特異性泛素蛋白酶—22生物學(xué)功能研究現(xiàn)狀

李華明，羅彥英，史穎萍，辛 芝，張艷萍

特異性泛素蛋白酶—22生物學(xué)功能研究現(xiàn)狀

李華明，羅彥英，史穎萍，辛 芝，張艷萍

特異性泛素蛋白酶22（USP22）是一種新的細(xì)胞標(biāo)記物，本文就其分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和主要生物學(xué)功能做一綜述。

泛素蛋白酶22；特異性；生物學(xué)特性

特異性泛素蛋白酶22（ubiquitin-specific protease 22，USP22）作為細(xì)胞的一種標(biāo)記物，在人類的各種組織均有表達(dá)。近年隨著研究逐漸深入，USP22的一些生物學(xué)功能已經(jīng)初露端倪。

1 USP22是泛素水解酶家族成員之一

泛素水解酶屬半胱氨酸蛋白酶家族，其作用是將泛素與蛋白底物分離開，以此來調(diào)控泛素化過程。泛素則是一種存在在大多數(shù)真核細(xì)胞的小蛋白，它的主要作用是標(biāo)記需要分解的蛋白質(zhì)，通過泛素化復(fù)合鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使其水解[1]。泛素水解酶能夠作用各級的泛素化復(fù)合式鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的不同位點(diǎn)，影響生物體內(nèi)的泛素化，對蛋白質(zhì)的降解起促進(jìn)或抑制作用?，F(xiàn)在來看，有許多新穎的泛素水解酶已經(jīng)被人們所熟知。它們最終被分為5種[2]：有泛素C-羥基末端水解酶、泛素特異性加工蛋白酶（包括UBP和USP）、包含Jad1/Pad/MPN區(qū)域的金屬酶、Otu區(qū)域泛素醛結(jié)合酶和Ataxin-3/Josephin。

USP22是泛素水解酶家族成員之一，具有去泛素的作用。實(shí)驗證實(shí)，經(jīng)過質(zhì)粒轉(zhuǎn)染的USP22能夠成功水解細(xì)胞中的Ub-Met-b-gal，使泛素從復(fù)合物中脫離。USP22的N末端是鋅指結(jié)構(gòu)域，能和人類染色質(zhì)重塑復(fù)合體SAGA（hSAGA）中的其他亞單位相互作用[3]，C末端是泛素水解酶活性區(qū)，能夠水解組蛋白H2A和H2B上的泛素，從而使hSAGA表現(xiàn)出轉(zhuǎn)錄輔助激活因子的作用，激活靶基因轉(zhuǎn)錄[4，5]。USP22同系物（Ubp8p）的功能是通過去泛素化H2B激活轉(zhuǎn)錄[6,7]，而酵母在組蛋白H2A泛素化中幾乎沒有重要作用[8]。

2 USP22的分子結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)

USP22位于人17號染色體上，包括14個外顯子。鼠源的Usp22位于鼠11號染色體上，包括13個外顯子。研究結(jié)果顯示人源性USP22和鼠源性Usp22的cDNA均含有1578個堿基對開放讀碼框，編碼了一個含525個氨基酸的多肽，其分子量是60 kDa，等電點(diǎn)是8.02。人源性USP22氨基酸序列和鼠源性Usp22有97.7%的同源性，與其他泛素水解酶也有不同比例的同源性[9]。

3 USP22的表達(dá)分布

Northern Blot實(shí)驗發(fā)現(xiàn)[9]，USP22廣泛表達(dá)于人體各個不同組織。其中，人體的骨骼肌和心臟表達(dá)最多，而肺和肝臟表達(dá)最少。腦、腎臟和胰腺表達(dá)量適中。同樣的實(shí)驗方法檢測小鼠Usp22表達(dá)，發(fā)現(xiàn)了與人體組織不同的表達(dá)情況：小鼠腦組織表達(dá)量居多，而其他的組織，如肺、肝、心、脾、腎、胃、生殖器官等表達(dá)量都比較弱。

4 USP22的生物學(xué)功能

4.1 USP22是多梳基因家族蛋白復(fù)合體的調(diào)節(jié)基因之一多梳基因家族（polycomb group，PcG）蛋白維持細(xì)胞身份在細(xì)胞分裂中的穩(wěn)定性，具有高度保守性。從功能上講，PcG蛋白可以分為兩個核心蛋白復(fù)合體：一是Polycomb repressive complex1(PRC1),維持處于阻抑狀態(tài)染色質(zhì)的穩(wěn)定性；二是Polycomb repressive complex2(PRC2),在轉(zhuǎn)錄抑制起始階段發(fā)揮作用[10，11]。BMI-1是PcG中的主要構(gòu)成蛋白，Glinsky等[12]人認(rèn)為這種家族信號可能鑒定癌干細(xì)胞的特征性腫瘤。含有USP22的PcG蛋白復(fù)合體與干細(xì)胞的分化調(diào)控有關(guān)，Molofsky等[13]研究說明有Bmi-1基因缺陷小鼠出生后大腦神經(jīng)干細(xì)胞缺失,這說明在體內(nèi)神經(jīng)干細(xì)胞的更新需要Bmi-1基因參與。與PcG互相調(diào)節(jié)的基因有BUB1、HEC1/KNTC2、CCNB1、Ki67、Gbx2、FGFR2、ANK3、CES，USP22。

4.2 USP22是11個基因標(biāo)記的一個基因 有報道稱，一組包含11個基因的基因標(biāo)記的表達(dá)，能夠鑒別出具有浸潤性生長、轉(zhuǎn)移、耐藥等CSCs表型的腫瘤，因而這組基因標(biāo)志又稱為癌干細(xì)胞基因標(biāo)志。Glinsky等對該組基因標(biāo)記的某個信號片段的功能研究發(fā)現(xiàn)，USP22是其中的一個基因，而且USP22在多種腫瘤中有高表達(dá),USP22的高表達(dá)預(yù)示著腫瘤即將在體內(nèi)擴(kuò)散，使治療失敗[14]。所以推測，USP22可能也是癌干細(xì)胞的潛在標(biāo)志之一。

USP22作為癌干細(xì)胞標(biāo)志之一，它的出現(xiàn)和增多，是判斷腫瘤治療后是否復(fù)發(fā)的潛在指標(biāo)之一，使癌癥病人的診斷和病情級別的劃分成為可能,也可能指明新藥研發(fā)的方向。Yang等[15]指出，在胃癌病人中，USP22高表達(dá)與短暫的治療存活時間密切相關(guān)。而且胃癌病人的臨床分期越差，USP22表達(dá)越高。Zhang等[16]研究指出，在乳腺癌病人中，USP22的高表達(dá)是與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、Her-2+、Ki-67+和腫瘤復(fù)發(fā)有關(guān)。在結(jié)腸癌的研究中也有相似的結(jié)論[17]。Cox回歸分析USP22可以作為胃癌、乳腺癌及結(jié)腸癌的獨(dú)立預(yù)后指標(biāo)[16，17]。

4.3 USP22是染色質(zhì)重塑復(fù)合體SAGA結(jié)構(gòu)之一 酵母菌的 SAGA(Spt-Ada-Gcn5-acetyl2transferase，SAGA)是一個由多個蛋白組成的不依賴ATP的多功能染色質(zhì)重塑復(fù)合物。包含以下幾類蛋白：⑴轉(zhuǎn)錄接頭(adaptor)蛋白Ada1、Ada2、Ada3、Ada5/Spt20、Gcn5；⑵Spt蛋白Spt3、Spt7、Spt8 ；⑶TBP 相關(guān)的蛋白 TAF5、TAF6、TAF9、TAF10、TAF12；⑷Tra1 蛋白；⑸其他蛋白 Sgf29、Sgf73、Sgf11、Sus1、Chd1、Ubp8。其中，Ubp8在人類的同源物是USP22[18]。SAGA參與和調(diào)節(jié)癌癥發(fā)生。原癌基因c-Myc是許多重要生物學(xué)功能發(fā)揮的調(diào)節(jié)子,它控制著正常細(xì)胞的生長、分化和凋亡。一系列的研究表明,SAGA在細(xì)胞c-Myc活性升高所引起的癌變過程中起著重要的作用。USP22在人類肺癌細(xì)胞的活性明顯升高,同時也發(fā)現(xiàn)它與c-Myc調(diào)節(jié)的細(xì)胞癌變呈正相關(guān)的。

4.4 與某些特定的基因有關(guān) 在體外的數(shù)項研究中，除了已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的c-Myc，還有BMI-1、p16INK4a、p14ARF、cyclin D2、ATXN7、ATXN7L3和ENY2[19]，與USP22相互作用，共同參與細(xì)胞的生物學(xué)行為調(diào)節(jié)。在人體研究中，Yang等[15]證實(shí)，USP22和BMI-1同時激活可能與胃癌的病情進(jìn)展和治療失敗有關(guān)。Liu等[20]實(shí)驗證明，在原發(fā)結(jié)腸癌病人中，USP22的表達(dá)與c-Myc、BMI-1、P16INK4a有關(guān)。

4.5 和細(xì)胞增殖及細(xì)胞周期的關(guān)系 研究發(fā)現(xiàn)H1299細(xì)胞系中細(xì)胞倍增時間是24 h，而阻斷USPS22的H1299細(xì)胞倍增時間是45 h，因而USPS22有促進(jìn)細(xì)胞增殖的作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，USP22對細(xì)胞增殖的作用與細(xì)胞周期進(jìn)展有關(guān)，因為阻斷USP22的細(xì)胞停滯在G1期，使得G1期細(xì)胞數(shù)目增多，而S和G2/M期細(xì)胞數(shù)目減少。

近些年來USP22研究得越來越深入，發(fā)現(xiàn)USP22參與的生物學(xué)活動越來越多。某些研究暗示了它的酶活性的抑制劑對于治療是有好處的，這將成為癌干細(xì)胞靶點(diǎn)治療的一個新的研究點(diǎn)。

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A

1007-6948(2012)03-0321-02

10.3969/j.issn.1007-6948.2012.03.047

天津市南開醫(yī)院病理科（天津 300100）

（收稿：2011-12-10 修回：2012-05-10）

（責(zé)任編輯 張淑坤）