乳腺癌是全球范围内最常见的女性恶性肿瘤,严重威胁着女性健康。然而,后期乳腺癌发生了转移才是导致乳腺癌患者死亡的主要原因。但是到目前止,我们对转移性乳腺癌的基础理论研究尚不充分,临床上也缺乏有效的检测靶标和治疗药物。转移性乳腺癌还是肿瘤界的一大世界性难题。越来越多的研究表明,去泛素化酶（Deubiquitinating enzymes,DUBs）通过维持肿瘤转移过程中多种重要蛋白的稳定性,从而在肿瘤转移过程中发挥重要的生物学功能。然而,去泛素化酶在乳腺癌转移中的作用缺乏系统性、深入性的研究,多数酶在转移过程中发挥的功能和机制尚不清楚。因此,在本研究中我们通过临床大数据结合动物筛选模型系统筛选参与乳腺肿瘤转移相关的去泛素化酶,并对去泛素化酶在乳腺癌转移过程中的功能与机制进行深入研究,旨在为乳腺癌转移的分子诊疗提供新的理论依据和治疗靶点。在本研究中,我们通过Kaplan-Meier plotter数据库分析了 74个DUBs分子与乳腺癌无远端转移生存（Distant Metastasis-Free Survival,DMFS）之间的相关关系,发现共有11个DUBs分子与乳腺癌DMFS显著相关（p<0.05）。随后,我们通过小鼠原位转移模型对候选的DUBs分子进行体内实验的筛选验证。我们发现敲降USP12（Ubiquitin-specificprotease 12）可以显著抑制4T1肿瘤细胞的肺转移能力,同时在小鼠原位转移模型中过表达USP12能够促进4T1细胞肺转移结节的形成。提示USP12在乳腺癌转移过程中发挥重要作用。机制研究显示USP12不影响乳腺癌MDA-MB-231细胞的迁移和侵袭能力,但我们通过HUVEC的迁移和血管成环实验发现,过表达USP12的乳腺癌细胞（MDA-MB-231等）可以显著促进内皮细胞血管生成。相反,敲降USP12的乳腺癌细胞上清则抑制促内皮细胞血管生成。为了进一步探索USP12作用底物和促转移作用分子机制,我们利用同位素标记相对和绝对定量（isobaric tags for relative and absolute quantification,iTRAQ）技术检测过表达USP12的HEK293T细胞和对照细胞中差异表达蛋白。我们共发现了 36个差异性表达蛋白（包括上调蛋白21个和下调蛋白15个）。我们发现上调蛋白中MDK蛋白在肿瘤的转移过程中发挥着重要的作用。随后蛋白免疫印记发也表明过表达USP12可以促进MDK的蛋白水平,但对MDK的mRNA水平并没有改变。我们进一步通过免疫共沉淀（Immunoprecipitation,IP）技术发现USP12和MDK之间存在相互作用。细胞免疫荧光实验显示出USP12和MDK蛋白共定位于细胞胞质中。另外,在HEK293细胞以及乳腺癌细胞中USP12可以明显降低MDK蛋白的泛素化水平。在乳腺癌细胞中敲降USP12显著降低MDK蛋白的稳定性,同时过表达USP12而非USP12活性突变体则明显增加MDK蛋白的稳定性。提示出USP12通过对MDK蛋白去泛素化促进MDK蛋白的稳定性,从而维持MDK在肿瘤细胞的高水平。在随后的功能研究中我们利用敲降USP12乳腺癌细胞培养上清液处理内皮细胞后发现,敲降USP12后的乳腺癌细胞培养上清液能够抑制体外内皮细胞血管生成的发生。同时在乳腺癌细胞过表达MDK可以明显削弱USP12敲降抑制血管生成能力。小鼠原位转移模型进一步显示敲降USP12抑制4T1细胞的肺转移能力,而过表达MDK后USP12这种抑制效果明显减弱。这些结果表明USP12是通过维持MDK蛋白的稳定性促进乳腺癌血管生成的发生进而参与转移的。最后,我们在乳腺癌临床组织样本中发现,和癌旁组织相比,USP12和MDK蛋白在乳腺癌组织中均呈高表达水平,且两者蛋白表达水平正相关。最后我们通过数据库分析发现USP12和MDK的高表达的患者,预后往往更差。综上所述,我们的研究首次揭示了 USP12-MDK轴在乳腺癌转移过程中的功能和机制,即USP12通过去泛素化酶作用维持MDK蛋白的稳定性,促进血管生成的发生参与乳腺癌转移。本研究有望为转移性乳腺癌的基础研究和临床诊疗提供新思路和新靶点。