泛素特异性蛋白酶7基因的泛癌分析及其在瘢痕溃疡癌变中的表达

目的探讨泛素特异性蛋白酶7(USP7)在瘢痕溃疡癌变过程中的生物学作用及其临床意义。方法采用回顾性观察性研究结合生物信息学分析方法。从癌症基因组图谱(TCGA)数据库和基因表达综合数据库中获取USP7在肿瘤和/或其对应癌旁正常组织中的RNA表达谱数据,并将RNA测序数据进行log2转化。通过多维度癌症基因集cBioPortal数据库分析USP7基因变异情况,并分析其突变位点。通过TIMER 2.0数据库中“差异表达”模块获得TCGA数据库中肿瘤、癌旁正常组织USP7 mRNA表达情况。使用基因表达谱交互分析2(GEPIA2)数据库分析皮肤黑色素瘤(SKCM)、宫颈鳞状细胞癌(CESC)、肺鳞状细胞癌(LUSC)和头颈鳞状细胞癌(HNSC)中高表达USP7患者与低表达USP7患者的生存率并绘制Kaplan-Meier生存曲线。利用Sangerbox数据库分析USP7在泛癌中的表达与微卫星不稳定性(MSI)或肿瘤突变负担(TMB)的相关性。通过GEPIA2数据库中“相关性分析”模块,评估USP7在泛癌中的表达与5种DNA错配修复基因(MLH1、MSH2、MSH6、PMS2和EPCAM)表达水平和3种必需DNA甲基转移酶(DNMT)——DNMT1、DNMT3A、DNMT3B表达水平的相关性。通过TIMER 2.0数据库中“免疫-基因”模块分析USP7在CESC、HNSC、LUSC和SKCM中表达及其与免疫细胞(B细胞、CD4+T细胞、CD8+T细胞、中性粒细胞、巨噬细胞和树突状细胞)浸润的相关性。利用GEPIA2数据库的“相似基因检测”模块获得与USP7表达模式相似且排名前100的蛋白集。将前述蛋白集与利用STRING数据库获得的与USP7有直接物理结合作用且排名前50的蛋白集进行交集分析。通过DAVID数据库对上述2个蛋白集进行京都基因与基因组百科全书(KEGG)和基因本体论(GO)富集分析。收集2018年10月—2022年10月武汉大学附属同仁医院暨武汉市第三医院病理科有相应临床病理特征的正常皮肤、增生性瘢痕、瘢痕溃疡、瘢痕癌的术后标本,采用免疫组织化学法检测组织中USP7表达情况,样本数为6。对数据行Log-rank检验、单因素方差分析及Bonferroni检验。结果在泛癌中,USP7的主要基因变异类型为突变和扩增,变异频率(>6%)居前3位的肿瘤依次为膀胱尿路上皮癌、SKCM和子宫内膜癌。USP7基因在泛癌中的主要突变为错义突变。在突变频率最高的SKCM中,主要突变类型是USP7_ICP0_bdg结构域的错义突变。USP7 mRNA在乳腺浸润癌、胆管癌、结肠癌、食管癌、HNSC、肾嫌色细胞癌、肝细胞肝癌、肺腺癌、LUSC、前列腺癌和胃癌肿瘤组织中的表达均明显高于其对应的癌旁正常组织(P<0.05),在多形成性胶质细胞瘤、肾透明细胞癌、肾乳头状细胞癌和甲状腺癌中的表达均明显低于其对应的癌旁正常组织(P<0.05);此外,USP7 mRNA在SKCM转移组织中的表达远高于其原发肿瘤组织(P<0.05)。生存曲线显示,在CESC、HNSC、LUSC和SKCM中,高表达USP7患者与低表达USP7患者的存活率比较,差异均无统计学意义(Log-rank P>0.05,风险比分别为1.00、0.99、1.00、1.30)。USP7在结肠癌、结直肠癌、胸腺癌、甲状腺癌中的表达均与TMB呈显著负相关(Pearson相关系数分别为−0.26、−0.19、−0.19和−0.11,P<0.05);USP7在神经胶质瘤、CESC、肺腺癌、混合肾癌、LUSC中的表达均与MSI呈显著正相关(Pearson相关系数分别为0.22、0.14、0.15、0.08和0.14,P<0.05),在结肠癌、结直肠癌、乳腺浸润癌、前列腺癌、HNSC、甲状腺癌和弥漫性大B细胞淋巴瘤中的表达均与MSI呈显著负相关(Pearson相关系数分别为−0.31、−0.27、−0.13、−0.19、−0.16、−0.18和−0.53,P<0.05)。USP7在CESC中的表达与MSH2和MSH6的表达均呈明显正相关(Spearman相关系数分别为0.51和0.44,P<0.05),在HNSC中的表达与EPCAM、MLH1、MSH2、MSH6、PMS2的表达均呈明显正相关(Spearman相关系数分别为0.39、0.14、0.49、0.54和0.41,P<0.05),在LUSC中的表达与EPCAM、MSH2、MSH6和PMS2的表达均呈明显正相关(Spearman相关系数分别为0.20、0.36、0.40和0.34,P<0.05),在SKCM中的表达与EPCAM、MLH1、MSH2、MSH6和PMS2的表达均呈明显正相关(Spearman相关系数分别为0.11、0.33、0.42、0.55和0.34,P<0.05);USP7在CESC、HNSC、LUSC和SKCM中的表达与DNMT1、DNMT3A和DNMT3B的表达均呈显著正相关(Spearman相关系数分别为0.42、0.34和0.22,0.45、0.52和0.22,0.36、0.36和0.22,0.38、0.46和0.21,P<0.05)。USP7在CESC、HNSC、LUSC和SKCM中的表达仅与CD4+T细胞浸润呈显著正相关(Partial相关系数分别为0.14、0.22、0.13、0.16,P<0.05)。与USP7表达模式相似且排名前100的蛋白集中,排名前5的蛋白依次是C16orf72、BCLAF1、UBN、GSPT1、ERI2(Spearman相关系数分别为0.83、0.74、0.73、0.73和0.72,P值均<0.05)。与USP7有直接物理结合作用且排名前50的蛋白集与前述蛋白集的交集仅有1个蛋白,即为甲状腺激素受体相互作用因子12。KEGG富集分析显示,USP7相关基因涉及细胞周期、剪接体、细胞衰老和p53信号通路等。GO富集分析显示,USP7相关基因涉及转录调控、蛋白质泛素化、DNA修复和细胞质模式识别受体信号通路等。临床样本分析显示,USP7在增生性瘢痕(0.35±0.05)、瘢痕溃疡(0.43±0.04)和瘢痕癌(0.61±0.03)中的表达均明显高于正常皮肤(0.18±0.04),P<0.05。结论USP7可能为临床瘢痕溃疡癌变恶化的生物标志物。

USP49抑制IL-1β诱导的软骨退行性改变

目的了解USP49对IL-1β诱导的软骨细胞凋亡及细胞外基质降解的影响。方法首先基于数据库了解USP49在骨关节炎患者中的表达水平。原代培养软骨细胞并鉴定,使用不同浓度的IL-1β预处理软骨细胞,检测USP49基因表达与蛋白水平后,选择合适的IL-1β浓度模拟骨关节炎。使用IL-1β处理构建的USP49过表达软骨细胞,检测软骨细胞凋亡,测定USP49、β-catenin及软骨降解相关蛋白MMP-1、MMP-13表达。结果较正常人样本,USP49在骨性关节炎患者中表达显著降低。原代软骨细胞经不同浓度IL-1β预处理后,USP49表达明显抑制,且随浓度增加,抑制作用增强。USP49过表达可显著减弱IL-1β诱导的细胞凋亡,抑制β-catenin、MMP-1、MMP-13表达。结论USP49可能通过Wnt/β-catenin通路抑制软骨细胞凋亡及细胞外基质降解,减轻IL-1β诱导的软骨退变。

糖尿病神经病理性痛大鼠脊髓背角USP49和FKBP51的表达与作用

目的 研究泛素特异性蛋白酶49(USP49)和FK506结合蛋白51(FKBP51)在糖尿病神经病理性痛(DNP)大鼠脊髓背角中的表达及作用。 方法 SD雄性大鼠通过高糖高脂饮食饲养和腹腔注射1%链脲佐菌素建立2型糖尿病大鼠模型并按照随机数字表法分为DNP组、对照短发夹RNA(shRNA)组和USP49沉默组,每组10只。3组大鼠分别鞘内注射生理盐水、Ad-scrambled shRNA(3×10^8 PFU/mL)、Ad-USP49-shRNA(3×10^8 PFU/mL)。另取10只正常大鼠作为对照组,不做任何处理。分别于造模前1 d、造模后1 d、7 d、鞘内注射后1、3、7 d测定大鼠热缩足潜伏期(TWL)和机械缩足反应阈(MWT),并检测背角神经元USP49、FKBP51、糖皮质激素受体α(GRα)mRNA和蛋白的表达水平。 结果 (1)造模前1 d,4组大鼠TWL差异无统计学意义(P>0.05)。鞘内注射后3 d、7 d,USP49沉默组TWL明显长于DNP组,短于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。(2)造模前1 d,4组大鼠MWT差异无统计学意义(P>0.05)。鞘内注射3 d、7 d后,USP49沉默组MWT明显高于DNP组,低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。(3)与DNP组比较,USP49沉默组USP49 mRNA、FKBP51 mRNA表达显著下降,GRα mRNA表达显著上升,差异有统计学意义(P<0.05)。(4)与DNP组比较,USP49沉默组USP49蛋白、FKBP51蛋白表达明显降低,GRα蛋白明显上升,差异均有统计学意义(P<0.05)。 结论 特异性沉默脊髓背角神经元USP49表达可改善DNP大鼠热痛敏反应和机械痛敏反应,其机制可能与USP49介导的FKBP51蛋白去泛素化有关。