化疗耐药性。最后，在PDX模型中，成功鉴定了一种破坏USP25-SHLD2相互作用的肽，损害了NHEJ并增加了对化疗的敏感性。 总体而言，这些发现揭示了USP25是SHLD2调节NHEJ修复途径的关键效应因子，并表明其作为癌症治疗靶点的潜力。 研究结论 03 综上所述， 研究提出了一个机制模型，即USP25在K64位点用K63连接的多泛素链去泛素化和修饰SHLD2，从而促进NHEJ修复，从而降低癌细胞的化学敏感性。然后，研究人员开发了基于破坏USP25-SHLD2结合的策略的肽，并证明肽与化疗药物的组合提高了结肠癌细胞和PDX模型的杀伤效率，这意味着一种潜在的治疗策略，以提高化疗敏感性并实现更好的结果。 参考资料： https://onlinelibrary-wiley-com.libproxy1.nus.edu.sg/doi/10.1002/advs.202403485 注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门·直播/活动 🕓 上海｜06月14日-16日 ▶ 第六届上海国际癌症大会将于6月14-16日在上海举办，学科交叉，共同推进肿瘤研究与诊治多模态！ 🕓 北京｜09月20日-21日 ▶ 第五届单细胞技术应用研讨会暨空间组学前沿研讨会欢迎您的参与！ 点击对应文字 查看详情

干扰素(IFN)通过诱导干扰素刺激基因(ISGs)参与宿主的抗病毒反应。然而，它们的作用靶点和作用机制尚不清楚。2024年4月13日，武汉大学舒红兵、姚镜、钟波及林丹丹等合作在Cell Reports 在线发表题为“Viral infection and spread are inhibited by the polyubiquitination and downregulation of TRPV2 channel by the interferon-stimulated gene TRIM21”的研究论文，该研究报道了一种ISG， TRIM21，其与髓细胞中的TRPV2通道相互作用并降解，降低其表达并为宿主提供抗病毒感染的保护。此外，病毒感染通过旁分泌和自分泌方式上调TRIM21，下调邻近细胞中的TRPV2，以防止病毒传播到未感染的细胞。同样，Trim21-/-小鼠比Trim21+/+幼崽更容易感染HSV-1和VSV，而Trim21+/+幼崽通过抑制或删除TRPV2来挽救病毒易感性。机制上，TRIM21在Lys295位点催化TRPV2的K48连锁泛素化。TRPV2K295R对病毒感染诱导的TRIM21依赖性泛素化和降解具有抗性，当重组为Lyz2-Cre;Trpv2fl/fl骨髓细胞时，比野生型TRPV2更深刻地促进病毒感染。这些发现表明靶向TRIM21-TRPV2轴是控制病毒向旁观者细胞扩散的有利策略。病毒是严重威胁人类健康和生命安全的绝对细胞“寄生虫”。病毒成功进入宿主细胞是病毒生命周期的关键初始步骤，靶向宿主细胞蛋白干扰病毒进入已成为病毒性疾病的新兴治疗策略。病毒通常劫持宿主细胞膜上的各种受体或离子通道蛋白以进入宿主细胞。例如，在HSV-1进入过程中，由Orail/STIM1介导的钙内流触发TRPC1在细胞膜上积聚，从而促进HSV-1大量进入细胞。此外，已经报道了TRPV2介导的Ca2+通透性控制质膜(PM)的流动性和机械力，以促进病毒进入髓细胞TRPV2是一个多模态离子通道，参与多种生理和病理过程，TRPV2的活性或稳定性通过多种翻译后修饰受到关键调控。最近的研究表明，JAK1-和PTPN1介导的TRPV2在Tyr335/471/525上的相互磷酸化和去磷酸化对其活性和巨噬细胞的吞噬能力起着关键的调节作用，TRPV2的Met528/607氧化增强了其通道功能此外，脂筏相关蛋白flotilin-1与TRPV2通道的表面水平相互作用并维持其水平病毒感染还会诱发一系列广泛的防御机制，以保护宿主细胞免受进一步感染。然而，TRPV2是否以及如何在髓细胞病毒感染过程中受到调节，以及这种调节在抗病毒应答中的意义尚不清楚。入侵的病毒被宿主模式识别受体(PRRs)检测到，触发一系列信号级联，诱导下游基因的表达，包括I型干扰素(IFNs)。I型IFNs以自分泌和旁分泌的方式结合IFNAR1和IFNAR2，激活细胞内激酶(JAK1, JAK2, TYK2)，使转录因子STAT1和STAT2磷酸化。激活的转录因子转位进入细胞核，诱导大量IFNs刺激基因(ISGs)的转录ISGs的产物通过干扰病毒的生命周期、诱导细胞死亡或生长抑制或激活先天和适应性免疫细胞来抑制病毒复制。例如，包括USP25、OTUD4和INKIT在内的多个ISGs可调节prr启动的信号传导并严格调节细胞抗病毒反应。模式图（Credit: Cell Reports）TRIM21是一种ISG，参与多种生理或病理过程，包括癌症、代谢、自噬和抗病毒免疫。TRIM21是一种细胞内Fc受体，与免疫球蛋白包被病毒结合并中和病毒以抑制病毒复制。此外，TRIM21还可调节细胞内PRR介导的信号传导，积极或消极地调节抗病毒反应。TRIM21的PM定位参与细胞抗病毒反应的作用和机制仍有待研究。该研究确定TRIM21是一个与TRPV2相互作用的E3泛素连接酶。TRIM21与TRPV2组成性相互作用，在Lys295位点催化TRPV2的K48连锁泛素化，从而促进TRPV2的蛋白酶体依赖性降解。该研究发现病毒感染通过I型IFNs诱导TRIM21在感染细胞(通过自分泌信号)和旁观者细胞(通过旁分泌信号)中上调，随后导致TRPV2的降解和病毒感染的抑制。此外，与Trim21+/+胎仔相比，Trim21-/-小鼠对HSV-1和VSV感染过敏。Trim21-/-小鼠对HSV-1或VSV感染的这种超敏反应可以通过TRPV2抑制剂SKF96365或髓细胞特异性删除TRPV2来恢复，这表明TRPV2是Trim21在小鼠宿主防御病毒感染中的关键下游靶点。总之，该研究结果强调了TRIM21-TRPV2轴是宿主细胞预防病毒感染的有效策略，并为针对病毒感染相关疾病的治疗干预提供了潜在的靶点。原文链接：https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1016/j.celrep.2024.114095来源：iNature、生物探索识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。