DUSP18,全称为Dual-Specificity Phosphatase 18,是一种双特异性蛋白磷酸酶。双特异性磷酸酶(DSPs)是一类能够去磷酸化磷酸化酪氨酸和磷酸化丝氨酸/苏氨酸残基的蛋白质酪氨酸磷酸酶(PTPs)。DUSP18具有双重底物特异性,可以同时作用于这两种类型的磷酸化残基,从而在细胞信号传导和细胞周期的调控中发挥重要作用。
DUSP18基因定位于22号染色体q12.1区域,其cDNA长度为2450个碱基对,编码一个由188个氨基酸组成的蛋白质。DUSP18包含一个DSP基序,但不包含CH2结构域。研究表明,DUSP18在多种组织中广泛表达,并且具有独特的磷酸酶活性,能够催化p-硝基苯磷酸(pNPP)以及含有pThr和pTyr的寡肽的去磷酸化反应。DUSP18的最适反应条件为pH 6.0和55°C,Mn2+离子能够增强其酶活性,而碘乙酸则能够强烈抑制其活性。突变研究表明,Asp-73、Cys-104、Arg-110和Ser-111在DUSP18的磷酸酶活性中起着重要作用。
在肿瘤发生和发展中,DUSP18也发挥着重要作用。例如,在结直肠癌(CRC)中,DUSP18通过去磷酸化并稳定USF1 bHLH-ZIP转录因子,进而诱导SREBF2基因的表达,使细胞积累胆固醇生物合成中间体羊毛甾醇并将其释放到肿瘤微环境(TME)。CD8+ T细胞摄取羊毛甾醇后,会抑制甲羟戊酸途径,减少KRAS蛋白的异戊二烯化及其功能,从而抑制其激活并建立肿瘤细胞免疫逃逸的分子基础。此外,DUSP18抑制剂与抗PD-1抗体的联合应用可以抑制CRC的生长,并协同增强抗肿瘤免疫[1]。
在肝细胞癌(HCC)中,低氧诱导因子1α(HIF1A)通过转录激活DUSP18,促进HCC细胞的迁移、侵袭和细胞周期。DUSP18通过介导MAPK14的去磷酸化,降低MAPK14活性,进而抑制MAPK14介导的TP53磷酸化,从而促进HCC细胞的多种生物学行为[2]。
在心脏疾病中,DUSP18也发挥着重要作用。例如,高血糖诱导的心肌细胞肥大过程中,DUSP18的表达显著上调。此外,DUSP18在双酚类化合物(BPs)诱导的心肌细胞肥大中也发挥着重要作用,BPs暴露可以导致DUSP18的表达上调和DNA低甲基化[3,4]。
在脊髓损伤(SCI)中,DUSP18也与免疫反应相关。研究表明,DUSP18是脊髓损伤相关差异表达基因(DEGs)之一,其在脊髓损伤过程中可能发挥重要作用[5]。
综上所述,DUSP18作为一种双特异性蛋白磷酸酶,在细胞信号传导、细胞周期调控、肿瘤发生和发展、心脏疾病和脊髓损伤等方面发挥着重要作用。DUSP18的研究有助于深入理解其在多种生物学过程中的功能,为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Zhou, Xiaojun, Wang, Genxin, Tian, Chenhui, Prochownik, Edward V, Li, Youjun. 2024. Inhibition of DUSP18 impairs cholesterol biosynthesis and promotes anti-tumor immunity in colorectal cancer. In Nature communications, 15, 5851. doi:10.1038/s41467-024-50138-x. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38992029/
2. Pu, Jian, Qin, Zebang, Fang, Quan, Zeng, Dongyun, Wei, Huamei. 2022. Hypoxia-induced HIF1A activates DUSP18-mediated MAPK14 dephosphorylation to promote hepatocellular carcinoma cell migration and invasion. In Pathology, research and practice, 237, 153955. doi:10.1016/j.prp.2022.153955. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35841693/
3. Cheng, Meng-Die, Li, Chang-Lei, Pei, Xiang-Yu, Xin, Hui, Zhang, Yin-Feng. 2023. Integrative analysis of DNA methylome and transcriptome reveals epigenetic regulation of bisphenols-induced cardiomyocyte hypertrophy. In Ecotoxicology and environmental safety, 263, 115391. doi:10.1016/j.ecoenv.2023.115391. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37611474/
4. Meng, Zheying, Chen, Cui, Cao, Hongli, Wang, Jingyi, Shen, E. 2018. Whole transcriptome sequencing reveals biologically significant RNA markers and related regulating biological pathways in cardiomyocyte hypertrophy induced by high glucose. In Journal of cellular biochemistry, 120, 1018-1027. doi:10.1002/jcb.27546. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30242883/
5. Wen, T, Hou, J, Wang, F, Zhang, T, Sun, T. 2015. Comparative analysis of molecular mechanism of spinal cord injury with time based on bioinformatics data. In Spinal cord, 54, 431-8. doi:10.1038/sc.2015.171. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26503224/