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文献速递|张金方团队揭示免疫检查点

PD-1调控新机制和肿瘤联合治疗新策略

文章信息

期刊：NatureCommunications

影响因子（IF）：16.6（2023年）

标题：ERKandUSP5governPD-1homeostasisviadeubiquitinationtomodulatetumor

immunotherapy

作者：张金方课题组

作者单位：武汉大学医学研究院

引用产品：

USP5Protein,Human,Recombinant(HisTag)（货号：12772-H08B）（货号：12772-H08B）

产品应用：通过免疫印迹试验检测体外去泛素化结果

文章摘要

PD-1是T细胞上的一种抑制性受体，在促进癌症免疫逃逸方面具有重要作用。调节PD-1稳

定性的泛素E3连接酶已有报道，但去泛素酶却仍未知。近期，武汉大学医学研究院的张金

方研究团队发现泛素特异性蛋白酶-5（USP5）是PD-1的去泛素化酶。机制研究证实USP5

与PD-1相互作用，导致PD-1的去泛素化和稳定化。细胞外信号调节激酶（ERK）会使PD-1

在Thr234处磷酸化，促进PD-1与USP5的相互作用。有条件的敲除T细胞中的USP5会增加

效应细胞因子的产生，并延缓小鼠肿瘤的生长。研究人员发现联合使用USP5抑制剂与MEK

抑制剂或抗-CTLA-4抗体在多种小鼠肿瘤模型中具有更好的治疗效果。总之，该研究不仅揭

示了免疫检查点PD-1调控的新机制，而且还提出了肿瘤治疗的新策略，具有潜在的临床转

化意义。

研究背景

PD-1/PD-L1或CTLA-4的免疫检查点抑制剂已广泛用于治疗多种癌症。但随着临床治疗的深

入，该疗法总体上仅对20-30%的患者有效。如何提高免疫检查点抑制剂的治疗效率，是目

前肿瘤研究领域的热点和前沿问题之一。

PD-1（又称CD279）在活化的T细胞表达，与肿瘤细胞或其他免疫细胞上的配体结合，分别

为PD-L1（又称CD274、B7-H1）和PD-L2（又称CD273、B7-DC）。PD-1与配体结合导致T

细胞功能障碍和肿瘤免疫逃避。对PD-L1调控已有多层面的研究，但对PD-1，尤其是翻译

后层面的研究较少。

泛素化是一种重要的蛋白质翻译后修饰（PTM），在调节蛋白质稳定性和相互作用中发挥作

用，维持各种细胞过程。泛素化和去泛素化过程是可逆的，受E3连接酶和去泛素化酶（DUBs）

调控。研究发现FBXO38、KLHL22、c-Cbl等E3连接酶促进PD-1的泛素化和随后的降解，增

强T细胞的抗肿瘤效应，然而调节PD-1的去泛素酶仍未有报道。

研究结果

01：去泛素化酶USP5是PD-1的正向调节因子

首先从4种去泛素化酶：USP5、USP10、USP15和OTUB1中，确定USP5是调节细胞中PD-1

蛋白稳态的主要去泛素化酶。通过不同细胞系检测PD-1蛋白表达水平，敲低USP5可显著降

低Jukat和MOLT-4细胞中的内源性PD-1蛋白水平。异位表达USP5并没有明显改变PD-1mRNA

水平，同样敲低USP5也没有引起PD-1mRNA水平的变化，结果表明USP5主要在翻译后水平

正向调节PD-1蛋白的稳定性。EOAI3402143已被确定为一种同时靶向USP5、USP9x和USP24

的通用抑制剂。本研究发现EOAI3402143主要通过靶向去泛素化酶USP5降低PD-1蛋白丰度。

通过多重免疫组织化学染色检测人类直肠癌组织中的USP5和PD-1的蛋白表达，结果显示

USP5与PD-1在人类结直肠癌样本中的肿瘤浸润CD3+T细胞上共定位，表明T细胞中高表

达的USP5可能稳定PD-1，从而抑制T细胞的细胞毒性功能，导致肿瘤发生。

02：USP5与PD-1相互作用并使PD-1去泛素化

免疫共沉淀实验证实USP5与PD-1结合亲和力强，在Jurkat、MOLT-4和小鼠原代CD3+T

细胞中检测到USP5与PD-1的内源性相互作用。USP5包含两个泛素结合相关结构域（UBA1

和UBA2）。结果发现USP5通过UBA1和UBA2与PD-1相互作用。PD-1突变体证实其192至

240位氨基酸残基区域可能是与USP5相互作用的关键。

体内泛素化试验表明异位表达USP5可特异性去除PD-1的泛素化，酶失活则不能去泛素化。

来自杆状病毒-昆虫细胞表达的重组USP5蛋白可在体外直接去泛素化PD-1。表明USP5特异

性地与PD1相互作用并去除细胞中PD-1的泛素化。

03：ERK使PD-1稳定并在Thr234处磷酸化

磷酸化和泛素化是两种重要的翻