SIAH蛋白的生物學(xué)功能及其在腫瘤發(fā)生發(fā)展中作用的研究進(jìn)展

林莉，李桃瓊，沙春麗，朱小蘭，2

1江蘇大學(xué)附屬第四人民醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室，江蘇鎮(zhèn)江212001；2江蘇大學(xué)附屬第四人民醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心

泛素是一種由76個(gè)氨基酸組成的多肽，通過多步反應(yīng)與蛋白質(zhì)底物偶聯(lián)，誘導(dǎo)底物發(fā)生泛素化降解。SIAH（seven in absentia homologue）是一類高度保守的RING型泛素連接酶。SIAH家族是哺乳動(dòng)物體內(nèi)泛素連接酶系統(tǒng)的重要組成部分，介導(dǎo)多種細(xì)胞底物如轉(zhuǎn)錄抑制因子NcoR/TIEG-1［1］、轉(zhuǎn)錄激活因子β連環(huán)蛋白（β-catenin）［2］和微管相關(guān)運(yùn)動(dòng)蛋白（Kid）［3］等 的 泛 素 化。人 類 基 因 組 編 碼SIAH1、SIAH2、SIAH3三個(gè)SIAH基因，其中SIAH1、SIAH2可通過修飾和靶向多種底物來協(xié)調(diào)泛素介導(dǎo)的蛋白水解和調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、蛋白質(zhì)復(fù)合物組裝、蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位和其他正常細(xì)胞功能［4-6］。近年研究顯示，SIAH與多種腫瘤相關(guān)，參與腫瘤細(xì)胞中RAS/RAF和PI3K等信號(hào)通路的調(diào)節(jié)［7］、DNA損傷修復(fù)［8］、體內(nèi)缺氧應(yīng)答等［9］?，F(xiàn)將SIAH的生物學(xué)功能及其在腫瘤發(fā)生發(fā)展中作用的研究進(jìn)展綜述如下。

1 SIAH的生物學(xué)功能

1.1 參與缺氧應(yīng)答過程的調(diào)節(jié)缺氧應(yīng)答基因的表達(dá)在很大程度上受轉(zhuǎn)錄因子缺氧誘導(dǎo)因子（HIF）的調(diào)控。在低氧條件下，HIF-1α羥化被抑制，不易被泛素化降解［10］。SIAH2在缺氧條件下優(yōu)先將脯氨酰羥化酶3（PHD3）泛素化，導(dǎo)致PHD3降解，從而抑制HIF-1α在兩個(gè)保守脯氨酸殘基處的羥基化，增加其穩(wěn)定性［1］。因此認(rèn)為，SIAH2在缺氧依賴性信號(hào)通路中起重要作用。

SIAH是調(diào)節(jié)HIF-1α活性和細(xì)胞對缺氧反應(yīng)的關(guān)鍵因子，其作用機(jī)制與缺氧導(dǎo)致的Hippo信號(hào)通路失活有關(guān)。大腫瘤抑制因子2（LATS2）是Hippo信號(hào)通路的關(guān)鍵組成部分，SIAH2通過破壞LATS2的穩(wěn)定性來誘導(dǎo)Yes相關(guān)蛋白（YAP）生成［11］。YAP與HIF-1α形成復(fù)合物，增加HIF-1α在缺氧環(huán)境中的穩(wěn)定性［9］。Polo樣激酶3（Plk3）是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，可抑制細(xì)胞對缺氧和腫瘤的反應(yīng)；缺氧可降低Plk3蛋白水平，并以SIAH2介導(dǎo)的泛素—蛋白酶體依賴的方式縮短細(xì)胞質(zhì)Plk3的半衰期，抑制Plk3的功能，繼而降低細(xì)胞對缺氧的反應(yīng)，這有助于抑制細(xì)胞轉(zhuǎn)化和腫瘤進(jìn)展［12］。

線粒體是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中耗氧的主要部位，缺氧可直接影響線粒體的生物學(xué)功能。缺氧對線粒體膜裂變的影響取決于線粒體支架蛋白A-激酶錨定蛋白121（AKAP121）的穩(wěn)定性，缺氧后依賴SIAH2的AKAP121蛋白發(fā)生泛素化降解，減輕了蛋白激酶A（PKA）對線粒體動(dòng)力相關(guān)蛋白1（Drp1）的抑制，增加了其與線粒體分裂蛋白（Fis1）的相互作用，從而導(dǎo)致線粒體裂變［13］。Na+/Ca2+交換異構(gòu)體3（NCX3）通過線粒體外膜蛋白（OMM）調(diào)節(jié)線粒體Ca2+信號(hào)，并在缺氧缺糖期間促進(jìn)神經(jīng)元存活；免疫沉淀分析表明，SIAH2與NCX3相互作用，敲除SIAH2可防止暴露于缺氧缺糖環(huán)境的神經(jīng)元細(xì)胞中NCX3降解，調(diào)節(jié)線粒體融合和裂變，從而在缺氧的神經(jīng)元中恢復(fù)線粒體功能［14］。

關(guān)于SIAH調(diào)節(jié)線粒體活性和動(dòng)力學(xué)等方面的功能仍在不斷探索中，如何通過改變氧氣條件來調(diào)節(jié)SIAH在線粒體中的活性具有重要意義。

1.2 參與DNA損傷應(yīng)答和細(xì)胞衰老的調(diào)節(jié)DNA損傷信號(hào)主要通過涉及SIAH泛素連接酶的各種機(jī)制來調(diào)節(jié)同源結(jié)構(gòu)域相互作用蛋白激酶2（HIPK2）的活性。HIPK2是一種DNA損傷激活酶，DNA損傷后，SIAH1被共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張突變基因（ATM）和共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張突變基因Rad3相關(guān)激酶（ATR）磷酸化，阻止其與HIPK2結(jié)合，增加HIPK2的穩(wěn)定性，繼而促進(jìn)DNA損傷加重，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［15］。非受體酪氨酸激酶c-Abl在DNA損傷時(shí)被激活，c-Abl可以在多個(gè)位點(diǎn)磷酸化HIPK2，防止HIPK2被SIAH1介導(dǎo)的泛素化降解，繼而促進(jìn)細(xì)胞DNA損傷應(yīng)答［16］。

哺乳動(dòng)物端粒由獨(dú)特的DNA成分組成，以保護(hù)DNA末端免受損傷，細(xì)胞端?？s短和細(xì)胞分裂減少被認(rèn)為是機(jī)體衰老的標(biāo)志［17-18］。SIAH2可泛素化降解端粒重復(fù)序列結(jié)合因子1相互作用核蛋白2（TIN2），降低端粒保護(hù)蛋白的穩(wěn)定性，促使端?？s短和細(xì)胞衰老［19］。腫瘤抑制因子P53不僅被來自未加帽端粒的DNA損傷信號(hào)激活，而且還參與調(diào)節(jié)端粒重復(fù)序列結(jié)合因子2（TRF2）［20］。研究表明，P53/SIAH1/TRF2通路在端粒引發(fā)的DNA損傷反應(yīng)中形成完整的前饋環(huán)，激活的P53通過SIAH1介導(dǎo)TRF2泛素化降解，促進(jìn)P53活性進(jìn)一步增強(qiáng)［21］。因此，將TRF2鑒定為SIAH1的新底物賦予了SIAH1在細(xì)胞衰老中的新功能，監(jiān)測SIAH1表達(dá)將有助于提高對衰老進(jìn)程的認(rèn)識(shí)。

1.3 參與免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)SIAH與先天性免疫應(yīng)答相關(guān)蛋白質(zhì)如腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子2（TRAF2）、髓樣分化因子（MyD88）等相互作用，從而發(fā)揮免疫抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)，鼠SIAH1a的底物結(jié)合結(jié)構(gòu)域的三級結(jié)構(gòu)與TRAF的結(jié)構(gòu)相似，且野生型SIAH2可與TRAF2相互作用，誘導(dǎo)TRAF2進(jìn)行泛素化降解［22］。TRAF2主要通過直接與腫瘤壞死因子受體超家族的其他成員相互作用，包括CD40、CD30、CD27等，它們主要與免疫功能有關(guān)［14］。

MyD88是哺乳動(dòng)物先天免疫應(yīng)答中的銜接蛋白，研究顯示，SIAH1可泛素化降解MyD88，從而抑制哺乳動(dòng)物體內(nèi)的免疫應(yīng)答［23］。由于SIAH具有免疫抑制作用，因此當(dāng)機(jī)體感染病原體時(shí)，SIAH的下調(diào)對于適當(dāng)?shù)拿庖叻磻?yīng)非常重要。JANG等［24］報(bào)道，在人類皰疹病毒淋巴瘤細(xì)胞中，治療人類皰疹病毒的潛伏膜蛋白1可降低SIAH1 mRNA和蛋白表達(dá)，從而促進(jìn)下游先天免疫反應(yīng)的正確激活。

目前關(guān)于SIAH在先天免疫調(diào)節(jié)中功能的研究仍處于初級階段，SIAH與更多先天免疫效應(yīng)因子如RIG-1、IFI16、AIM2的關(guān)系還需進(jìn)一步研究。

2 SIAH在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

2.1 SIAH與乳腺癌SIAH1在多數(shù)乳腺癌組織和細(xì)胞中的表達(dá)降低，過表達(dá)SIAH1可通過上調(diào)Bim表達(dá)來誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞凋亡［25］。與之相反，雌激素受體的激活可誘導(dǎo)SIAH2在乳腺癌細(xì)胞中的表達(dá)升高，其機(jī)制可能與雌激素參與調(diào)控SIAH2的轉(zhuǎn)錄過程有關(guān)［26-27］。另有研究發(fā)現(xiàn)，在雌激素受體陰性的乳腺癌細(xì)胞中，SIAH1與SIAH2相互作用，二者共同促進(jìn)活化的CDC42激酶1（ACK1）泛素化降解，從而抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力［28-29］。近年來對雌激素受體誘導(dǎo)SIAH2的研究有了進(jìn)一步的突破，一項(xiàng)臨床研究發(fā)現(xiàn)，在雌激素受體陽性的乳腺癌患者中，SIAH2水平越低，4-羥基三苯氧胺的治療效果越差。SIAH2的敲低導(dǎo)致ER陽性乳腺癌細(xì)胞的ERα下調(diào)和4-羥基三苯氧胺敏感性降低［30］。因此，SIAH可能作為4-羥基三苯氧胺治療乳腺癌敏感性的預(yù)測標(biāo)志物。

一項(xiàng)基因組學(xué)研究表明，在局部晚期復(fù)發(fā)和化學(xué)難治性三陰性乳腺癌中，K-RAS/EGFR等促癌信號(hào)通路被激活［31］。SIAH蛋白可以被K-RAS信號(hào)通路激活，且K-RAS/SIAH通路促進(jìn)乳腺導(dǎo)管內(nèi)原位癌向浸潤性導(dǎo)管癌進(jìn)展，并降低乳腺導(dǎo)管內(nèi)原位癌患者的存活率［32］。因此，研究腫瘤K-RAS/SIAH信號(hào)通路可能為三陰性乳腺癌提供治療策略，SIAH可能作為預(yù)測三陰性乳腺癌不良預(yù)后的生物標(biāo)志物。

2.2 SIAH與肺癌研究顯示，SIAH2蛋白在人肺腺癌和鱗狀細(xì)胞肺癌中的表達(dá)顯著增強(qiáng)，但其mRNA水平?jīng)]有明顯變化，這表明SIAH2在肺癌中存在一種轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)機(jī)制。另有研究表明，SIAH2表達(dá)水平與肺癌分級具有相關(guān)性，推測SIAH2可用作預(yù)測肺癌進(jìn)展的生物標(biāo)志物［33］。SIAH2在非小細(xì)胞肺癌中的表達(dá)也明顯上調(diào)，且其表達(dá)可能與原發(fā)性非小細(xì)胞肺癌中氟脫氧葡萄糖的攝取呈正相關(guān)［34］?；谏鲜鲅芯浚琒IAH2可能成為非小細(xì)胞肺癌尤其是腺癌的潛在診斷標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。

2.3 SIAH與胰腺癌SIAH作為E3連接酶，在致癌性K-RAS信號(hào)通路激活過程中具有重要作用。胰腺癌細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)需要SIAH，抑制SIAH可顯著降低在無胸腺裸鼠背側(cè)皮下種植的人胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞MiaPaCa和Panc-1的腫瘤形成能力［35］。這表明在裸鼠腫瘤移植模型中，SIAH抑制劑可以有效抑制K-RAS/B-RAF通路激活，從而消除K-RAS/B-RAF通路驅(qū)動(dòng)的腫瘤發(fā)生。此外，缺乏SIAH的K-RAS通路導(dǎo)致的裸鼠移植瘤不會(huì)復(fù)發(fā)，表明SIAH抑制劑對K-RAS通路的阻斷作用是不可逆的［36］。在臨床治療中，標(biāo)準(zhǔn)療法對于高度惡性和轉(zhuǎn)移性胰腺導(dǎo)管腺癌的療效常常不佳，通過抑制SIAH來阻斷K-RAS信號(hào)通路激活可能具有潛在的臨床意義。

2.4 SIAH與其他腫瘤人們對SIAH1在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用了解相對較少，但已有研究證實(shí)，SIAH1在胃癌、白血病、乳腺癌、結(jié)直腸癌等腫瘤中發(fā)揮抑癌作用。脯氨酰羥化酶指蛋白19（PHF19）通過調(diào)節(jié)SIAH1/β-catenin通路促進(jìn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤對阿霉素化療的敏感性［37］。最新研究顯示，SIAH1通過促進(jìn)絲氨酸—蘇氨酸蛋白激酶（AKT）和YAP的泛素化降解，從而調(diào)節(jié)促分裂原激活的蛋白激酶1和Hippo信號(hào)通路，抑制大腸癌細(xì)胞增殖和侵襲［11］。

Sprouty2是一種Ras抑制蛋白，能夠負(fù)調(diào)控MAPK/ERK信號(hào)通路。SIAH2能夠通過泛素化調(diào)節(jié)Sprouty2蛋白來增強(qiáng)MAPK/ERK信號(hào)通路，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。因此，抑制SIAH2可降低黑色素瘤、胰腺癌、肺癌、肝癌細(xì)胞株中的磷酸化ERK水平，并抑制腫瘤生長［2］。

此外，SIAH蛋白自身的修飾也在疾病中發(fā)揮重要作用。SIAH2乙?；纱龠M(jìn)胃上皮中脯氨酰羥化酶3的降解，導(dǎo)致HIF-1積累，繼而促進(jìn)幽門螺桿菌感染的胃上皮細(xì)胞侵襲性增加，最終導(dǎo)致導(dǎo)致胃癌形成［38］。因此，SIAH蛋白的自身修飾可能參與調(diào)節(jié)腫瘤的生成過程，為探索腫瘤的發(fā)病機(jī)制提供了新的科學(xué)依據(jù)。

SIAH蛋白是多種細(xì)胞生物學(xué)過程的關(guān)鍵參與者，包括缺氧反應(yīng)、線粒體動(dòng)力學(xué)、DNA損傷、免疫防御等。SIAH蛋白通過影響K-RAS信號(hào)通路激活、細(xì)胞增殖和凋亡、化療藥物抵抗等途徑最終影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展，但其在癌癥中的具體作用目前尚不清楚，因此針對不同信號(hào)通路設(shè)計(jì)靶向SIAH蛋白不同部位的小分子抑制劑可能成為腫瘤治療的研究方向。