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Cell Reports揭示RAS家族首个去泛素化酶，为治疗耐药性NSCLC提供新策略

11月14日

编译：肿瘤资讯

来源：肿瘤资讯

RAS蛋白家族包括HRAS、NRAS和KRAS，它们在细胞信号传导中发挥关键作用。RAS基因突变导致蛋白持续激活下游信号通路，促进肿瘤生长。其中KRAS突变是非小细胞肺癌（NSCLC）中最常见的致癌驱动基因之一。KRAS G12C突变抑制剂Sotorasib（AMG510），Adagrasib，氟泽雷塞和格索雷塞的批准上市（其中氟泽雷塞和格索雷塞仅在中国获批上市），为KRAS G12C突变型NSCLC病人提供了治疗机会。然而，除了G12C突变外，在NSCLC患者中还有其他致癌KRAS突变^[1]。由于KRAS G12C突变抑制剂的靶点单一，因此其疗效可能会因耐药性的出现而受到影响。
2024年11月4日，北京大学深圳研究生院黄昊团队在期刊《Cell Reports》上发表了题为“USP7去泛素化KRAS并促进非小细胞肺癌^[2]”的研究论文。研究结果表明，USP7是调节RAS蛋白稳定性的关键去泛素化酶，并在细胞水平和小鼠模型中评估了USP7抑制剂治疗KRAS耐药NSCLC的疗效，证明了靶向USP7是克服NSCLC中KRAS抑制剂耐药的一种有前途的策略。

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USP7与KRAS相互作用的发现及其去泛素化功能的验证

研究者首先利用免疫沉淀结合质谱（IP-MS）分析携带KRAS-G12C突变NSCLC细胞，发现USP7是与KRAS结合的去泛素化酶之一，使用共免疫沉淀（coIP）和Western Blot确认了USP7和KRAS之间的直接结合。并通过细胞实验和体外NMR、等温滴定量热法（ITC）等表征技术揭示了USP7与KRAS之间的互作模式，并利用AlphaFold 2和分子动力学实验提供相互作用结构模型。
体外去泛素化实验证实，USP7的TRAF-CD结构域能够以浓度依赖性的方式去泛素化KRAS，因此确认USP7是KRAS的真正去泛素化酶（图1），并且USP7可以与所有RAS蛋白亚型相互作用并使其去泛素化。此外，该团队证实了USP7可以直接调控KRAS的第147赖氨酸位点上的K48链多聚泛素化。

图1.png 图1 USP7通过去泛素化稳定KRAS的示意图

USP7和KRAS在NSCLC患者中的过表达及其相关性

通过免疫组化（IHC）染色分析NSCLC患者组织，发现USP7和KRAS在NSCLC组织中的高表达率分别为46%和76%，并在肺癌组织中呈现显著正相关。患者生存分析显示，高表达USP7或KRAS的患者生存率显著低于低表达水平的患者。在KRAS敲除的A549细胞中重新引入野生型（WT）KRAS或KRAS-K147R，发现USP7能够增强WT A549细胞和KRAS敲除A549细胞的增殖，尤其在WT KRAS A549细胞中效果更明显。因此，USP7-KRAS轴可能在肺癌的发展和进展中扮演关键角色，针对这一轴的治疗策略可能成为NSCLC的新疗法。

NSCLC中USP7抑制剂和KRAS G12C抑制剂联用具有协同抗肿瘤作用

为了深入研究靶向USP7在KRAS突变的NSCLC治疗中的作用，研究者建立了KRAS G12C表达的NSCLC细胞系的AMG510耐药株（AMGR）。USP7抑制剂HBX41,108或GNE-6776单独或与AMG510联用都能更有效地抑制AMGR细胞的增殖。在小鼠模型中，AMG510和GNE-6776单独使用均能抑制肿瘤生长，而联合使用效果更明显，且治疗过程中小鼠体重仅轻微下降（图2）。研究结果表明，USP7抑制剂单独或与AMG510联合使用，可能是抑制NSCLC细胞增殖和克服AMG510耐药的有效治疗策略，尤其对KRAS-G12C突变的NSCLC。

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图2 NSCLC中USP7和KRAS G12C抑制剂联合具有协同抗肿瘤作用

结论及展望

该研究揭示了USP7通过去泛素化来调节RAS家族蛋白的稳定性，从而激活RAS下游信号通路并促进癌症的发生和进展（图3）。鉴于USP7能够无差别地去泛素化所有RAS蛋白家族成员，USP7抑制剂可能为携带KRAS、HRAS或NRAS致癌突变的癌症提供治疗益处。因此，KRAS抑制剂与USP7抑制剂的联合使用为治疗KRAS抑制剂耐药的癌症（包括但不限于NSCLC）提供了新的策略。该研究结果对于癌症病理学研究和开发有效治疗干预措施具有重要意义。

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图3 USP7去泛素化KRAS促进NSCLC的分子机制及KRAS耐药NSCLC的药物联用策略

参考文献

1. Karachaliou, N., Mayo, C., Costa, C., Magrı ́, I., Gimenez-Capitan, A., Molina-Vila, M.A., and Rosell, R. (2013). KRAS mutations in lung cancer. Clin. Lung Cancer 14, 205–214. https://doi.org/10.1016/j.cllc.2012.09.007.
2. Huang B, Cao D, Yuan X, Xiong Y, Chen B, Wang Y, Niu X, Tian R, Huang H. USP7 deubiquitinates KRAS and promotes non-small cell lung cancer. Cell Rep. 2024 Nov 4;43(11):114917. doi: 10.1016/j.celrep.2024.114917. Epub ahead of print. PMID: 39499616.

责任编辑：肿瘤资讯-明小丽
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