Understanding the mechanisms underlying evasive resistance in cancer is an unmet medical need to improve the efficacy of current therapies. In hepatocellular carcinoma (HCC), aberrant expression of hypoxia-inducible factor 1 α (HIF1α) and increased aerobic glycolysis metabolism are drivers of resistance to therapy with the multi-kinase inhibitor Sorafenib. However, it has remained unknown how HIF1α is activated and how its activity and the subsequent induction of aerobic glycolysis promote Sorafenib resistance in HCC. Here, we report the ubiquitin-specific peptidase USP29 as a new regulator of HIF1α and of aerobic glycolysis during the development of Sorafenib resistance in HCC. In particular, we identified USP29 as a critical deubiquitylase (DUB) of HIF1α, which directly deubiquitylates and stabilizes HIF1α and, thus, promotes its transcriptional activity. Among the transcriptional targets of HIF1α is the gene encoding hexokinase 2 (HK2), a key enzyme of the glycolytic pathway. The absence of USP29, and thus of HIF1α transcriptional activity, reduces the levels of aerobic glycolysis and restores sensitivity to Sorafenib in Sorafenib-resistant HCC cells in vitro and in xenograft transplantation mouse models in vivo. Notably, the absence of USP29 and high HK2 expression levels correlate with the response of HCC patients to Sorafenib therapy. Together, the data demonstrate that, as a DUB of HIF1α, USP29 promotes Sorafenib resistance in HCC cells, in parts by upregulating glycolysis, thereby opening new avenues for therapeutically targeting Sorafenib-resistant HCC in patients.

了解癌症逃避抵抗的潜在机制是提高当前疗法疗效的未满足的医学需求。在肝细胞癌 (HCC) 中，缺氧诱导因子 1 α (HIF1α) 的异常表达和有氧糖酵解代谢增加是对多激酶抑制剂索拉非尼治疗产生耐药性的驱动因素。然而，HIF1α 如何被激活以及其活性和随后的有氧糖酵解的诱导如何促进 HCC 中的索拉非尼耐药性仍然未知。在这里，我们报告了泛素特异性肽酶 USP29 作为 HIF1α 和有氧糖酵解在 HCC 中索拉非尼耐药性发展过程中的新调节剂。特别是，我们将 USP29 鉴定为 HIF1α 的关键去泛素化酶 (DUB)，它直接去泛素化并稳定 HIF1α，因此，促进其转录活性。HIF1α 的转录靶标之一是编码己糖激酶 2 (HK2) 的基因，它是糖酵解途径的关键酶。USP29 的缺失，以及 HIF1α 转录活性的缺失，降低了有氧糖酵解的水平，并在索拉非尼耐药的 HCC 细胞体外和体内异种移植移植小鼠模型中恢复了对索拉非尼的敏感性。值得注意的是，USP29 的缺失和 HK2 的高表达水平与 HCC 患者对索拉非尼治疗的反应相关。总之，数据表明，作为 HIF1α 的 DUB，USP29 促进 HCC 细胞中的索拉非尼耐药，部分是通过上调糖酵解，从而开辟了治疗靶向患者索拉非尼耐药 HCC 的新途径。HIF1α 的转录靶标之一是编码己糖激酶 2 (HK2) 的基因，它是糖酵解途径的关键酶。USP29 的缺失，以及 HIF1α 转录活性的缺失，降低了有氧糖酵解的水平，并在索拉非尼耐药的 HCC 细胞体外和体内异种移植移植小鼠模型中恢复了对索拉非尼的敏感性。值得注意的是，USP29 的缺失和 HK2 的高表达水平与 HCC 患者对索拉非尼治疗的反应相关。总之，数据表明，作为 HIF1α 的 DUB，USP29 促进 HCC 细胞中的索拉非尼耐药，部分是通过上调糖酵解，从而开辟了治疗靶向患者索拉非尼耐药 HCC 的新途径。HIF1α 的转录靶标之一是编码己糖激酶 2 (HK2) 的基因，它是糖酵解途径的关键酶。USP29 的缺失，以及 HIF1α 转录活性的缺失，降低了有氧糖酵解的水平，并在索拉非尼耐药的 HCC 细胞体外和体内异种移植移植小鼠模型中恢复了对索拉非尼的敏感性。值得注意的是，USP29 的缺失和 HK2 的高表达水平与 HCC 患者对索拉非尼治疗的反应相关。总之，数据表明，作为 HIF1α 的 DUB，USP29 促进 HCC 细胞中的索拉非尼耐药，部分是通过上调糖酵解，从而开辟了治疗靶向患者索拉非尼耐药 HCC 的新途径。在索拉非尼耐药的 HCC 细胞体外和体内异种移植小鼠模型中，降低有氧糖酵解水平并恢复对索拉非尼的敏感性。值得注意的是，USP29 的缺失和 HK2 的高表达水平与 HCC 患者对索拉非尼治疗的反应相关。总之，数据表明，作为 HIF1α 的 DUB，USP29 促进 HCC 细胞中的索拉非尼耐药，部分是通过上调糖酵解，从而开辟了治疗靶向患者索拉非尼耐药 HCC 的新途径。在索拉非尼耐药的 HCC 细胞体外和体内异种移植小鼠模型中，降低有氧糖酵解水平并恢复对索拉非尼的敏感性。值得注意的是，USP29 的缺失和 HK2 的高表达水平与 HCC 患者对索拉非尼治疗的反应相关。总之，数据表明，作为 HIF1α 的 DUB，USP29 促进 HCC 细胞中的索拉非尼耐药，部分是通过上调糖酵解，从而开辟了治疗靶向患者索拉非尼耐药 HCC 的新途径。