文献分享｜UBR1通过单泛素化稳定YAP促进未分化甲状腺癌进展

摘要

目的：未分化甲状腺癌（ATC）是一种高度侵袭性且缺乏有效治疗手段的恶性肿瘤。Yes相关蛋白（YAP）是Hippo通路的关键效应因子，在甲状腺癌发生中至关重要。然而，YAP在ATC中异常表达的上游调控机制尚不完全清楚。

方法：通过泛素化相关酶siRNA筛选，鉴定出UBR1是ATC细胞中YAP的稳定因子。随后利用分子生物学、细胞生物学及动物模型等方法，探究UBR1对YAP的调控机制及其在ATC进展中的功能。

结果：UBR1缺陷会降低YAP蛋白水平及其靶基因（CTGF, CYR61, ANKRD1）表达。UBR1直接与YAP相互作用，通过促进其K0连接的单泛素化，竞争性抑制其K48连接的多聚泛素化，从而延长其蛋白半衰期。UBR1敲低在体外抑制了ATC细胞的增殖和迁移，在体内异种移植瘤模型中也抑制了肿瘤生长。此外，外源性YAP表达可部分逆转UBR1缺失对ATC细胞增殖和迁移的抑制作用。

结论：本研究表明，UBR1通过单泛素化依赖的方式直接与YAP相互作用并稳定其蛋白，进而促进ATC肿瘤发生，提示UBR1可能是ATC治疗的潜在靶点。

关键词：未分化甲状腺癌，UBR1，YAP，单泛素化，蛋白稳定性，肿瘤发生

核心内容

研究背景与意义

ATC虽然罕见，但侵袭性极强，占甲状腺癌相关死亡率的一半以上，目前缺乏有效疗法，预后极差。

Hippo通路关键效应因子YAP的异常激活在多种癌症中常见，并与ATC的发生发展及化疗抵抗密切相关。

YAP的蛋白稳定性受到泛素化等翻译后修饰的精细调控，但具体机制，尤其是在ATC中，尚待深入探索。

主要发现

鉴定UBR1为YAP新型稳定因子：通过siRNA筛选，发现E3泛素连接酶UBR1的下调能显著降低YAP蛋白水平，但不影响其mRNA，提示其为转录后调控。

UBR1与YAP直接相互作用：免疫共沉淀和细胞组分分离实验证实UBR1与YAP在细胞质中直接结合。

阐明分子机制：单泛素化稳定YAP：

UBR1缺失通过蛋白酶体途径加速YAP降解。

UBR1过表达增加YAP的K0连接单泛素化，同时减少其总泛素化和K48连接的多聚泛素化。

这表明UBR1通过促进YAP的单泛素化，竞争性抑制其导致降解的多聚泛素化，从而稳定YAP蛋白。

证实UBR1的促癌功能依赖YAP：

UBR1敲低显著抑制ATC细胞体外增殖、迁移、侵袭以及体内成瘤能力。

UBR1的过表达则产生相反效果，促进细胞恶性行为。

关键挽救实验证明，重新引入外源性YAP能够逆转UBR1缺失所带来的抑制效应，明确了UBR1的功能主要通过调控YAP实现。

研究流程

筛选与鉴定：使用包含32个泛素化相关酶的siRNA文库在ATC细胞（CAL62）中进行筛选，发现UBR1敲低最显著降低YAP蛋白。

机制探究：

相互作用验证：通过免疫荧光共定位、免疫共沉淀（Co-IP）验证UBR1与YAP的直接结合及亚细胞定位（主要胞质）。

稳定性调控：使用蛋白酶体抑制剂MG132和蛋白合成抑制剂放线菌酮，结合泛素化实验，证明UBR1通过抑制多聚泛素化、促进单泛素化来稳定YAP。

功能验证：

体外实验：采用CCK-8、Edu、克隆形成、伤口愈合、Transwell实验，验证UBR1敲低/过表达对细胞活力、增殖、迁移、侵袭的影响。

体内实验：构建裸鼠皮下移植瘤模型，证实UBR1稳定敲低可抑制肿瘤生长，且瘤内YAP蛋白水平下降。

挽救实验：在UBR1敲低的细胞中重新表达YAP，观察其对细胞恶性表型的恢复情况，确认YAP的下游关键作用。

技术方法：包括细胞培养、质粒转染、siRNA干扰、慢病毒包装、RT-qPCR、Western Blot、免疫荧光、Co-IP、体外功能实验、动物模型等。

总结与展望

总结：
本研究首次系统地揭示了一条新的调控ATC进展的分子通路：E3泛素连接酶UBR1通过直接结合YAP，催化其发生单泛素化修饰，这种修饰非但不导致YAP降解，反而竞争性地抑制了其被K48连接的多聚泛素化标记和后续的蛋白酶体降解途径，从而显著稳定了YAP蛋白水平。稳定的YAP进入细胞核驱动下游促癌基因（如CTGF, CYR61, ANKRD1）的表达，最终促进ATC细胞的增殖、迁移和肿瘤生长。

研究意义与展望：

理论意义：丰富了我们对YAP蛋白稳定性调控网络的认识，特别是揭示了E3连接酶通过"单泛素化稳定蛋白"这一非经典功能在癌症中的作用。

转化潜力：UBR1被确定为ATC的一个新的潜在治疗靶点。针对UBR1-YAP相互作用界面或UBR1酶活性的抑制剂，可能为目前缺乏有效疗法的ATC提供新的治疗策略。

未来方向：

开发并验证靶向UBR1的小分子抑制剂。

进一步探究UBR1与其他已知调控YAP的E3连接酶（如β-TrCP）之间的相互关系或平衡。

在更多ATC临床样本中验证UBR1表达与患者预后及YAP激活状态的相关性。

探索将UBR1抑制剂与现有化疗或其他靶向药物联合使用的协同治疗效果。

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IF3.8

文章标题

UBR1 promotes anaplastic thyroid carcinoma progression via stabilizing YAP through monoubiquitylation

作者：

Xia Min, Liang Chen, Yuan Yu, Luo Jiang, Zeng Yuxin, Zhang Mini, Tang Jiawen, Jiang Ziyu, Gong Yan, Xie Conghua

DOI：

10.1038/s41598-024-70458-8；

发表期刊：

Scientific Reports

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