USP25 stabilises GLI1 through K48-linked deubiquitination within a reciprocal regulatory circuit in osteoarthritis models.

چکیده اصلی

BACKGROUND: Osteoarthritis (OA) is characterised by progressive articular cartilage degeneration, yet effective disease-modifying targets remain limited. The post-translational mechanisms sustaining Hedgehog/GLI1 signalling during OA progression remain incompletely understood. METHODS: Bioinformatic analyses of GEO datasets were performed to evaluate GLI1 expression across OA-related tissue compartments. Independent cartilage datasets, paired human cartilage specimens, and primary human chondrocytes exposed to graded IL-1β stimulation provided tissue- and cell-relevant evidence. An unbiased deubiquitinase library screen combined with GLI1-responsive luciferase assays was used to identify GLI1-regulating deubiquitinases. The molecular function of USP25, its reciprocal regulation with GLI1, and the preclinical chondroprotective activity and target dependence of AZ1 were investigated in vitro and in vivo. RESULTS: GLI1 dysregulation in OA cartilage and primary human chondrocytes supported subsequent screening, which prioritised USP25 for mechanistic study. In paired cartilage from 24 OA patients, USP25 protein abundance was higher in grossly degenerated than in relatively preserved regions and showed a modest positive correlation with GLI1. USP25 directly interacted with GLI1, removed K48-linked polyubiquitin chains, and limited its proteasomal degradation. Reciprocal gain- and loss-of-function and rescue experiments indicated that GLI1 substantially, but not exclusively, mediated USP25-associated inflammatory and cartilage-catabolic phenotypes. GLI1, in turn, bound the USP25 promoter and enhanced USP25 transcription, establishing a reciprocal regulatory circuit. AZ1 showed preclinical chondroprotective activity in primary human chondrocytes and DMM mice. Residual AZ1 activity after USP25 silencing indicated partial USP25 dependence. CONCLUSIONS: These findings define a GLI1-centred mechanistic branch of USP25 biology in OA-relevant models and provide tissue-level support for coordinated USP25-GLI1 expression in human OA cartilage. The reciprocal USP25-GLI1 circuit contributes to cartilage-catabolic phenotypes, while AZ1 provides preclinical proof-of-concept as a pharmacological probe. Further studies are warranted to define target selectivity, long-term safety, and clinical relevance.

ترجمه فارسی چکیده

پس‌زمینه: آرتروز (OA) با تخریب تدریجی غضروف مفصلی مشخص می‌شود، اما اهداف اصلاح‌کننده بیماری محدود باقی مانده است. مکانیسم‌های پس از ترجمه‌ای که سیگنال‌دهی Hedgehog/GLI1 را در طول پیشرفت OA حفظ می‌کنند، به‌طور کامل درک نشده‌اند. روش‌ها: تحلیل‌های بیوانفورماتیک روی مجموعه داده‌های GEO برای ارزیابی بیان GLI1 در بخش‌های بافت مرتبط با OA انجام شد. مجموعه داده‌های مستقل غضروف، نمونه‌های جفت انسانی غضروف و چروی‌های انسانی اولیه در معرض تحریک‌های IL-1β ارائه شواهد مرتبط با بافت و سلول بودند. یک اسکرین بی‌طرف از کتابخانه دی‌یوبی‌کوئیناتاز همراه با آزمون‌های لومینسانس واکنش‌گر به GLI1 برای شناسایی دی‌یوبی‌کوئیناتازهای تنظیم‌کننده GLI1 استفاده شد. عملکرد مولکولی USP25، تنظیم متقابل آن با GLI1، و فعالیت محافظت‌کننده پیش‌بالینی و وابستگی هدف AZ1 در vitro و in vivo بررسی شد. نتایج: بی‌نظمی GLI1 در غضروف OA و چروی‌های انسانی اولیه، بررسی‌های بعدی را پشتیبانی کرد که USP25 را برای مطالعه مکانیکی اولویت‌بندی کرد. در غضروف جفت از ۲۴ بیمار OA، غلظت پروتئین USP25 در مناطق تخریب‌یافته عمومی بیشتر از مناطق حفظ‌شده نسبی بود و همبستگی مثبت ملایمی با GLI1 نشان داد. USP25 به طور مستقیم با GLI1 تعامل داشت، زنجیره‌های پلی‌یوبی‌کوئیناتین K48-متصل را حذف کرد و تخریب پروتئازومی آن را محدود کرد. آزمایش‌های افزایش و کاهش عملکرد متقابل و نجات نشان دادند که GLI1 به‌طور قابل توجهی، اما نه انحصاریاً، پدیده‌های التهابی و کاتابولیک غضروف مرتبط با USP25 را مدیریت می‌کند. در عوض، GLI1 به پروموتر USP25 متصل شد و بیان USP25 را افزایش داد، یک چرخه تنظیمی متقابل ایجاد کرد. AZ1 فعالیت محافظت‌کننده پیش‌بالینی در چروی‌های انسانی اولیه و موس‌های DMM نشان داد. فعالیت باقیمانده AZ1 پس از خاموشی USP25 نشان‌دهنده وابستگی جزئی به USP25 بود. نتیجه‌گیری: این یافته‌ها شاخه مکانیکی مرکزی GLI1 از زیست‌شناسی USP25 را در مدل‌های مرتبط با OA تعریف می‌کنند و حمایت بافتی از بیان هماهنگ USP25-GLI1 در غضروف انسانی OA را ارائه می‌دهند. چرخه متقابل USP25-GLI1 به پدیده‌های کاتابولیک غضروف کمک می‌کند، در حالی که AZ1 به عنوان یک سنجش پیش‌بالینی اثبات مفهوم دارویی عمل می‌کند. مطالعات بیشتری برای تعریف انتخابیت هدف، ایمنی بلندمدت و ارتباط بالینی مورد نیاز است.

متن کامل اصلی