UBR5基因在惡性腫瘤生物學(xué)中的研究進(jìn)展

（中南大學(xué)湘雅醫(yī)院 乳腺科，湖南 長(zhǎng)沙410008）

隨著對(duì)分子生物學(xué)的研究深入，從基因?qū)用嫜芯堪┌Y及其生物學(xué)行為逐漸完善。UBR5已被證明參與多種惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展的調(diào)控，探索UBR5基因在腫瘤中的作用機(jī)制及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于理解UBR5在腫瘤中的不同生物學(xué)行為具有重要作用，本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外最新研究的基礎(chǔ)上就UBR5的基因結(jié)構(gòu)、生理功能、腫瘤的調(diào)控及其在腫瘤中的預(yù)測(cè)價(jià)值等方面進(jìn)行闡述。

1 UBR5基因結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及生理功能

UBR5是果蠅增生盤(pán)基因在哺乳動(dòng)物中的直系同源基因[1]。人UBR5基因有59個(gè)外顯子，最初是在篩查人類(lèi)乳腺癌細(xì)胞中的孕激素調(diào)節(jié)基因時(shí)發(fā)現(xiàn)的，它是一種抑癌基因，能夠編碼約10 kb的mRNA和＞300 kDa的蛋白質(zhì)[2]。UBR5蛋白是一種含有2 799個(gè)氨基酸的核E3泛素連接酶，具有HECT結(jié)構(gòu)域。該結(jié)構(gòu)域含有E3連接酶功能，能夠通過(guò)添加泛素來(lái)修飾蛋白質(zhì)[3]。泛素-蛋白酶體系統(tǒng)是細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和蛋白穩(wěn)定的重要調(diào)節(jié)劑，在癌癥中發(fā)揮重要作用，而E3泛素連接酶在泛素-蛋白酶體系統(tǒng)級(jí)聯(lián)反應(yīng)中占據(jù)關(guān)鍵位置[4]。UBR5也是一種核磷蛋白，是MAP激酶作用的直接底物，存在多個(gè)磷酸化位點(diǎn)[5]。UBR5到目前為止已被報(bào)道密切參與DNA損傷修復(fù)、免疫應(yīng)答、轉(zhuǎn)錄調(diào)控及細(xì)胞周期等多種細(xì)胞生物學(xué)功能[6-9]；同時(shí)，UBR5也是近年來(lái)備受關(guān)注的腫瘤相關(guān)基因，其在許多惡性腫瘤中異常擴(kuò)增，且與腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移、化療耐藥等惡性生物學(xué)行為及預(yù)后差相關(guān)，但其具體的作用機(jī)制尚待明確[4,10]。

2 UBR5在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用

UBR5基因位于8q染色體上，該區(qū)域經(jīng)常在多種類(lèi)型的癌癥中發(fā)生突變和/或過(guò)表達(dá)，包括卵巢癌，乳腺癌，肝細(xì)胞癌，食管癌，胃癌，結(jié)腸癌，黑色素瘤和套細(xì)胞淋巴瘤在內(nèi)的多種實(shí)體瘤[11-17]。TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)表明，UBR5擴(kuò)增是許多癌癥類(lèi)型中的常見(jiàn)改變[4]。但是不同腫瘤中的UBR5表達(dá)仍然存在很大差異。目前關(guān)于UBR5在許多癌癥中的研究已較前深入。

2.1 UBR5對(duì)細(xì)胞周期和凋亡的影響

細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡的調(diào)控影響著腫瘤的發(fā)生發(fā)展，通過(guò)靶向目標(biāo)基因從而精細(xì)調(diào)控細(xì)胞周期或細(xì)胞凋亡，這對(duì)于調(diào)節(jié)腫瘤生長(zhǎng)增值等方面意義重大。McDonald等[18]研究發(fā)現(xiàn)，哺乳動(dòng)物a4磷酸蛋白，是哺乳動(dòng)物mTOR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的重要組成部分，該途徑調(diào)節(jié)核糖的生物合成，翻譯的起始和細(xì)胞周期的進(jìn)程[19-21]。泛素化的PP2Ac為UBR5作用的底物，UBR5在受到孕酮，17b-雌二醇和催乳激素等上調(diào)激素的影響，可能通過(guò)作用于乳腺癌細(xì)胞中a4-PP2Ac復(fù)合物從而影響mTOR信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，最終影響細(xì)胞周期進(jìn)程[22]。段巨濤[23]研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)慢病毒轉(zhuǎn)染人膽囊癌GBCSD細(xì)胞，下調(diào)UBR5基因的表達(dá)。通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)結(jié)果表明，這不僅抑制了癌細(xì)胞的增殖，而且使細(xì)胞周期停止在G2/M期，G0/G1比例降低，并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生。Vávrová等[24]發(fā)現(xiàn)siRNA介導(dǎo)的UBR5耗竭在MCF-7乳腺癌的細(xì)胞系中導(dǎo)致CHK2活性降低，這是一種在DNA損傷識(shí)別后被激活的重要激酶，可以引起細(xì)胞周期停滯或細(xì)胞凋亡。這表明UBR5的消耗很可能會(huì)減少DNA損傷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，使其成為潛在的腫瘤抑制因子[25]。Qiao等[26]研究發(fā)現(xiàn)，UBR5是MYC基因活性的調(diào)節(jié)劑。在MYC擴(kuò)增且p53突變的乳腺癌細(xì)胞中，UBR5在抑制MYC介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡引發(fā)和防止藥物誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡中具有重要作用。Eblen等[27]發(fā)現(xiàn)UBR5在腫瘤中的過(guò)度表達(dá)可通過(guò)影響DNA修復(fù)，細(xì)胞檢查點(diǎn)和對(duì)細(xì)胞損傷的凋亡反應(yīng)來(lái)幫助腫瘤細(xì)胞逃避DNA損傷劑的細(xì)胞毒性作用，而UBR5可能通過(guò)泛素連接酶依賴(lài)性和非依賴(lài)性機(jī)制作用于Bcl-2家族蛋白及其調(diào)節(jié)劑從而影響細(xì)胞凋亡。UBR5可以通過(guò)調(diào)節(jié)其基因和蛋白質(zhì)的表達(dá)水平，作用于與之相關(guān)的不同基因或信號(hào)通路，從而影響細(xì)胞的生物學(xué)過(guò)程。UBR5對(duì)于細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡的調(diào)控機(jī)制十分復(fù)雜，但是在不同腫瘤中的調(diào)控機(jī)制是否存在相關(guān)性值得進(jìn)一步的研究，這對(duì)于發(fā)現(xiàn)不同腫瘤的共同生物學(xué)行為具有重要意義。因此，進(jìn)一步探索基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系將會(huì)逐步揭示腫瘤復(fù)雜的生物學(xué)行為。

2.2 UBR5.對(duì)抑癌基因的調(diào)控

p53作為一種重要的腫瘤抑制基因，能夠?qū)?xì)胞分裂起著調(diào)節(jié)和監(jiān)視的作用。p53介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在調(diào)節(jié)細(xì)胞正常生命活動(dòng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，與細(xì)胞內(nèi)多種其它信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑相關(guān)[28-29]。Smits等[30]研究發(fā)現(xiàn)UBR5可能通過(guò)控制一種或多種參與p53負(fù)調(diào)控的miRNA的水平來(lái)調(diào)控p53的水平，或者更有可能通過(guò)參與miRNA介導(dǎo)的基因沉默的一般過(guò)程來(lái)調(diào)控p53的水平。后一種理論得到一項(xiàng)研究的支持，該研究表明UBR5是miRNA介導(dǎo)的基因沉默途徑中的關(guān)鍵組成部分[31]。Watanabe等[32]研究表明，一方面UBR5可能參與GRWD1基因?qū)53的下調(diào)過(guò)程。另一方面UBR5在癌細(xì)胞中過(guò)度表達(dá)也可能有助于抑制p53表達(dá)和增加致癌潛力。

2.3 UBR5在癌癥侵襲轉(zhuǎn)移中的作用

侵襲和轉(zhuǎn)移是腫瘤高侵襲性的表現(xiàn)，是臨床癌癥患者出現(xiàn)死亡的主要影響因素。Sun等[33]研究發(fā)現(xiàn)，GOLPH3通過(guò)調(diào)控Wnt/β-catenin信號(hào)通路來(lái)促進(jìn)上皮性卵巢癌細(xì)胞的上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程。在不同類(lèi)型的卵巢腫瘤中UBR5的表達(dá)與GOLPH3的表達(dá)一致。這項(xiàng)研究為存在GOLPH3-Wnt/β-catenin-EMT軸提供了證據(jù)，該軸可促進(jìn)上皮性卵巢癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力。UBR5可能是該軸上GOLPH3的下游因素。這對(duì)于研究UBR5在卵巢癌細(xì)胞中介導(dǎo)的侵襲轉(zhuǎn)移具有重要的研究?jī)r(jià)值。Liao等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在移植的TNBC同系鼠模型中，敲除UBR5基因是造成E-鈣黏著蛋白表達(dá)缺失的原因。同時(shí)腫瘤細(xì)胞中UBR5的缺失通過(guò)UBR5/E-cadherin軸使腫瘤細(xì)胞發(fā)生異常上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而抑制了轉(zhuǎn)移性肺部定植，并通過(guò)改變腫瘤的微環(huán)境（尤其是免疫細(xì)胞群）來(lái)抑制腫瘤的血管生成，從而阻止了腫瘤的生長(zhǎng)。UBR5不僅增強(qiáng)了遷移和侵襲的早期步驟，同時(shí)抑制了轉(zhuǎn)移定植的晚期步驟。以上研究可以發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改變UBR5的表達(dá)水平從而影響癌細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力，對(duì)于改善癌癥患者預(yù)后意義重大。但是目前關(guān)于UBR5在癌癥的侵襲轉(zhuǎn)移機(jī)制中的研究仍然不夠深入。隨著對(duì)UBR5分子調(diào)節(jié)機(jī)制的完善，UBR5在癌癥侵襲轉(zhuǎn)移中的作用將更加明了。

2.4 UBR5調(diào)控化療敏感性

化療到目前為止仍是腫瘤患者的重要治療手段。但是由于腫瘤的異質(zhì)性導(dǎo)致不同腫瘤對(duì)化療敏感性的不同以及相同腫瘤的化療療效也存在很大差異。探索影響化療敏感性的作用機(jī)制對(duì)于增加癌癥患者療效及預(yù)后具有重要意義。Bradley等[34]研究發(fā)現(xiàn)，UBR5的過(guò)表達(dá)能夠誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞系對(duì)順鉑的耐藥性，并且依賴(lài)于UBR5泛素連接酶活性。但也有研究表明，異位表達(dá)UBR5但降低其泛素連接酶活性，也能夠增強(qiáng)癌細(xì)胞的順鉑耐藥性[35]，表明僅UBR5的過(guò)表達(dá)就足以誘導(dǎo)順鉑耐藥性[36]。Matsuural等[37]研究發(fā)現(xiàn)，幾種泛素E3連接酶復(fù)合物通過(guò)靶向不同的識(shí)別位點(diǎn)來(lái)調(diào)節(jié)MOAP-1，并可以在不同的細(xì)胞周期階段通過(guò)不同的刺激來(lái)精確控制MOAP-1蛋白的水平，從而可能導(dǎo)致多種凋亡觸發(fā)機(jī)制。此外，UBR5耗竭使順鉑耐藥細(xì)胞對(duì)細(xì)胞凋亡敏感。同時(shí)UBR5耗竭也可以使培養(yǎng)的卵巢癌細(xì)胞誘導(dǎo)Bcl-2家族蛋白Bax的激活，而這種Bax的激活取決于MOAP-1的表達(dá)水平。這些發(fā)現(xiàn)將UBR5鑒定為MOAP-1的新調(diào)節(jié)劑，并暗示了該調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)對(duì)卵巢癌順鉑治療敏感性的潛在機(jī)制。MOAP-1水平的改變可能是該過(guò)程在腫瘤中的一個(gè)組成部分，或者可能是一部分卵巢腫瘤中UBR5誘導(dǎo)的順鉑耐藥的機(jī)制。N-degron途徑具有積極調(diào)節(jié)癌癥許多特征的能力，包括血管生成，細(xì)胞增殖和存活率等。因此，抑制N-degron途徑提供了成為高效抗癌治療的潛力。Leboeuf等[38]通過(guò)使用siRNA介導(dǎo)的方法選擇性下調(diào)4種N-degron依賴(lài)性泛素連接酶（UBR1、UBR2、UBR4、UBR5），結(jié)果發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞遷移和增殖減少，自發(fā)凋亡增加，從而增強(qiáng)了化療藥物的作用。Bradley等[34]等發(fā)現(xiàn)UBR5對(duì)Mcl-1表達(dá)的上調(diào)也可能有助于順鉑耐藥，Mcl-1被認(rèn)為可以保護(hù)卵巢癌細(xì)胞免于化療誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。為了確定靶向UBR5表達(dá)是否是治療卵巢癌的可行方法，在雌性無(wú)胸腺裸鼠中種植了ES-2卵巢癌細(xì)胞的腹膜內(nèi)異種移植物。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，靶向UBR5表達(dá)在ES-2異種移植物中顯示出比單獨(dú)的順鉑治療有著更高的療效。UBR5是與化療聯(lián)合來(lái)治療上皮性卵巢癌的有效靶點(diǎn)。這可能是因?yàn)閁BR5的表達(dá)下降會(huì)增強(qiáng)癌細(xì)胞死亡和提高癌細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性。以上研究表明，通過(guò)改變UBR5的表達(dá)情況，可以從不同的分子作用機(jī)制調(diào)控化療的敏感性從而增強(qiáng)或改變化療療效。但是由于腫瘤的異質(zhì)性，深入探索UBR5在不同腫瘤及其亞型中對(duì)化療療效的影響至關(guān)重要。

2.5 UBR5在癌癥中的預(yù)測(cè)價(jià)值

隨著對(duì)UBR5研究的逐漸深入，UBR5在多種實(shí)體腫瘤中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，與腫瘤患者的生存及預(yù)后息息相關(guān)。Bradley等[34]發(fā)現(xiàn)UBR5通過(guò)調(diào)節(jié)Mcl-1增強(qiáng)卵巢癌細(xì)胞生存能力，而Mcl-1是卵巢癌細(xì)胞生存的重要介質(zhì)[39-40]。在卵巢腫瘤中，UBR5的上調(diào)與高復(fù)發(fā)和死亡風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[41]。同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)，孕激素受體與GATA-2轉(zhuǎn)錄因子在乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄激活中具有協(xié)同作用，表明UBR5與孕激素受體的相互作用可能通過(guò)GATA-2依賴(lài)性途徑調(diào)節(jié)Mcl-1的表達(dá)[42]，Mcl-1作為B c l-2家族的一種抗凋亡基因，在乳腺腫瘤中，Mcl-1的高表達(dá)與腫瘤的高組織學(xué)分級(jí)和患者生存不良有關(guān)[43]。Wang等[44]發(fā)現(xiàn)UBR5是結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）中的致癌蛋白，UBR5直接與CRC細(xì)胞中的ECRG4結(jié)合，通過(guò)使ECRG4不穩(wěn)定來(lái)促進(jìn)CRC的發(fā)展。同時(shí)研究表明ECRG4敲低后逆轉(zhuǎn)了UBR5沉默對(duì)CRC細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制作用。Xie等[45]研究表明UBR5在CRC發(fā)生中具有致癌作用以及可用作局部CRC危險(xiǎn)分層的潛在預(yù)測(cè)生物標(biāo)志物。Zhang等[46]研究發(fā)現(xiàn)，UBR5通過(guò)PTEN降解激活PI3K/Akt途徑，有助于膽囊癌（gallbladder carcinoma，GBC）中的腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。UBR5過(guò)表達(dá)與GBC患者預(yù)后不良有關(guān)。UBR5可能是預(yù)測(cè)GBC患者預(yù)后的重要生物標(biāo)志物。段巨濤[23]研究發(fā)現(xiàn)，UBR5在GBC組織中表達(dá)水平較高時(shí)，患者的腫瘤實(shí)體較大、罹患腺癌者較多且惡性程度較高，差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。UBR5表達(dá)水平較高的患者較UBR5低表達(dá)患者生存期短，差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Yang等[47]研究發(fā)現(xiàn)，UBR5是人胃癌中的致癌蛋白。UBR5通過(guò)使GKN1不穩(wěn)定來(lái)促進(jìn)胃癌的發(fā)展。UBR5在胃癌中的過(guò)表達(dá)與生存不良有關(guān)，可以作為治療胃癌的新靶標(biāo)，也可以預(yù)測(cè)患者的預(yù)后。以上研究表明，對(duì)于不同腫瘤UBR5可以通過(guò)不同的作用機(jī)制影響癌細(xì)胞生存，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生發(fā)展。UBR5在腫瘤中可以充當(dāng)生物標(biāo)記物以及預(yù)測(cè)患者預(yù)后，但是目前關(guān)于UBR5在腫瘤中的臨床研究總體偏少以及缺少大型臨床試驗(yàn)的支持，仍然需要更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)去證明其與腫瘤的臨床相關(guān)性。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，腫瘤的形成是細(xì)胞生理功能調(diào)控出現(xiàn)嚴(yán)重失衡并出現(xiàn)細(xì)胞異常增殖的結(jié)果。細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖受許多調(diào)節(jié)因子的控制，這些調(diào)節(jié)因子的基因或其產(chǎn)物發(fā)生異常是腫瘤發(fā)生的分子基礎(chǔ)。探索在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵基因或其產(chǎn)物，對(duì)了解腫瘤發(fā)生機(jī)制及腫瘤的治療具有十分重要的意義。UBR5在惡行腫瘤的發(fā)生，發(fā)展中的作用機(jī)制十分廣泛，但不同作用機(jī)制之間是否存在聯(lián)系值得更加深入的去探討。這對(duì)于構(gòu)建UBR5基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。UBR5作為癌癥研究的生物標(biāo)記物，已經(jīng)在多種癌癥中用來(lái)預(yù)測(cè)腫瘤的發(fā)生發(fā)展乃至預(yù)后。UBR5在不同癌癥之間的研究是否存在相關(guān)性，以及在不同癌癥之間調(diào)節(jié)的生物學(xué)行為是否一致，對(duì)于研究UBR5作用機(jī)制是否存在普遍性具有重要意義。到目前為止，有關(guān)UBR5基因的研究仍不夠深入，對(duì)于基因調(diào)控機(jī)制網(wǎng)絡(luò)的建立還不夠完善，在許多方面存在疑問(wèn)和爭(zhēng)議。但是隨著研究的繼續(xù)深入，UBR5將在惡性腫瘤的診斷，治療及預(yù)后等多個(gè)方面提供重要的研究?jī)r(jià)值。