揭示USP9X去泛素化ALDH1A3并维持GCSs的间充质特性

　　胶质母细胞瘤（GBM）是最常见和破坏性的人脑恶性肿瘤，其特征在于广泛的肿瘤内异质性。尽管最近在多模式治疗方面取得了进展，但GBM患者的结果仍然令人沮丧。GBM拥有一个细胞亚群，称为GBM干细胞（GSCs），具有自我更新活性和多向分化潜能以及肿瘤起始能力。因此，迫切需要探索针对GSC的新治疗策略。并且，醛脱氢酶（ALDH）超家族包含19种酶，它们将内源和外源醛代谢成相应的羧酸。ALDH1A3是主要的ALDH同工酶，参与人体细胞的各种生理过程。越来越多的证据表明，ALDH1A3在癌症干细胞（CSCs）中表现出高活性，并影响这些细胞内的各种生物学特征。在GBM中，已发现ALDH1A3作为维持间充质（MES）GSC的自我更新和致瘤性的关键分子。然而，MES GSCs中ALDH1A3失调的机制仍然是神秘的。

　　2019年4月8日，南京医科大学第一附属医院王慧博团队等人在The Journal of Clinical Investigation上发表题为“USP9X deubiquitinates ALDH1A3and maintains mesenchymal identity in glioblastoma stem cells”的文章，发现USP9X是一种真正的DUB，可调节ALDH1A3多泛素化和稳定化。并且，USP9X是预测ALDH1A3hi MES GSCs富集的关键分子，是MES GSCs自我更新和致瘤性所必需的。同时还评估了USP9X抑制对患者来源的MES GSC异种移植模型的潜在治疗效果。

　　为了确定ALDH1A3蛋白是否被泛素  -蛋白酶体系统（UPS）翻译后控制，研究人员首先使用放线菌酮（CHX）阻断蛋白质从头合成并追踪HEK293T细胞和正常人星形胶质细胞（NHAs）中的ALDH1A3蛋白质水平。实际上，ALDH1A3在CHX处理的8小时内逐渐降解并几乎检测不到。此外，用蛋白酶体抑制剂MG-132处理细胞导致ALDH1A3蛋白水平显著增加。这些数据表明ALDH1A3通过UPS降解。接下来，研究人员寻求鉴定负责ALDH1A3稳定化的潜在DUB，并使用靶向HEK293T细胞中的98DUB的siGENOMERTF文库进行RNAi筛选。

　　该研究初始筛选鉴定了与ALDH1A3表达相关的4个DUB（USP3，USP9X，USP22和OTUD1）。当这些DUB与HEK293细胞中的ALDH1A3共表达时，发现只有USP9X能够与内源性ALDH1A3直接相互作用，从而暗示USP9X是控制ALDH1A3稳定性的显著候选物。为了测试这一点，将Flag标记的WT USP9X或催化失活的突变体C1566A USP9X（在催化结构域的一个关键半胱氨酸中携带点突变）转染到HEK293T细胞中。 WT USP9X而非C1566A突变体的表达以剂量依赖性方式增加ALDH1A3蛋白水平，表明USP9X以依赖于其DUB活性的方式调节ALDH1A3。

　　胶质母细胞瘤（GBM）干细胞（GSC）的间充质（MES）亚型代表癌细胞亚群，其因其高度侵袭性和对常规疗法的抗性而闻名。最近已提出醛脱氢酶1A3（ALDH1A3）作为维持GSC的MES特征的关键决定因素。然而，支持异常ALDH1A3表达的机制仍然难以捉摸。在该研究中，研究人员发现泛素特异性蛋白酶9X（USP9X）是MES GSC中ALDH1A3的真正去泛素化酶。 USP9X与ALDH1A3相互作用，解聚并稳定化。

　　此外，研究结果显示FACS分选的USP9Xhi细胞富集具有高ALDH1A3活性和有效致瘤能力的MES GSC。USP9X的消耗显著下调ALDH1A3，导致MES GSC的自我更新和致瘤能力的丧失，这可以通过ALDH1A3的异位表达得到很大程度的挽救。此外，研究人员还证明USP9X抑制剂WP1130诱导ALDH1A3降解并且在MES GSC衍生的原位异种移植模型中显示出显著的治疗功效。另外，USP9X与原发性人GBM样品中的ALDH1A3表达强烈相关，并且对于具有MES亚组的患者具有预后价值。总的来说，研究结果揭示了USP9X作为ALDH1A3蛋白稳定化的关键去泛素化酶和GSC定向治疗的潜在靶点。