今天推荐的是由法国巴斯德研究所团队在2016年5月17日发表于Cell Reports（IF：7.985，JCR 1区）的一篇文章，通讯作者是Oliver Bischof教授，研究表明USP1是控制基因组完整性以调控细胞衰老的关键因子。

      癌基因诱导的衰老（OIS）是癌前细胞转化的有效屏障。目前关于OIS执行功能过程中的分子通路和机制尚不清楚，但有证据显示这一过程包括慢性DNA损伤信号和关键因子的翻译后修饰。

     去泛素化酶USP1通过介导IDs1-4、PCNA、FANCD2（FD2）和FANCI（FI）的去泛素化来调控它们的功能，从而在各类DNA损伤的修复事件中发挥重要作用。此外，FD2和FD2-Ub对衰老也至关重要。FD2-Ub在USP1基因敲除的MEF细胞中累积并可激活促衰老因子TAp63的表达。然而，这是否也发生在人类细胞中，以及FA途径的其他组成是否参与其中，仍是一个悬而未决的问题。

     在这篇文章中，作者探究了USP1及其底物在人类细胞经历OIS中的作用。作者发现，USP1的功能障碍可以诱导单泛素化的FANCD2异常聚集，并伴随着慢性DNA损伤反应和衰老的诱导。研究表明，USP1和单泛素化的FD2通过缓解人类细胞的复制应激来维持增殖稳态和基因组完整性。作者还揭示了USP1在不同细胞类型、细胞背景和物种条件下的功能差异。

1. USP1下调是OIS的标志
      作者分析RNA-seq的表达谱并发现24个在衰老与未衰老细胞中差异表达的DUBs，其中USP3被上调而USP1被下调。考虑到USP1通过调控FD2在肿瘤发生中的潜在作用，作者进一步分析该DUB在衰老中的功能。
       实验显示，与未衰老细胞相比，衰老细胞中USP1的mRNA和蛋白水平降低。作者在两个不同的NHF株（WI38和BJ）中稳定沉默USP1的表达，从而诱导了具有衰老特征的细胞周期停滞、SABG阳性的增加以及Ki67表达的降低。这些表明USP1本身的去泛素化活性对于细胞增殖是必需的。
      作者发现USP1-WT蛋白的过表达推迟了OIS的开始，与对照相比其EdU掺入量增加3.3倍。作者还发现过表达USP1mt蛋白的细胞其EdU掺入增加了2.4倍，这表明USP1在这种情况下可能同时发挥酶促和非酶促作用。

研究结论：USP1的下调不仅与衰老应答相关，且可能促进衰老应答的发生。

2. USP1的缺失触发p53和CDKN1A依赖的G2/M检查点停滞
      细胞周期分析显示，USP1缺失的细胞处于S期的比对照组减少了1.8倍，处于G1期的减少了1.3倍，但处于G2/M期的增加了1.8倍，且多倍体细胞增加了2.5倍，这些表明USP1缺失的细胞有明显的G2/M检查点停滞现象。
     作者发现，USP1的缺失会导致p53在Ser15磷酸化，这是DDR（DNA损伤应答）诱导p53激活的关键磷酸化位点。与此一致，P53的靶基因CDKN1A的表达水平也升高了。此外，作者在USP1沉默的细胞中检测到IL1α和IL6出现3至4倍的上调。
     实验显示，单独持续表达shUSP1以及与HPV16E7或野生型CDKN1A共表达的细胞迅速进入衰老状态。相比之下，表达HPV16E6/shUSP1和CDKN1A（KO）/shUSP1的细胞可正常增殖。
       接下来，作者探究USP1的底物ID蛋白在该过程中的潜在作用。实验表明USP1缺失且过表达ID1或ID2的细胞与仅去除USP1的对照细胞具有相同的衰老动力学。因此作者排除了ID蛋白在USP1介导衰老中发挥功能的可能性。

研究结论：p53及其靶基因CDKN1A是USP1缺失诱导衰老停滞的关键因子。USP1的缺失还会引起G2/M检查点停滞和持久性DNA损伤应答。
3. USP1的缺失激活ATR/RAD17/CHK1依赖的DNA损伤应答和复制应激

     作者将USP1与ATM、CHK2或ATR共同沉默，结果显示，shUSP1 RNA与shATM或shCHK2共表达的细胞与仅表达shUSP1的细胞一样进入衰老状态。与之相反，同时沉默ATR和USP1会导致衰老显著延迟。进一步的研究表明USP1缺失会诱导ATR激活的DNA损伤。
      作者在单细胞水平上通过免疫荧光分析DDR标记物的聚集。实验数据表明USP1沉默可能导致复制应激，这是ATR依赖的G2/M检查点停滞的主要诱因。作者进一步研究了USP1在复制体动力学中的作用，并发现USP1的缺失导致复制事件比对照组增加了1.5倍，这表明了复制应激的激活。

研究结论：USP1缺失所诱导的衰老与ATR-CHK1-p53-CDKN1A依赖的持续DNA损伤应答、紊乱的复制动力学以及基因组的不稳定性有关。
3. USP1缺失导致FD2染色质聚集、FD2依赖的检查点激活并对丝
裂霉素C敏感
      作者首先在对照和USP1缺失的衰老细胞中检测了FD2-Ub水平和FD2的亚核定位。实验显示，USP1沉默使衰老细胞中FD2-Ub的总水平显著增加。作者还发现，在RAS诱导下，USP1缺失的衰老细胞中出现大量异常的FD2聚集体。这表明FD2的单泛素化会使其定位到染色质与核基质。
     与对照组相比，在完全衰老的USP1缺失细胞中沉默FD2导致掺入EdU的细胞增加了3倍。进一步的研究表明FD2是细胞增殖所必需的。总而言之，FD2/FD2-Ub、FI、CDKN1A和p53是维持USP1缺失细胞衰老的关键因素，且FD2-FD2Ub在复制体功能和增殖稳态中起重要作用。
      作者接下来探究USP1沉默的细胞是否对DNA交联剂MMC更敏感。实验显示，在10-20 ng/ml MMC的剂量范围内，表达shUSP1的细胞比对照细胞表现出2至3倍的细胞毒性。

研究结论：USP1缺失会导致FD2/FD2-Ub异常聚集，这有助于维持FD2/FI/p53/CDKN1A依赖的衰老，还能使永生化细胞对DNA交联剂诱导的细胞死亡更为敏感。