肝细胞癌（HCC）是全球高发且预后差的恶性肿瘤，其深刻的分子异质性和免疫抑制性肿瘤微环境严重制约了现有疗法（包括免疫治疗）的疗效。代谢重编程是癌症的典型特征，其中糖酵解的异常增强是驱动HCC进展、适应营养应激并重塑肿瘤微环境的核心机制。
除了转录调控，蛋白质翻译后修饰（PTM）是调控代谢酶功能与肿瘤代谢的关键环节，但不同PTM（如泛素化与乳酸化）在HCC中的“串扰”机制及其如何精确调控糖酵解尚不清楚。 去泛素化酶（DUBs）作为有潜力的治疗靶点，可调节蛋白稳定性与代谢，其中JOSD1的作用在HCC中仍未明确。
该研究发现，JOSD1通过调控PGAM1蛋白K251位点的泛素化-乳酸化转换，稳定PGAM1并增强其酶活性，从而驱动肝细胞癌的糖酵解重编程、肿瘤进展和免疫逃逸，而靶向抑制JOSD1能有效抑制肿瘤并与免疫疗法协同。
首先，研究通过整合多组学分析与大型语言模型驱动的多智能体协作框架，系统筛选了肝细胞癌（HCC）中与代谢重编程和预后相关的关键基因。 研究人员分析了多个独立队列（GSE14520、ICGC-LIRI-JP、TCGA-LIHC）的转录组数据，结合空间转录组学，发现糖酵解通路与HCC不良预后显著相关，并从中鉴定出去泛素化酶JOSD1（约瑟芬域包含蛋白1） 是糖酵解的关键调控因子。在90对HCC临床样本中，JOSD1在肿瘤组织中显著高表达，且与增殖表型正相关。
其次，研究通过体外细胞功能实验和多种体内动物模型，证实了JOSD1驱动HCC恶性表型并增强糖酵解代谢。 在细胞水平，利用短发夹RNA（shRNA）敲低或过表达JOSD1，并通过集落形成、EdU增殖、Transwell迁移侵袭等功能实验，证明JOSD1能促进HCC细胞的增殖、迁移和侵袭。在动物层面，通过皮下异种移植、原位肝植入和尾静脉注射肺转移模型，结合活体成像、组织病理学（H&E染色和免疫组化IHC）和生存分析，证实JOSD1过表达加速肿瘤生长和转移，而敲低则抑制这些过程。代谢层面，通过细胞外酸化率（ECAR）测定、氟代脱氧葡萄糖（18F-FDG）micro-PET/CT成像以及碳13（13C）-葡萄糖代谢通量分析，直接证明JOSD1能显著增强肿瘤细胞的糖酵解通量和乳酸生成。
接着，研究运用免疫共沉淀-质谱（IP/MS）联用泛素化组学等分子互作与修饰分析技术，阐明了JOSD1作用的具体分子机制。 通过IP/MS筛选与泛素化组学数据交叉，发现JOSD1与关键糖酵解酶PGAM1（磷酸甘油酸变位酶1） 特异性结合。进一步通过Co-IP（免疫共沉淀）、GST pull-down（谷胱甘肽S-转移酶下拉）、邻近连接分析（PLA）和分子对接模拟，确定了二者的直接相互作用结构域。机制上，JOSD1通过其去泛素化酶活性，特异性去除PGAM1蛋白第251位赖氨酸（K251）上的K48连接型泛素化链，从而稳定PGAM1蛋白，防止其被蛋白酶体降解。定点突变实验证实，K251位点是JOSD1调控PGAM1稳定性和功能的关键。
此外，研究揭示了JOSD1-PGAM1轴通过代谢重编程影响肿瘤免疫微环境。 体内外实验表明，JOSD1过表达导致的糖酵解增强和乳酸积累，会损害CD8+ T细胞（细胞毒性T淋巴细胞）的浸润和功能，从而促进免疫抑制。这为JOSD1驱动免疫逃逸提供了直接证据。
最后，研究探索了靶向JOSD1的治疗潜力。 利用脂质纳米颗粒（LNP）递送靶向JOSD1的小干扰RNA（siRNA），在动物模型中能有效抑制肿瘤生长。更重要的是，联合使用JOSD1抑制剂与抗PD-1免疫检查点抑制剂，产生了显著的协同抗肿瘤效应，显著延长了荷瘤小鼠的生存期。这确立了JOSD1作为一个兼具预后标志物和新型治疗靶点的临床转化价值。
https://doi.org/10.1136/gutjnl-2025-337331
