泛素結(jié)合酶UBCH10在泌尿系腫瘤中的研究進(jìn)展

王朝，李學(xué)東

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院泌尿外科，哈爾濱150001)

泌尿系腫瘤中較為常見(jiàn)的有腎癌、膀胱癌和前列腺癌。近年來(lái)，隨著醫(yī)療技術(shù)的提高以及醫(yī)療分子領(lǐng)域的研究，免疫治療和免疫標(biāo)志物出現(xiàn)在臨床治療中，但在泌尿系腫瘤的臨床診治中仍存在許多問(wèn)題。如在腎癌診治方面仍缺乏早期臨床生物學(xué)標(biāo)志物，雖然影像學(xué)檢查已普及，但仍有一部分患者初次診斷時(shí)已失去了手術(shù)機(jī)會(huì)，晚期腎癌對(duì)放化療不敏感且預(yù)后差，5年生存率仍較低[1]。前列腺癌的治療進(jìn)展中出現(xiàn)了激素抵抗耐藥狀態(tài)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年前列腺癌患者較以往新增174 650例，且有31 620例死于前列腺癌[2]。在膀胱癌中缺少腫瘤標(biāo)志物且術(shù)后復(fù)發(fā)率較高，無(wú)論是術(shù)前檢查還是術(shù)后復(fù)查，膀胱鏡檢查仍是膀胱腫瘤診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但膀胱鏡檢查給患者帶來(lái)了極大的不舒適性和心理負(fù)擔(dān)[3]。蛋白質(zhì)降解是泛素-酶體通路的作用之一，其中還涉及DNA修復(fù)、轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞膜受體再循環(huán)、細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)、內(nèi)吞、血管生成以及炎癥信號(hào)等多種功能的關(guān)鍵因子。泛素結(jié)合酶UBCH10(ubiquitin-conjugating enzyme 10)被認(rèn)為是腫瘤微環(huán)境中調(diào)控異常的關(guān)鍵因子，參與了DNA修復(fù)、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期進(jìn)程中有絲分裂和染色體分離過(guò)程以及致癌信號(hào)通路等多種促腫瘤過(guò)程[4]。因此，UBCH10是可靠的預(yù)后和診斷指標(biāo)，可以作為泌尿系腫瘤治療策略的一部分。現(xiàn)就UBCH10在泌尿系腫瘤中的研究進(jìn)展予以綜述。

1 泛素蛋白酶體途徑

泛素化是一種在翻譯后水平上利用小分子多肽泛素(ub)修飾蛋白質(zhì)的能量依賴(lài)性酶促過(guò)程，它的名稱(chēng)源自拉丁語(yǔ)“ubique”，意為“無(wú)處不在”，描述了其在各種類(lèi)型的真核細(xì)胞中的普遍表達(dá)方式[5]。泛素蛋白酶體途徑由泛素、泛素活化酶、泛素結(jié)合酶、泛素-蛋白連接酶等組成，是真核細(xì)胞內(nèi)蛋白降解、合成的重要途徑[6-8]。泛素分子主要通過(guò)泛素活化酶、泛素結(jié)合酶和泛素-蛋白連接酶與靶蛋白結(jié)合形成一條多泛素鏈，將底物蛋白泛素化，使靶蛋白被26S蛋白酶體識(shí)別和降解[9-10]。在泛素化過(guò)程中，蛋白質(zhì)中ub殘基甘氨酸-76的C端和賴(lài)氨酸-K端殘基的ε-氨基之間形成異肽鍵[11]。泛素化的過(guò)程需要3種酶，即泛素活化酶(E1)、泛素結(jié)合酶(E2)和泛素連接酶(E3)，這些酶的催化活性在級(jí)聯(lián)反應(yīng)中按順序排列進(jìn)行[12]。首先，E1以腺苷三磷酸水解依賴(lài)的途徑激活ub殘基甘氨酸-76，生成ub-腺苷酸中間體，腺苷一磷酸釋放，ub和E1通過(guò)硫酯鍵連接[13]；隨后，E1-ub共軛化合物與E2發(fā)生轉(zhuǎn)硫醇反應(yīng)，將活化ub傳遞給E2，形成E2-ub共軛化合物；最后E3與E2-ub共軛化合物和底物同時(shí)結(jié)合，介導(dǎo)ub與底物形成異肽鍵結(jié)合[14]。在泛素化中各種賴(lài)氨酸殘基-K(K6、K11、K27、K29、K33和K48)造成了泛素化功能的多樣性，泛素化的失調(diào)與神經(jīng)退行性疾病、自身免疫性疾病、肌肉萎縮、糖尿病和癌癥等疾病有關(guān)[15]。泛素蛋白酶體途徑參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期性調(diào)控等多個(gè)生理過(guò)程，在維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用[16]。

2 UBCH10的生物學(xué)功能

E2s是泛素-蛋白酶體通路中的關(guān)鍵因子，E2s共分為4種不同類(lèi)型的泛素結(jié)合酶，1型E2s在結(jié)構(gòu)上較為簡(jiǎn)單只具有單純ub，2型E2s包含較多的N端，3型E2s具有較多的C端，4型E2s則同時(shí)包括N端及C端，其中UBCH10為2型泛素結(jié)合酶，與細(xì)胞周期息息相關(guān)[4]。UBCH10是位于人染色體20q13.12上的UBCH10基因編碼的蛋白質(zhì)，在正常組織中無(wú)論是RNA水平或蛋白水平幾乎檢測(cè)不到UBCH10，但越來(lái)越多的證據(jù)表明UBCH10的表達(dá)在幾種人類(lèi)癌癥中均上調(diào)，如食管鱗狀細(xì)胞癌、胃癌和非小細(xì)胞肺癌等[17-21]。UBCH10屬于E2家族，參與了真核細(xì)胞有絲分裂的G1期過(guò)程。UBCH10通過(guò)降解后期促進(jìn)復(fù)合物(anaphase promoting complex,APC)的底物，導(dǎo)致細(xì)胞周期蛋白A的積累，使有絲分裂過(guò)程順利地從G1期過(guò)渡到S期[22]。UBCH10高度保守的N端可以介導(dǎo)后期促進(jìn)因子APC的活性，且UBCH10的N端結(jié)構(gòu)域可調(diào)節(jié)APC活性，對(duì)底物泛素化的效率以及控制底物的選擇均至關(guān)重要[17]。另外，UBCH10還可以與其他信號(hào)分子起作用。研究表明，一氧化氮可能通過(guò)引起UBCH10分解，抑制血管平滑肌細(xì)胞的增殖，而不依賴(lài)于蛋白酶體；同時(shí)UBCH10也可以作為治療靶點(diǎn)，抑制新生內(nèi)膜增生，且不會(huì)引起因蛋白酶體抑制導(dǎo)致的相關(guān)不良反應(yīng)[23]。另有研究表明，UBCH10過(guò)表達(dá)還會(huì)導(dǎo)致染色體錯(cuò)誤分離和腫瘤的形成，作為一種參與泛素化的蛋白質(zhì)，UBCH10可能影響許多腫瘤相關(guān)蛋白，并以不同的方式影響腫瘤[18-20]。

3 UBCH10與泌尿系腫瘤的關(guān)系

3.1UBCH10與腎透明細(xì)胞癌 近年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于UBCH10在腎透明細(xì)胞癌方面的基礎(chǔ)研究較少，但UBCH10對(duì)腎透明細(xì)胞癌的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后十分重要。苗裔等[24]基于醫(yī)學(xué)癌癥數(shù)據(jù)庫(kù)中9 736個(gè)腫瘤樣本和8 587個(gè)正常組織樣本，使用gepia數(shù)據(jù)庫(kù)檢測(cè)正常組織與腎透明細(xì)胞癌組織中UBCH10 RNA基因表達(dá)及臨床病理特征表達(dá)的相關(guān)性，結(jié)果顯示，在腎透明細(xì)胞癌中UBCH10信使RNA高表達(dá)且與病理分級(jí)呈正相關(guān)(P<0.01)；應(yīng)用gepia數(shù)據(jù)庫(kù)分析UBCH10高表達(dá)對(duì)患者總生存率和無(wú)病生存率的影響，結(jié)果顯示，UBCH10高表達(dá)的患者無(wú)論是無(wú)病生存率還是總生存率均較UBCH10低表達(dá)的患者低；基于HPA(Human Protein Atlas)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)正常腎組織及腎透明細(xì)胞癌組織進(jìn)行免疫組織化學(xué)檢測(cè)，進(jìn)一步證實(shí)了UBCH10蛋白在腎透明細(xì)胞癌中較正常組織高表達(dá)；應(yīng)用String-DB數(shù)據(jù)庫(kù)分析UBCH10蛋白與其他蛋白的相互作用發(fā)現(xiàn)，UBCH10在腎透明細(xì)胞癌中主要為促癌基因，其作用機(jī)制可能與UBCH10參與的蛋白泛素化、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)以及細(xì)胞內(nèi)蛋白修飾相關(guān)。Dastsooz等[25]利用TCGA(The Cancer Genome Atlas)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)腎透明細(xì)胞癌中不同病理分級(jí)及腎透明細(xì)胞癌兩種亞型的UBCH10表達(dá)水平進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，在所有腎透明細(xì)胞癌亞型和所有病理分級(jí)狀態(tài)下UBCH10的表達(dá)水平均高于正常人，且在病理2級(jí)中表達(dá)最為顯著，其次為3級(jí)和4級(jí)，而在總生存率和無(wú)病生存率方面UBCH10高表達(dá)的患者表現(xiàn)較差。

由于基因芯片和高通量測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步，可以根據(jù)大數(shù)據(jù)集成和生物學(xué)篩選腫瘤核心基因。Luo等[26]通過(guò)加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析腎透明細(xì)胞癌核心基因，根據(jù)3個(gè)表達(dá)譜數(shù)據(jù)集中1 387個(gè)差異表達(dá)基因，從中分析出9個(gè)核心基因與腫瘤的發(fā)展及預(yù)后相關(guān)，其中UBCH10為核心基因之一；多因素Cox回歸分析結(jié)果表明，UBCH10可作為獨(dú)立的預(yù)后候選標(biāo)志物。Wei等[27]利用TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)在472個(gè)不同表達(dá)的基因中對(duì)比并尋找轉(zhuǎn)移性腎透明細(xì)胞癌的核心基因，并利用檢索相互作用基因和細(xì)胞圖譜的搜索工具，構(gòu)建和分析了蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)，以進(jìn)一步分析已識(shí)別的核心基因，結(jié)果顯示，UBCH10是26個(gè)核心基因之一，且與轉(zhuǎn)移性腎透明細(xì)胞癌總生存期和無(wú)復(fù)發(fā)生存期相關(guān)(P<0.05)，UBCH10為轉(zhuǎn)移性腎透明細(xì)胞癌提供了有價(jià)值的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。Yuan等[28]通過(guò)高通量基因表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)提取腎透明細(xì)胞癌基因數(shù)據(jù)，構(gòu)建加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析圖，經(jīng)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)分析得知UBCH10為核心基因之一，且通過(guò)基因富集分析以及基因本體高通量測(cè)序數(shù)據(jù)處理得出，在腎透明細(xì)胞癌中發(fā)現(xiàn)的核心基因在細(xì)胞周期和細(xì)胞周期調(diào)控方面有顯著的富集；利用KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)數(shù)據(jù)庫(kù)分析發(fā)現(xiàn)細(xì)胞周期是最重要的途徑，且UBCH10與p53信號(hào)通路有關(guān)。

3.2UBCH10與前列腺癌 前列腺癌是西方國(guó)家男性最常見(jiàn)的腫瘤之一，近年來(lái)其在亞洲人群中的發(fā)病率也顯著增加。雖然對(duì)局部晚期前列腺癌患者的治療以雄激素剝奪治療為主，但隨著疾病的進(jìn)展，治療抗性、去勢(shì)藥物的抗性仍不可避免，因此亟須尋找一種新的治療方式。韋士勤[16]運(yùn)用RNA干擾慢病毒重組顆粒(LV-shRNA-UBCH10)介導(dǎo)前列腺癌UBCH10基因沉默，觀(guān)察其對(duì)LV-shRNA-UBCH10實(shí)驗(yàn)組、LV-shRNA-NC陰性對(duì)照組以及空白對(duì)照組細(xì)胞株UBCH10基因的表達(dá)、細(xì)胞增殖、細(xì)胞侵襲以及遷移、克隆形成的影響。結(jié)果顯示，UBCH10與前列腺癌細(xì)胞增殖及侵襲能力呈正相關(guān)，表明UBCH10與前列腺癌細(xì)胞增殖及侵襲密切相關(guān)，為前列腺癌動(dòng)物實(shí)驗(yàn)分子靶向藥物提供了可靠的數(shù)據(jù)。另外，UBCH10受多種微RNA(microRNA，miRNA)的調(diào)控，前列腺癌中可以通過(guò)下調(diào)某些miRNA調(diào)控細(xì)胞周期基因，抑制前列腺癌的侵襲、發(fā)展。Hu等[29]通過(guò)敲低前列腺癌中的UBCH10基因發(fā)現(xiàn)，前列腺癌細(xì)胞系的侵襲及增殖能力均顯著降低；隨后直接轉(zhuǎn)染UBCH10中的miR-381-3p結(jié)合位點(diǎn)使其突變發(fā)現(xiàn)，miR-381-3p過(guò)表達(dá)后前列腺癌中的UBCH10蛋白水平顯著降低，表明UBCH10信使RNA 3′非翻譯區(qū)中的miR-381-3p結(jié)合位點(diǎn)可以靶向抑制UBCH10前列腺癌的增殖和侵襲；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，中草藥淫羊藿苷可通過(guò)上調(diào)miR-381-3p而下調(diào)UBCH10的表達(dá)。

雄激素和雄激素受體是前列腺癌細(xì)胞分化、代謝、增殖和存活的基礎(chǔ)，雄激素剝奪療法是局部晚期或轉(zhuǎn)移性前列腺癌的一線(xiàn)治療方案[30]，經(jīng)過(guò)雄激素剝奪療法后，仍有患者復(fù)發(fā)，且進(jìn)展為激素抵抗性前列腺癌。Luna Velez等[31]證明，雄激素受體變體在去勢(shì)抵抗性前列腺癌(castration-resistant prostate cancer，CRPC)的生長(zhǎng)和發(fā)育中起關(guān)鍵作用，其中雄激素受體剪接變異體7(androgen receptor-splice variant 7，AR-V7)是檢測(cè)到的最常見(jiàn)變體之一，且在CRPC中AR-V7的高表達(dá)與腫瘤的復(fù)發(fā)進(jìn)展和生存期縮短存在相關(guān)性；同時(shí)實(shí)驗(yàn)證明，在體外前列腺癌細(xì)胞中強(qiáng)制表達(dá)AR-V7導(dǎo)致UBCH10顯著上調(diào)。Lee等[32]運(yùn)用實(shí)時(shí)熒光定量反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng) (reverse transcription-polymerase chain reaction，RT-PCR)測(cè)定激素敏感型前列腺癌和CRPC中的AR-V7水平、全長(zhǎng)雄激素受體及UBCH10信使RNA水平以及兩者之間的聯(lián)系，結(jié)果顯示，在激素敏感型前列腺癌中UBCH10信使RNA水平與全長(zhǎng)雄激素受體的信使RNA水平相關(guān)，在CRPC中UBCH10的信使RNA水平與AR-V7信使RNA水平無(wú)相關(guān)性。這些發(fā)現(xiàn)表明，UBCH10可能是前列腺癌雄激素信號(hào)通路的通用腫瘤標(biāo)志物。Luna Velez等[31]也評(píng)估了UBCH10表達(dá)對(duì)雄激素受體全長(zhǎng)剪接體介導(dǎo)的反式激活的依賴(lài)性，用雄激素誘導(dǎo)前列腺癌細(xì)胞中雄激素受體靶基因激肽釋放酶相關(guān)肽酶3(kallikrein-related peptidase 3，KLK3)的表達(dá)，同時(shí)觀(guān)察UBCH10的表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)表達(dá)的前列腺癌細(xì)胞經(jīng)雄激素刺激后其UBCH10上調(diào)，用雄激素拮抗劑恩雜魯胺處理后UBCH10下調(diào)，充分證明了UBCH10在前列腺癌雄激素受體調(diào)控中的重要性。c-Jun激活區(qū)結(jié)合蛋白1(c-Jun activation domain-binding protein 1，JAB1)在多種癌癥中過(guò)表達(dá)，并已成為一種強(qiáng)有力的致癌基因[33]。Danielpour等[34]通過(guò)分析cBioPortal癌癥基因數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)現(xiàn)，JAB1是前列腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)和存活的驅(qū)動(dòng)因素，將JAB1沉默后則抑制了UBCH10蛋白的表達(dá)，間接證明了UBCH10在前列腺癌中的重要作用。

3.3UBCH10與膀胱癌 臨床上膀胱鏡檢查對(duì)于膀胱癌患者仍是診斷和復(fù)查的金標(biāo)準(zhǔn)。Okamoto等[35]早在2003年就發(fā)現(xiàn)了E2家族與腫瘤存在相關(guān)性，他們應(yīng)用RT-PCR技術(shù)檢測(cè)膀胱癌中人類(lèi)細(xì)胞系中不同泛素結(jié)合酶的表達(dá)水平發(fā)現(xiàn)，UBCH10在腫瘤組織中呈高表達(dá)狀態(tài)，而在癌癥旁組織中呈極低表達(dá)，證明了UBCH10的表達(dá)與膀胱癌呈正相關(guān)。

Wagner等[36]發(fā)現(xiàn)，膀胱癌中UBCH10的表達(dá)隨著病理分級(jí)的上升而升高，且與膀胱癌病理分級(jí)呈正相關(guān)；運(yùn)用免疫組織化學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)，膀胱癌中UBCH10蛋白異常表達(dá)與有絲分裂有關(guān)。石嶸等[37]采用蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)分析表達(dá)譜基因芯片數(shù)據(jù)，在蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)蛋白中驗(yàn)證了UBCH10在浸潤(rùn)性膀胱癌中起主導(dǎo)致癌作用，且膀胱癌UBCH10基因與細(xì)胞分裂周期相關(guān)蛋白激酶7、核仁紡錘體相關(guān)蛋白1等細(xì)胞周期調(diào)節(jié)通路相關(guān)，共同對(duì)浸潤(rùn)性膀胱癌起促進(jìn)作用。這些均為膀胱癌的早期診斷和分子靶向治療提供了方向。Gao等[38]使用Cytoscape軟件進(jìn)行蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)和模塊分析，最終得出10個(gè)關(guān)鍵基因，其中就包括UBCH10，同樣為膀胱癌的治療及診斷提供了新靶標(biāo)。Morikawa等[39]為了研究UBCH10在膀胱癌中的表達(dá)，使用組織微陣列進(jìn)行免疫組織化學(xué)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)根治性膀胱切除術(shù)治療的82例(62%)膀胱尿路上皮癌患者中，51例患者膀胱癌組織中UBCH10高表達(dá)且與病理分級(jí)呈正相關(guān)，與膀胱癌術(shù)后患者遠(yuǎn)期生存率呈負(fù)相關(guān)，而使用小干擾RNA抑制UBCH10合成可抑制膀胱癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。因此，UBCH10可能成為新的膀胱癌預(yù)后生物標(biāo)志物、腫瘤進(jìn)展的新指標(biāo)以及膀胱癌的潛在治療靶點(diǎn)。

Kim等[40]的研究納入了212例膀胱癌患者和106例血尿患者(42例良性病造成血尿，62例正?；颊?，利用硅膠膜Rneasy離心柱從患者尿液中提取無(wú)細(xì)胞RNA，并進(jìn)行RT-PCR和數(shù)據(jù)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，膀胱癌患者尿液樣品中UBCH10無(wú)細(xì)胞RNA的水平顯著高于正?；颊吆脱?qū)φ諛悠?。膀胱癌尿液樣品中較高水平的UBCH10無(wú)細(xì)胞RNA可能反映膀胱癌組織中的高表達(dá)。因此，尿UBCH10無(wú)細(xì)胞RNA可能是膀胱癌有價(jià)值的診斷標(biāo)志物。

4 小 結(jié)

UBCH10與腎癌、前列腺癌及膀胱癌的預(yù)后、發(fā)生、發(fā)展均存在密切聯(lián)系。膀胱鏡檢查以及膀胱癌的高復(fù)發(fā)率給患者造成了極大的痛苦，雖然在膀胱癌尿液中UBCH10無(wú)細(xì)胞RNA高表達(dá)，為膀胱癌的診斷提供了新可能，但膀胱、輸尿管、腎盂為同一尿路上皮，因此膀胱癌與UBCH10還有待進(jìn)一步研究。目前對(duì)于腎癌仍缺乏系統(tǒng)和廣泛的實(shí)驗(yàn)研究，但UBCH10與腎癌具有高度相關(guān)性，因此需進(jìn)一步深入研究。細(xì)胞的調(diào)控機(jī)制十分復(fù)雜，正如前列腺癌的激素通路與UBCH10具有相關(guān)性一樣，這為激素抵抗性前列腺癌患者提高藥物敏感性提供了可能。同時(shí)，泌尿系腫瘤的復(fù)發(fā)機(jī)制、新的診斷方式以及藥物治療也有待進(jìn)一步探索。