学术报告：Otulin通过调控Wnt/β-catenin信号通路介导三阴性乳腺癌治疗耐药机制

作者及发表信息
本研究由Wei Wang和Zhao-Hui Wu团队完成，作者单位包括美国田纳西大学健康科学中心的放射肿瘤学系、病理与实验室医学系以及癌症研究中心。论文发表于2020年9月的《Molecular & Cellular Oncology》期刊（Volume 7, Issue 6, DOI: 10.¹⁰⁸⁰⁄_23723556.2020.1825904）。

学术背景
Wnt/β-catenin信号通路在胚胎发育和成体组织稳态中发挥核心作用，但其异常激活与多种癌症（包括三阴性乳腺癌TNBC）的发生和耐药性密切相关。化疗和放疗是TNBC的主要治疗手段，但DNA损伤治疗常伴随Wnt/β-catenin通路的激活，导致肿瘤细胞耐药。然而，DNA损伤如何激活该通路的机制尚不明确。本研究旨在揭示Otulin（一种特异性切割线性泛素链的去泛素化酶）在DNA损伤诱导的Wnt/β-catenin激活及TNBC耐药中的作用机制。

研究流程与实验设计

1. Otulin与Wnt/β-catenin激活的关联性验证

   • 研究对象：TNBC细胞系及小鼠模型。
     
   • 实验方法：通过基因毒性药物（如阿霉素Dox）和电离辐射处理细胞，检测β-catenin的稳定性和核转位。
     
   • 关键发现：Otulin缺失显著抑制DNA损伤诱导的β-catenin激活，且该作用不依赖Wnt受体LRP5/6和Dvl蛋白，提示Otulin作用于受体下游。
     

2. Otulin催化活性与β-catenin线性泛素化的调控

   • 实验设计：筛选β-catenin上17个已知泛素化位点，发现K133位点是线性泛素化的关键位点。
     
   • 机制解析：Otulin通过切割M1型线性泛素链，减少β-catenin与SCFβ-TrCP E3连接酶的相互作用，从而抑制K48型泛素化介导的β-catenin降解。
     

3. DNA损伤诱导Otulin磷酸化的机制

   • 激酶筛选：通过siRNA酪氨酸激酶亚库筛选，发现Abl1（Abl原癌基因1）是Otulin Tyr56磷酸化的关键激酶。
     
   • 验证实验：Abl1抑制剂或DNA-PK（DNA依赖性蛋白激酶）抑制剂可阻断Otulin磷酸化，证实DNA-PK-Abl1-Otulin轴在DNA损伤响应中的作用。
     

4. Otulin在肿瘤干细胞（CSCs）和临床预后中的意义

   • 功能实验：抑制Otulin或Wnt信号可增强TNBC异种移植模型对化疗的敏感性。
     
   • 临床数据：乳腺癌患者中Otulin高表达与较短的总生存期（OS）和无病生存期（DFS）显著相关。
     

主要结果与逻辑关联
- 结果1：DNA损伤通过Abl1依赖的Otulin磷酸化，解除Otulin与线性泛素组装复合体（LUBAC）的结合，促进Otulin与β-catenin的相互作用。
- 结果2：Otulin切割β-catenin的线性泛素链，减少其K48泛素化，从而稳定β-catenin并激活下游转录。
- 结果3：该机制在TNBC中驱动化疗耐药，且Otulin表达水平与患者不良预后相关。
- 逻辑链条：DNA损伤→DNA-PK激活Abl1→Otulin Tyr56磷酸化→Otulin-β-catenin结合增强→线性泛素化减少→β-catenin稳定→Wnt信号激活→耐药性产生。

研究结论与价值
1. 科学价值：首次阐明Otulin通过调控β-catenin线性泛素化介导DNA损伤诱导的Wnt信号激活，填补了DNA损伤响应与表观调控的机制空白。
2. 应用潜力：Otulin可作为TNBC治疗的新靶点，选择性抑制基因毒性应激下的Wnt信号，避免全身性Wnt抑制剂的不良反应。
3. 临床意义：Otulin表达水平或成为TNBC化疗耐药和预后的生物标志物。

研究亮点
- 创新性发现：揭示线性泛素化动态调控β-catenin稳定性的新机制。
- 方法学特色：结合激酶抑制剂库筛选与位点特异性突变验证，明确Abl1-Otulin-β-catenin信号轴。
- 转化医学意义：提出“靶向Otulin联合化疗”的TNBC治疗新策略。

其他有价值内容
研究还提示Otulin可能通过维持肿瘤干细胞（CSCs）特性促进耐药，未来需进一步验证Otulin在CSCs干性调控中的作用。此外，DNA-PK-Abl1-Otulin通路的发现为其他DNA损伤相关疾病（如放射抵抗性肿瘤）提供了研究思路。