DYRK2与USP28双向调控环路：癌症稳态与DNA损伤应答的新机制

本研究揭示了DYRK2（双特异性酪氨酸磷酸化调节激酶2）与USP28（泛素特异性肽酶28）之间新颖的双向调控机制，解决了二者在DNA损伤应答和蛋白稳态中功能关联不明的关键问题。通过多组学实验证实DYRK2通过磷酸化促进USP28泛素化降解，而USP28通过去泛素化稳定DYRK2，形成动态反馈环路。该发现阐明了p53 S46磷酸化依赖的凋亡调控新途径，为靶向基因组不稳定肿瘤提供了潜在治疗策略。论文发表于《Cell Death & Differentiation》。

　　

在细胞应对内外环境压力的复杂调控网络中，泛素化（ubiquitination）和磷酸化（phosphorylation）作为最重要的翻译后修饰方式，共同构成了精密调控蛋白质稳态的核心机制。其中，DYRK2（双特异性酪氨酸磷酸化调节激酶2）和USP28（泛素特异性肽酶28）分别作为激酶和去泛素化酶（DUB）的典型代表，在细胞周期调控、DNA损伤应答（DDR）和致癌信号传导中发挥关键作用。然而长期以来，这两个关键调控因子之间的功能联系如同"暗物质"般未被探索，特别是在它们共同调控的FBXW7（F-box/WD重复蛋白7）等底物网络中，存在着明显的功能重叠与矛盾。这种知识空白严重限制了对癌症发生发展中蛋白稳态失衡机制的理解。

为揭示这一科学谜题，Lucía Suanes-Cobos等研究团队在《Cell Death & Differentiation》发表了突破性研究成果。研究采用梯度转染实验结合蛋白质印迹（WB）和实时定量PCR，证实DYRK2可剂量依赖性降低USP28蛋白水平；通过免疫共沉淀（Co-IP）和质谱分析鉴定出USP28上24个磷酸化位点；利用MG-132处理验证泛素-蛋白酶体系统参与降解过程；借助CPTAC泛癌数据分析临床相关性；最后通过凋亡检测（Annexin V）和克隆形成实验证实功能影响。

DYRK2调节USP28蛋白水平

研究发现DYRK2通过非激酶活性依赖的方式促进USP28降解。实验显示，无论是野生型DYRK2还是激酶失活突变体（DYRK2 KM），均能显著降低USP28蛋白水平（图1A-C）。这种调控具有临床相关性，CPTAC数据显示在肺腺癌中DYRK2 Y³⁸²磷酸化状态与USP28水平呈显著负相关（图1H,I）。

DYRK2磷酸化USP28但通过激酶活性非依赖机制促进其降解

质谱分析鉴定出USP28上24个磷酸化位点，其中T⁵¹⁶/S⁵¹⁷/S⁵¹⁸三联体突变显著抵抗DYRK2介导的降解（图2F,G）。值得注意的是，虽然DYRK2能磷酸化USP28，但化学抑制剂处理和gatekeeper突变体（DYRK2-GK）实验证实降解过程不依赖激酶活性（图2B,C）。

DYRK2通过泛素-蛋白酶体系统调节USP28稳定性

蛋白酶体抑制剂MG-132可阻断DYRK2诱导的USP28降解（图3B）。免疫沉淀实验显示DYRK2增强USP28泛素化修饰（图3C），且这种作用不依赖其与EDVP E3连接酶复合物的支架功能（图3E）。

USP28稳定DYRK2蛋白水平

研究发现这种调控具有双向性。USP28过表达可提高DYRK2蛋白水平而不影响mRNA（图4A），而shRNA敲低则加速DYRK2降解（图4B）。重要的是，这种稳定作用需要USP28的去泛素化酶活性，因为催化失活突变体（USP28^C171A）完全丧失该功能（图5A,E）。

DYRK2与USP28的相互作用与共定位

共聚焦显微镜显示二者在DNA损伤后共定位于核内焦点（图6A）。结构域定位发现DYRK2 521-541区域（特别是T⁵²⁵）对USP28介导的稳定作用至关重要（图6C,D）。

DNA损伤应答中的功能互作

在DNA损伤条件下，ATR介导的USP28 S⁶⁷/S⁷¹⁴磷酸化可保护其不被DYRK2降解（图7B,C）。同时，USP28对DYRK2的稳定作用显著增强，促进p53 S⁴⁶磷酸化（图7D,E）。功能实验证实，双敲除细胞对基因毒剂敏感性显著降低（图8A-C）。

这项研究首次揭示了DYRK2-USP28双向调控环路，阐明了其通过整合磷酸化与去泛素化信号来协调DNA损伤应答与凋亡决定的新机制。该发现不仅解决了两个关键调控因子功能关联不明的核心问题，更重要的是为理解癌症中蛋白稳态失衡提供了新视角。特别是在FBXW7突变肿瘤中，靶向这一调控轴可能成为克服治疗抵抗的新策略。研究建立的"磷酸化-泛素化"交叉调控模型，为探索其他激酶-DUB组合的功能提供了范式参考。