USP25 fördert das Fortschreiten des hepatozellulären Karzinoms durch Interaktion mit TRIM21 über den Wnt/β-Catenin-Signalweg
Das hepatozelluläre Karzinom (HCC) ist einer der häufigsten malignen Tumore weltweit mit hoher Inzidenz und Mortalität. Trotz Fortschritten in der Behandlung bleibt die Prognose für HCC-Patienten schlecht, hauptsächlich aufgrund hoher Rezidiv- und Metastasierungsraten. Daher ist das Verständnis der molekularen Mechanismen, die das HCC-Fortschreiten antreiben, entscheidend für die Identifizierung neuer therapeutischer Ziele. In dieser Studie untersuchten wir die Rolle der Ubiquitin-spezifischen Peptidase 25 (USP25) bei der HCC-Progression und ihre Interaktion mit dem Tripartite-Motiv enthaltenden Protein 21 (TRIM21) über den Wnt/β-Catenin-Signalweg.
USP25 ist in HCC stark exprimiert und mit schlechter Prognose korreliert
Um die Expression von USP25 in HCC zu analysieren, werteten wir Daten der Cancer Genome Atlas (TCGA)- und International Cancer Genome Consortium (ICGC)-Datenbanken aus. Die Ergebnisse zeigten, dass USP25 in HCC-Geweben im Vergleich zu angrenzendem Normalgewebe signifikant überexprimiert war. Dies wurde durch Western Blot bestätigt, der höhere USP25-Proteinspiegel in sechs HCC-Zelllinien (HepG2, HuH7, SMMC7721, Bel7402, MHCC97H und PLC/PRF/5) im Vergleich zur normalen Hepatozyten-Zelllinie L-O2 aufwies. Analysen der Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE)-Datenbank bestätigten die erhöhte USP25-Expression in HCC-Zellen.
Eine Überlebensanalyse mit der Kaplan-Meier-Plotter-Datenbank zeigte, dass eine hohe USP25-Expression signifikant mit schlechterem Gesamtüberleben von HCC-Patienten assoziiert war. Zudem korrelierte ein höherer Malignitätsgrad der Tumoren mit niedrigeren Methylierungsleveln des USP25-Promoters, was auf eine epigenetische Regulation der USP25-Expression hinweist. USP25-Expression war positiv mit der Anzahl lymphatischer Metastasen korreliert, was seine Rolle in der HCC-Progression unterstreicht.
USP25 fördert HCC-Zellproliferation, Migration und Invasion in vitro
Um die biologischen Funktionen von USP25 in HCC zu untersuchen, konstruierten wir USP25-überexprimierende und USP25-knockdown-Zelllinien in HepG2- und MHCC97H-Zellen. USP25-Überexpression verstärkte signifikant die Proliferation, Migration und Invasion von HCC-Zellen, nachgewiesen durch Koloniebildungs-, CCK-8- und EdU-Assays. USP25-Knockdown hemmte diese Prozesse.
Transwell-Assays zeigten, dass USP25-Überexpression die Migrations- und Invasionskapazität der Zellen erhöhte, während der Knockdown den gegenteiligen Effekt hatte. Wound-Healing-Assays bestätigten eine beschleunigte Wundheilung durch USP25-Überexpression. Western Blot ergab eine Hochregulierung des Proliferationsmarkers PCNA sowie der Invasionsmarker MMP2 und MMP9 durch USP25-Überexpression, während der Knockdown diese Proteine reduzierte.
USP25 reguliert die Krebsprogression über den epithelial-mesenchymalen Übergang (EMT)
Immunfluoreszenz und Western Blot zeigten, dass USP25-Überexpression mesenchymale Marker (N-Cadherin, Vimentin, Snail) erhöhte und den epithelialen Marker E-Cadherin reduzierte. USP25-Knockdown kehrte diesen Effekt um, was auf eine USP25-vermittelte EMT-Induktion hinweist.
USP25 aktiviert den Wnt/β-Catenin-Signalweg
Die Immunfluoreszenz zeigte eine verstärkte nukleäre β-Catenin-Lokalisierung durch USP25-Überexpression. Western Blot von nukleären und zytoplasmatischen Fraktionen bestätigte erhöhte β-Catenin-Spiegel nach USP25-Überexpression. qRT-PCR und Western Blot wiesen zudem eine Hochregulierung von β-Catenin, C-myc und Cyclin D1 sowie eine Herunterregulierung der Inhibitoren Axin2, APC und GSK3β nach. Die Hemmung des Signalwegs mit XAV939 kehrte die EMT-Effekte um.
USP25 interagiert mit TRIM21 zur Aktivierung des Wnt/β-Catenin-Signalwegs
Massespektrometrie und molekulares Docking identifizierten TRIM21 als USP25-Interaktionspartner. Co-Immunpräzipitation validierte die Interaktion. Eine Korrelationsanalyse zeigte eine positive Assoziation zwischen USP25- und TRIM21-Expression in HCC. Die Überexpression von TRIM21 in USP25-knockdown-Zellen stellte die Migrations- und Invasionskapazität wieder her und erhöhte die Expression von MMP2, MMP9 und Wnt/β-Catenin-Zielproteinen.
USP25 fördert Tumorwachstum in vivo
In einem Mausmodell mit USP25-Knockout (USP25-/-/DEN) war die Leber/Körpergewicht-Ratio, die Tumoranzahl und -fläche im Vergleich zur Wildtyp-Gruppe (WT/DEN) signifikant reduziert. Histologische Analysen zeigten im WT/DEN-Gewebe verstärkte Kernatypien, gestörte Leberplattenstrukturen und pulmonale Metastasen. Immunhistochemie bestätigte eine erhöhte E-Cadherin- und reduzierte N-Cadherin-Expression in USP25-/-/DEN-Mäusen sowie eine verminderte β-Catenin-Expression.
Diskussion
Diese Studie zeigt, dass USP25 durch Interaktion mit TRIM21 den Wnt/β-Catenin-Signalweg aktiviert, EMT induziert und so die HCC-Progression antreibt. USP25 stellt damit einen potenziellen therapeutischen Zielpunkt dar. Künftige Studien sollten die Entwicklung von USP25-Inhibitoren vorantreiben, um die klinische Prognose von HCC-Patienten zu verbessern.
Schlussfolgerung
Zusammenfassend unterstreichen unsere Ergebnisse die oncogene Rolle von USP25 in HCC und liefern mechanistische Einblicke in seine Interaktion mit TRIM21 sowie die Aktivierung des Wnt/β-Catenin-Signalwegs. Diese Erkenntnisse eröffnen neue Perspektiven für gezielte Therapieansätze.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000002714