2024年2月1日，華中科技大學88858cc永利官网生物化學與分子生物學系研究生李能同學和團隊成員在國際著名期刊The Journal of Biological Chemistry（Nature指數期刊、美國生物化學與分子生物學學會會刊）發表了題為“在肝癌中P53-P21-RB1軸通過USP1促進BRD4蛋白的降解”(The P53-P21-RB1 pathway promotes BRD4 degradation in liver cancer through USP1) 的研究論文，闡述了在肝癌中P53如何促進BRD4蛋白的降解，有助于開發 BRD4 靶向療法。

肝癌是全球發病率第五高的癌症，也是導緻癌症相關死亡的第四大原因。癌症的發展依賴于癌症驅動基因的激活和/或過度表達。BRD4 被認為是這些癌症驅動基因的主要激活劑之一。BRD4是 Bromodomain and extra-terminal (BET) 家族成員蛋白，BRD4 通過其 N 端的Bromodomain識别乙酰化的組蛋白。同時，BRD4 與基因特異性轉錄因子和包括mediators在内的一般轉錄激活蛋白相互作用。BRD4 與DNA上的啟動子或增強子元件結合，通過與其他蛋白的相互作用促進癌症驅動基因的轉錄。BRD4的靶基因因細胞類型而異，并執行不同的功能，包括細胞增殖、代謝和免疫逃逸。因此，BRD4 已成為一個很有前景的治療靶點，超過70項臨床試驗已經開展或正在開展。針對 BRD4 的創新療法，包括更強/更特異的抑制劑和降解誘導劑也是研究的熱點。BRD4的蛋白表達在多種癌症中高表達，但是其機制仍不完全清楚。

李能同學所在團隊長期研究表達遺傳修飾相關蛋白質在癌症中的表達調控和生物學功能。在本研究中，李能同學等人首先通過數據庫分析，發現在肝癌樣本中野生型P53 和 BRD4 蛋白水平之間有很強的負相關。通過BRD4敲低實驗，發現BRD4敲低可以削弱由于P53敲低而導緻的肝癌細胞的增殖。又通過在肝癌細胞中過表達野生型P53，在P53野生型肝癌細胞系中敲低P53，P53激活劑處理等實驗證明P53蛋白可以降低BRD4蛋白的穩定性。接着作者證明P53對BRD4的調控是通過泛素蛋白酶體途徑。李能同學等檢測了P53是否是通過BRD4已報道的去泛素化酶或泛素連接酶來影響BRD4的蛋白水平。結果表明P53不是通過這些蛋白來調節BRD4的蛋白水平。随後李能同學等篩選鑒定發現了BRD4新的去泛素化酶USP1，之後證明USP1與BRD4存在相互作用。又通過對USP1基因的敲低和過表達，及體内與體外的去泛素化實驗證明了USP1在肝癌細胞中可以去除BRD4蛋白上的泛素分子，從而增強了BRD4蛋白的穩定性。李能同學等又通過CCK8，克隆形成，異種移植瘤等實驗，證明了USP1對肝癌細胞增殖的影響部分是通過BRD4來發揮作用。鑒于BRD4 作為轉錄調控因子的重要作用，為了深入了解其潛在機制，李能同學等接下來用 RNA-seq分析了 USP1-BRD4 軸如何調控肝癌細胞轉錄組。敲低 USP1 或 BRD4 會導緻 100 多個基因的表達發生顯著變化，且USP1-KD 下調的基因和 BRD4-KD 下調的基因之間存在明顯的重疊。同樣，基因富集分析表明，USP1 和 BRD4 也調控共同的通路。後續的機制探究表明P53可以通過P21-RB1軸抑制USP1基因的表達，從而影響BRD4蛋白的穩定性。該研究揭示了P53這一重要的抑癌基因和BRD4之間的聯系。該研究所揭示的機制有助于開發靶向 BRD4 的療法，也為攜帶P53突變的肝癌患者提供新的治療思路。

生物化學與分子生物學系博士研究生李能及華中科技大學附屬同濟醫院張二雷博士為該論文的共同第一作者，生物化學與分子生物學系宋檀婧和孫立棟老師為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金的支持。