E3泛素连接酶DTX3L通过增强PKCα的泛素化并抑制p38 MAPK信号通路来促进乳腺癌的进展

《International Journal of Biological Macromolecules》：E3 ubiquitin ligase DTX3L promotes breast cancer progression by enhancing PKCα ubiquitination and inhibiting the p38 MAPK signaling pathway

乳腺癌中DTX3L通过泛素化降解PKCα抑制p38 MAPK磷酸化促进肿瘤进展，为治疗提供新靶点。

　　

张晓晓|宋云宽|史晨旭|于德海|李思杰

中国吉林省第一医院普通外科乳腺外科

摘要

E3泛素连接酶在肿瘤进展中的关键作用日益受到重视。虽然属于Deltex连接酶家族的DTX3L已被证实与多种癌症相关，但其在乳腺癌（BC）中的具体作用尚不明确。本研究显示，DTX3L在乳腺癌中的高表达与患者预后不良相关。实验结果表明，DTX3L能够促进乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭，以及体内肿瘤的生长。DTX3L敲低后的转录组分析显示，丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路相关基因显著富集。进一步研究发现，DTX3L通过其RING结构域与蛋白激酶C alpha（PKCα）结合，使其发生K48连接的泛素化并导致其被蛋白酶体降解。这一过程会减弱p38 MAPK的磷酸化，从而推动乳腺癌的进展。综上所述，我们的研究定义了DTX3L–PKCα–p38 MAPK这一关键信号通路在乳腺癌进展中的作用，为该疾病的诊断和治疗提供了重要见解。

引言

乳腺癌（BC）是全球女性中最常见的恶性肿瘤，也是癌症相关死亡的主要原因[1]。尽管治疗手段的进步提高了生存率，但疾病的负担仍然严重[2]、[3]、[4]。阐明乳腺癌发生和进展的分子机制并确定有效的治疗靶点至关重要。

泛素化是主要的翻译后蛋白质修饰类型之一[5]。泛素-蛋白酶体系统（UPS）负责降解细胞内80%以上的蛋白质，在维持细胞内蛋白质稳态中起着关键作用[6]。泛素化过程主要由三种酶级联催化完成：E1泛素活化酶、E2泛素结合酶和E3泛素连接酶[7]、[8]。E3泛素连接酶在UPS中尤为重要，因为它们能够识别并结合特定底物[9]。DTX3L是一种属于Deltex家族的E3连接酶，最初被鉴定为ADP-核糖转移酶PARP9的结合伴侣[10]、[11]。它通过促进修复蛋白（如BRCA1和53BP1）的招募以及调节p53稳定性在DNA损伤反应中发挥作用[12]、[13]。DTX3L在多种癌症中过表达，通常表现为癌蛋白[14]。例如，它与ADP-核糖转移酶8和ADP-核糖转移酶9共同作用，促进转移性前列腺癌细胞的增殖、存活和化疗耐药性[15]。其上调还会促进胶质瘤的进展[16]，并通过激活FAK/PI3K/AKT或PI3K/AKT/mTOR通路驱动黑色素瘤、胰腺癌和宫颈癌的发展[17]、[18]、[19]。DTX3L还参与食管鳞状细胞癌的增殖和迁移[20]。在 triple-negative BC中，据报道它通过稳定脂蛋白脂肪酶来促进转移[21]。尽管DTX3具有广泛的致癌作用，但其在乳腺癌中的具体功能和机制仍不明确。

鉴于DTX3L是一种E3泛素连接酶，我们旨在明确其在乳腺癌转移中的作用，并确定其功能是否依赖于其催化活性。通过对公共数据库和临床样本的分析，我们发现DTX3L在乳腺癌中显著上调，且其高表达与患者预后不良相关。通过体外和体内实验，我们证明了DTX3L能够促进恶性表型的形成。机制研究表明，DTX3L以蛋白激酶C alpha（PKCα）为新的底物，通过其RING结构域与其结合，使其发生K48连接的泛素化并导致其被蛋白酶体降解，最终减弱p38丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）的磷酸化，从而促进肿瘤进展。我们的发现确立了DTX3R在乳腺癌中的致癌作用，并为针对这种E3连接酶的治疗提供了理论依据。

患者和组织样本

所有临床样本均经参与患者的书面知情同意获得，研究方案已获得吉林大学第一医院伦理委员会的批准。从该队列中随机选取了10对乳腺癌及邻近正常组织样本进行Western blot分析，另外随机选取了60份乳腺癌组织样本进行免疫组化分析。

细胞培养和试剂

本研究使用了以下细胞系：MCF-10A（CL-0525）、MDA-MB-231

DTX3L在乳腺癌中上调且与预后不良相关

为了探讨DTX3L在癌症中的作用，我们首先分析了其在不同肿瘤类型中的表达情况（http://timer.cistrome.org/），结果发现DTX3L在多种癌症中显著上调，包括乳腺癌（图1A）。在乳腺癌中，UALCAN数据（https://ualcan.path.uab.edu/index.html）的分析显示，肿瘤组织中的DTX3L mRNA水平高于正常组织，且这种上调与淋巴结转移进展和肿瘤分期较晚相关（图1B）。

讨论

尽管乳腺癌治疗取得了进展，但仍存在显著的临床挑战，包括肿瘤异质性和获得性治疗耐药性，这些因素常常导致疾病复发[33]、[34]、[35]。 triple-negative乳腺癌（TNBC）的侵袭性以及可靠的生物标志物缺乏进一步凸显了寻找新治疗靶点和预后工具的必要性[36]、[37]。

E3泛素连接酶作为蛋白质稳定性的关键调节因子，显示出广阔的应用前景

结论

本研究发现，DTX3L通过介导PKCα的泛素化和降解抑制p38 MAPK的磷酸化，从而促进乳腺癌的恶性进展。这些发现为乳腺癌的发病机制提供了新的见解，并为乳腺癌的治疗提供了潜在的靶点。

缩写

BC
乳腺癌
MAPK
丝裂原活化蛋白激酶
PKCα
蛋白激酶C alpha
UPS
泛素-蛋白酶体系统

CRediT作者贡献声明

张晓晓：撰写初稿、方法学设计、数据分析。宋云宽：软件开发、方法学设计、数据管理。史晨旭：数据可视化、实验设计。于德海：论文撰写与编辑、研究监督。李思杰：研究监督、资金争取、概念构思。

出版同意

不适用。

伦理批准和参与同意

本研究已获得吉林大学第一医院伦理委员会的批准（协议编号2025-204）。

资助

本研究得到了吉林省财政厅的支持[资助编号：JLSRCZX2025-006]

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。

致谢

不适用。