PSMD8通过协同USP14稳定SLC7A11抑制铁死亡促进膀胱癌进展的机制研究

《iScience》：PSMD8 cooperates with USP14 to promote bladder cancer progression by inhibiting ferroptosis

本研究针对膀胱癌治疗中存在的化疗耐药及预后差等问题，聚焦泛素-蛋白酶体系统组分PSMD8，通过临床样本分析、细胞功能实验及动物模型，首次揭示PSMD8通过直接结合并招募去泛素化酶USP14，共同稳定SLC7A11蛋白，抑制脂质过氧化及铁死亡，从而驱动膀胱癌恶性进展。该发现不仅阐明了PSMD8/USP14/SLC7A11轴在膀胱癌中的关键作用，更为克服顺铂耐药提供了潜在靶点。

　　

膀胱癌是全球常见的泌尿系统恶性肿瘤，其中肌层浸润性膀胱癌患者预后极差，五年生存率不足50%。尽管以顺铂为基础的化疗是标准治疗方案，但耐药性的出现严重限制了其疗效。近年来，铁死亡（Ferroptosis）作为一种铁依赖性的脂质过氧化驱动的新型细胞死亡方式，在肿瘤治疗领域展现出巨大潜力。然而，膀胱癌中铁死亡的调控机制及其与化疗耐药的关系尚不明确。泛素-蛋白酶体系统（Ubiquitin-Proteasome System, UPS）是细胞内蛋白质降解的主要途径，其功能异常与肿瘤发生发展密切相关。已有研究表明，蛋白酶体某些亚基在血液肿瘤中发挥作用，但它们在膀胱癌等实体瘤中的功能，特别是是否调控铁死亡，仍是未解之谜。

为回答上述问题，研究人员在《iScience》上发表了题为“PSMD8 cooperates with USP14 to promote bladder cancer progression by inhibiting ferroptosis”的研究论文。该研究综合利用生物信息学分析、临床样本验证、体外细胞实验和体内动物模型，系统探究了蛋白酶体26S亚基非ATP酶8（Proteasome 26S Subunit, Non-ATPase 8, PSMD8）在膀胱癌中的表达、功能及分子机制。

本研究应用的关键技术方法主要包括：基于TCGA和GEO数据库的生物信息学分析以评估PSMD8的临床意义；免疫组织化学染色和免疫印迹法检测临床样本和细胞系中蛋白表达；细胞计数试剂盒-8（CCK-8）、集落形成、EdU染色和Transwell实验评估细胞增殖、迁移能力；流式细胞术、AO/PI染色及脂质过氧化产物丙二醛（MDA）和谷胱甘肽（GSH）检测分析细胞死亡方式及铁死亡水平；免疫共沉淀、GST Pull-down和质谱分析鉴定蛋白相互作用；裸鼠异种移植瘤模型验证体内功能；以及使用蛋白酶体抑制剂MG132和蛋白合成抑制剂放线菌酮（Cycloheximide）探究蛋白稳定性。

PSMD8过表达预示膀胱癌患者不良预后

研究人员首先通过分析癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas, TCGA）和基因表达汇编（Gene Expression Omnibus, GEO）数据库发现，PSMD8在膀胱癌组织中的mRNA和蛋白水平均显著高于癌旁正常组织。

进一步分析显示，PSMD8的高表达与更高的肿瘤分级和更晚的病理分期显著相关，且是预测患者总生存期和疾病特异性生存期缩短的独立危险因素。这些结果明确了PSMD8作为膀胱癌致癌基因的临床相关性。

PSMD8促进膀胱癌细胞的增殖和迁移

在功能上，研究团队在5637（高表达PSMD8）和T24（低表达PSMD8）膀胱癌细胞系中分别进行了敲低和过表达实验。结果表明，敲低PSMD8显著抑制了细胞的增殖、集落形成能力和迁移能力，而过表达PSMD8则产生相反的促进作用，证实了PSMD8在体外实验中具有驱动膀胱癌细胞恶性表型的功能。

PSMD8通过抑制铁死亡而非凋亡来促进细胞存活

为了探究PSMD8促进肿瘤生长的深层机制，研究人员检测了其对细胞死亡的影响。有趣的是，Annexin V/PI染色显示PSMD8主要影响PI阳性而Annexin V阴性的细胞死亡，而对凋亡（Apoptosis）影响不大。通过使用铁死亡抑制剂Ferrostatin-1（Ferr-1）和凋亡抑制剂Z-VAD-FMK进行处理，发现只有Ferr-1能够逆转由PSMD8敲低引起的细胞死亡。

同时，PSMD8敲低增强了铁死亡诱导剂Erastin的杀伤效果，而PSMD8过表达则能抵抗Erastin的作用。在分子水平上，PSMD8敲低导致脂质过氧化产物MDA水平升高和GSH含量下降，过表达则抑制脂质过氧化。这些证据共同表明，PSMD8通过抑制铁死亡来维持膀胱癌细胞的存活。

PSMD8直接结合并稳定SLC7A11蛋白

机制探索部分，研究人员通过免疫共沉淀联合质谱分析寻找PSMD8的相互作用蛋白，发现胱氨酸/谷氨酸反向转运体轻链SLC7A11（也称xCT）是其主要候选靶点之一。GST Pull-down实验证实了PSMD8与SLC7A11之间存在直接相互作用。

进一步实验表明，PSMD8能够减少SLC7A11的泛素化修饰，从而增强其蛋白稳定性。在临床样本中，PSMD8与SLC7A11的蛋白水平呈显著正相关。挽救实验证明，过表达SLC7A11可以逆转由PSMD8敲低导致的细胞增殖、迁移能力下降以及脂质过氧化水平升高。在动物实验中，敲低PSMD8抑制了肿瘤生长，而同时过表达SLC7A11则能恢复其成瘤能力。这表明PSMD8主要通过上调SLC7A11来发挥其促癌功能。

PSMD8招募USP14共同稳定SLC7A11

研究还发现，去泛素化酶USP14（Ubiquitin-Specific Peptidase 14）也与PSMD8存在相互作用。USP14在膀胱癌组织中同样高表达，且与PSMD8 mRNA水平正相关。功能上，USP14与PSMD8类似，也能抑制铁死亡。

USP14的敲低或过表达能相应地下调或上调SLC7A11的蛋白水平。这表明PSMD8很可能与USP14形成功能复合物，协同去泛素化并稳定SLC7A11，从而抑制铁死亡。

靶向PSMD8/USP14/SLC7A11轴增强顺铂敏感性

最后，研究探讨了该通路在化疗耐药中的作用。顺铂处理可诱导膀胱癌细胞发生脂质过氧化。敲低PSMD8或USP14能显著降低膀胱癌细胞对顺铂的半抑制浓度（IC₅₀），即增加细胞对顺铂的敏感性。

更重要的是，在PSMD8过表达的细胞中，同时敲低USP14或SLC7A11可以逆转其产生的顺铂耐药。这证明靶向PSMD8/USP14/SLC7A11轴有望成为克服膀胱癌顺铂耐药的新策略。

研究结论与意义

本研究首次系统地揭示了PSMD8在膀胱癌中的致癌作用及其分子机制。结论表明，PSMD8通过直接相互作用并招募去泛素化酶USP14，共同稳定SLC7A11蛋白，从而抑制铁死亡，促进膀胱癌的恶性进展和化疗耐药。该发现不仅深化了对泛素-蛋白酶体系统在实体瘤中功能的理解，更重要的是，将蛋白酶体功能与铁死亡这一新兴领域联系起来，为膀胱癌的预后判断和克服化疗耐药提供了新的潜在靶点（PSMD8、USP14、SLC7A11）。尽管本研究存在样本量有限、分子协同机制细节需进一步探索等局限性，但其结果强烈提示，针对PSMD8/USP14/SLC7A11轴的干预策略可能为改善膀胱癌患者预后带来希望。