«Мы обнаружили, что фермент USP13 стабилизирует белок PTEN, обращая вспять процесс, который маркирует различные белки для разрушения протеасомой клетки», — сказал старший автор статьи Ли Ма, доктор философии, доцент кафедры экспериментальной радиационной онкологии.«USP13 также подавляет образование опухолей и гликолиз через PTEN», — сказал Ма. Гликолиз — это путь метаболизма глюкозы, от которого опухоли стремятся развиваться и расти.
После установления взаимосвязи в клеточных линиях и экспериментах на мышиной модели, команда обнаружила, что низкие уровни USP13 в опухолях груди человека коррелируют с более низкими уровнями PTEN. Оба белка в большей степени присутствовали в нормальной ткани груди.
PTEN регулирует рост и деление клеток. Он также подавляет передачу сигналов по молекулярному пути AKT, который участвует в выживании, метаболизме и росте клеток и часто является сверхактивным при раке человека.
Это открытие позволяет по-новому взглянуть на дефицит PTEN и способы его устранения. Ма отметил, что вероятным ключом к возможному лечению будет идентификация онкогенов, которые подавляют USP13 в раковых клетках, или поражение целей, обычно контролируемых PTEN.
«В нашей статье мы показали, что потеря USP13 приводит к потере PTEN и активации передачи сигналов AKT, и что обработка линии клеток рака молочной железы ингибитором AKT MK-2206 может устранить эффект потери USP13 на стимулирование пролиферации опухолевых клеток. ", — сказала Ма. MK-2206 активно тестируется в клинических испытаниях против различных видов рака в MD Anderson и других местах, включая распространенный рак груди.
Одни только генетические дефекты не объясняют отсутствие PTEN«Обоснование нашей работы состоит в том, что, несмотря на частые генетические изменения, наблюдаемые в гене PTEN при раке человека, потеря белка PTEN наблюдается в гораздо более высоком проценте опухолей человека», — сказал Ма. «Например, примерно 5 процентов ненаследственных опухолей молочной железы несут мутации гена PTEN, но потеря белка PTEN фактически регистрируется почти в 40 процентах опухолей молочной железы».Это предполагает, по словам Ма, что регуляция PTEN после экспрессии гена или после его трансляции в белок «может вносить существенный вклад в развитие рака груди у человека».
Ма и его коллеги сосредоточились на убиквитилировании, процессе, который регулирует белки, присоединяя к ним молекулы, называемые убиквитинами. Когда к белку присоединяется более одного убиквитина, образуется цепь, которая одновременно является мишенью и ручкой для протеасомы — белкового комплекса, который расщепляет белки и перерабатывает их части для другого использования.Предыдущие исследования выявили несколько белков, которые присоединяют убиквитины к PTEN, чтобы инициировать его разрушение.
Не было обнаружено ничего, что полностью изменило бы этот процесс для PTEN.Прослушивание 30 DUB, чтобы найти одного защитника PTENКоманда провела скрининг 30 известных деубиквитилирующих ферментов (DUB). Из них USP13 был примечателен своей способностью стабилизировать PTEN путем прямого связывания с ним и удаления убиквитинов.
Серия экспериментов показала, что сверхэкспрессия USP13 в клетках рака груди:Повышенная экспрессия PTEN и уменьшение размножения клеток и их превращения в злокачественное состояние.Снижение передачи сигналов AKT, способствующих развитию рака.
Не оказывал эффекта на раковые клетки, лишенные гена PTEN.Команда также подтвердила, что USP13 удаляет убиквитины из PTEN. Подавление экспрессии USP13 утроило полиубиквитилирование PTEN, экспрессия USP13 уменьшило его на 65 процентов. Подавление USP13 в клетках рака груди увеличивало размножение и рост клеток, в то время как восстановление PTEN или USP13 полностью обращало эффект.
Более низкий USP13, более крупные опухоли у мышейУ мышей, которым имплантирована линия клеток рака молочной железы с истощенным USP13, наблюдалось 2,5-кратное увеличение объема опухоли и 3,5-кратное увеличение веса опухоли за 65 дней по сравнению с контрольной группой.Ма и его коллеги также проанализировали USP13 и PTEN, используя микроматрицы ткани прогрессирования рака груди человека из Национального института рака.
Более низкие уровни PTEN были обнаружены в 152 из 206 опухолей (73,8 процента) и более низкие уровни USP13 в 83 из 201 опухолей (41,3 процента).Из 83 опухолей с низким USP13 73 (88 процентов) также имели низкий PTEN.
В нормальной ткани груди только 31,8% имели низкие уровни PTEN; 13,2% имели низкий USP13.«Наши будущие исследования направлены на определение физиологической функции USP13 и того, как экспрессия USP13 теряется при раке человека», — сказал Ма.