非小細胞肺癌中泛素特異性蛋白酶10及真核翻譯起始因子4G1的相關(guān)研究進展

徐 芮，徐增光，張志文，高達程，石武祥

（1.桂林醫(yī)學院公共衛(wèi)生學院，廣西 桂林 541199；2.上海同濟大學醫(yī)學院上海東方醫(yī)院轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究中心，上海 200120；3.錦州醫(yī)科大學，遼寧 錦州 121000；4.桂林醫(yī)學院人文與管理學院，廣西 桂林 541199）

肺癌（lung cancer）是最常見的肺部原發(fā)性惡性腫瘤，其中非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）發(fā)病率高達80%。NSCLC 最常見的類型為腺癌，其細胞常含粘液導(dǎo)致局部浸潤，血液轉(zhuǎn)移早發(fā)，而75%的NSCLC 患者診斷時已為中晚期[1]，生存率極低，醫(yī)療費用昂貴，使得NSCLC 早期診斷成為亟待攻克的一大難題。當前臨床對NSCLC 仍較多聚焦于晚期治療方案，早期診斷標志物存在很大的探索空間，而癌癥通路因子是生物標志物研究中的關(guān)鍵。其中，關(guān)于泛素特異性蛋白酶10（ubiquitinspecific protease 10，USP10）、真核翻譯起始因子4G1（eukaryotic translation initiation factor 4 gamma 1，EIF4G1）存在很大的潛在價值。本文主要對EIF4G1和USP10 近幾年腫瘤相關(guān)研究進展進行綜述，以期為肺癌生物標志物的進一步研究奠定基礎(chǔ)。

1 USP10 生物學功能對NSCLC及多種腫瘤的影響機制

1.1 USP10的NSCLC 腫瘤相關(guān)功能特性 腫瘤分子標志物是提示腫瘤存在的信號，一般在某種腫瘤組織中的含量大大超過對應(yīng)的正常組織從而指示該腫瘤的發(fā)生，可用于后續(xù)診斷、治療及預(yù)后評估。若對分子標志物傳遞的信號加以重視，可以更快發(fā)現(xiàn)腫瘤，也可通過涉及的分子機制或信號通路調(diào)控腫瘤的發(fā)生發(fā)展。USP10 特征之一是在癌組織和癌旁組織中的表達差異。與肺癌的癌旁正常組織相比，NSCLC 細胞系和原代組織中USP10的表達量明顯減少。USP10的重新表達抑制了NSCLC 增殖和遷移，敲除USP10 后可觀察到NSCLC 細胞增殖和遷移增強，重新表達USP10 后再次抑制NSCLC 細胞活性[2]。相似的，在宮頸鱗狀細胞癌中，USP10 蛋白表達量比正常鱗狀上皮組織低，且與宮頸鱗狀細胞癌的臨床分期、浸潤深度呈負相關(guān)，與P53 蛋白表達量呈正相關(guān)[3]。就宮頸鱗狀細胞癌而言，腫瘤組織中USP10 表達量變化與其惡性程度相關(guān)，普遍認為USP10 參與了腫瘤的進展，且P53 可能為信號通路的一環(huán)。

USP10 另一特征在于復(fù)雜的生物學功能，其中備受關(guān)注的是去泛素化。泛素是蛋白質(zhì)降解的提示信號，泛素化通過多酶級聯(lián)反應(yīng)結(jié)合泛素于靶蛋白，對基因表達、信號傳導(dǎo)等存在重要調(diào)節(jié)作用，是常見的可逆的蛋白質(zhì)翻譯后修飾。顧名思義，去泛素化是通過特殊的酶分離泛素和靶蛋白，是泛素化的逆向調(diào)節(jié)。二者共同參與維持正常和病理條件下蛋白質(zhì)半衰期、蛋白質(zhì)活性和蛋白質(zhì)定位的穩(wěn)定[4]。USP10 屬于去泛素化酶（DUB），主要定位于細胞質(zhì)，對翻譯后轉(zhuǎn)移至細胞質(zhì)的蛋白發(fā)揮去泛素化的功能，如P53、Notch/SIRT6[5]、Beclin1 和Vps34[6]等 蛋白。DUBs 是龐大的酶家族，泛素特異性肽酶（USPs）是最大分支，USP10 作為重要一員調(diào)節(jié)了多種細胞過程，包括細胞周期、凋亡、自噬調(diào)節(jié)、泛素回收、DNA 損傷修復(fù)、應(yīng)激顆粒形成等。此外，USP10 也充當腫瘤抑制因子或致癌基因，在神經(jīng)退行性疾病和傳染病中起重要作用。

1.2 USP10 通過調(diào)控P53 參與腫瘤信號通路 P53是抑癌因子，其編碼的蛋白質(zhì)有轉(zhuǎn)錄因子的功能，可調(diào)控下游靶基因。如P53 通過作用于CDK 抑制因子p21、凋亡先導(dǎo)因子PUMA 和Bax、糖酵解調(diào)節(jié)因子TIGAR 和AMPK 分別調(diào)節(jié)細胞周期G1阻滯、細胞凋亡、能量代謝、細胞自噬[7-9]等轉(zhuǎn)錄因子依賴性功能。此外，P53 通過蛋白互作調(diào)控細胞凋亡，在核中與Mdm2 相互作用，被泛素化后轉(zhuǎn)移至細胞質(zhì)后降解。USP10 是P53 穩(wěn)定性的重要調(diào)節(jié)劑，在未受應(yīng)激的細胞中，USP10 去泛素化可以抵消Mdm2的作用，增強野生型P53的功能并抑制細胞增殖；在發(fā)生DNA 損傷時，USP10 會易位到細胞核中使P53去泛素化，使P53 回到細胞核，修復(fù)依賴于P53的DNA 損傷。但超50%的惡性腫瘤會發(fā)生P53 基因突變，USP10 對突變型P53 細胞有促進增殖的作用[10,11]。可見，對于不同類型的P53，USP10 將表現(xiàn)抑癌促癌的不同作用，如作用于野生型P53 時，USP10主要發(fā)揮抑癌因子的功能，反之則促癌[12,13]。

USP10 對P53的調(diào)節(jié)也與其他分子連結(jié)緊密。如USP10 去泛素化自噬關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子BECN1 穩(wěn)定Vps34 復(fù)合物，USP10 與Vps34 復(fù)合物相互調(diào)節(jié)。Vps34 復(fù)合物不同組分間的表達量呈一致性改變[14]。因此，Vps34 復(fù)合物對USP10 穩(wěn)定性存在逆向調(diào)節(jié)，Vps34 復(fù)合物也可通過USP10 調(diào)節(jié)P53 蛋白水平，三者組成了相互調(diào)控的三角關(guān)系。

在NSCLC 中，Hu C 等[15]在癌癥基因組圖譜（TCGA）數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)，高水平USP10 與突變型P53的NSCLC 總體生存率較差存在相關(guān)性，但與野生型P53 無關(guān)。同樣地，USP10的遺傳耗竭或藥理學抑制，顯著抑制了缺乏野生型P53的肺癌異種移植物的生長，并使其對順鉑敏感，而USP10 與致癌蛋白組蛋白去乙?；?（HDAC6）互作。在無效P53的USP10 敲低的NSCLC-H1299 細胞系中，重新引入USP10 或HDAC6 會導(dǎo)致順鉑耐藥，因此證明了存在“USP10-HDAC6-順鉑抗性”軸。同時，USP10 和HDAC6的表達量在NSCLC 患者樣本中呈正相關(guān)。USP10mRNA的高表達與NSCLC的低總體生存率在一組鉑類化療晚期NSCLC 患者中存在相關(guān)性，USP10 可以提示缺乏野生型P53的肺癌患者對鉑類療法敏感，即USP10 可能成為預(yù)測患者對鉑類反應(yīng)的潛在生物標志物。

2 EIF4G1的功能研究

2.1 EIF4G1 對PD的作用機制 EIF4G1 是翻譯起始因子復(fù)合物EIF4F的組成蛋白之一，是作用廣泛的支架蛋白，對翻譯起重要作用。其主要參與蛋白質(zhì)合成的初始步驟，將mRNA 募集到核糖體上，也與其他翻譯起始相關(guān)因子結(jié)合使之發(fā)揮各自的作用。如EIF4G 與ATP 依賴性RNA 解旋酶真核翻譯起始因子4A（EIF4A）的結(jié)合增強了EIF4A 在溶液和擁擠環(huán)境中的活性[16]。但對EIF4G1的功能研究尚存在爭議。有研究最初在多代家庭中發(fā)現(xiàn)EIF4G1 罕見突變與帕金森?。≒D）的風險增加有關(guān)。Deng H 等[17]研究發(fā)現(xiàn)EIF4G1 變異與常染色體顯性PD（PARK18）相關(guān)，功能研究顯示這些變體可能損害細胞對壓力的快速動態(tài)反應(yīng)能力從而參與PD的病程發(fā)展，表明EIF4G1 對PD的致病性有一定的影響，但仍需不同來源的大樣本患者進一步研究。但后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，在EIF4G1 和DNAJC13、UCHL1 等類似基因座中涉及的罕見變異很少，并在隊列中產(chǎn)生了矛盾的結(jié)果。Saini P 等[18]對來自3 個不同隊列的2408 例PD 患者和3444 例對照者使用分子倒置探針進行了全面測序、負荷分析和優(yōu)化序列核關(guān)聯(lián)測試，多重比較校正后，發(fā)現(xiàn)無基因與PD 之間存在顯著關(guān)聯(lián)。Huttenlocher J 等[19]在龐大的受試群體中也發(fā)現(xiàn)EIF4G1 突變與PD 無關(guān)。Nichols N 等[20]的研究數(shù)據(jù)同樣不支持EIF4G1 作為高風險PD 基因座?？傊?，EIF4G1 對PD的作用仍存在爭議，關(guān)于EIF4G1的研究也出現(xiàn)停滯。

2.2 EIF4G1 功能與NSCLC及多種腫瘤的關(guān)系 研究認為，EIF4G1 功能與NSCLC及多種腫瘤相關(guān)。與相應(yīng)的正常組織相比，EIF4G1 在肺鱗狀細胞癌、乳腺癌等惡性腫瘤中的表達量均明顯增高[21]。如在卵巢癌組織中，EIF4G1的表達顯著增高，且與卵巢漿液性癌的不良預(yù)后密切相關(guān)[22]。約50%的肺癌中均檢測到染色體3q27的非正常擴增。二者共同提示了EIF4G1 不僅促進蛋白翻譯，與腫瘤的發(fā)生進展也密切相關(guān)，還有望成為NSCLC的潛在分子標記物。Hu M 等[23]在探索長鏈非編碼RNA 尿路上皮癌相關(guān)因子1（lncRNA UCA1）的作用及其在前列腺癌（PCa）放射抗性中的潛在機制的研究中發(fā)現(xiàn)，EIF4G1的表達與UCA1 有關(guān)。多項研究發(fā)現(xiàn)[24-27]，UCA1 可以使多種miRNA 調(diào)控RNA 分子，如miR-124、miR-200c、miR-185-5p、miR-135a 和miR-145-5p。因此，研究人員假設(shè)UCA1 可能通過抑制miRNA 功能來調(diào)節(jié)EIF4G1的表達，結(jié)果顯示miR-331-3p 可能是UCA1的潛在靶標，而EIF4G1 具有miR-331-3p的結(jié)合位點[28]。在野生型UCA1 組中，可以通過miR-331-3p模擬處理抑制熒光素酶活性，但在突變序列中未觀察到變化，表明UCA1 與miR-331-3p 結(jié)合。此外，在PCa 組織中，miR-331-3p的表達與UCA1 水平或EIF4G1 水平呈負相關(guān)，并在抗miR-331-3p 成功恢復(fù)了表達，表明UCA1 通過靶向miR-331-3p 調(diào)節(jié)EIF4G1的表達，EIF4G1 在PCa的作用通路中存在調(diào)控作用。

Ryu I 等[29]發(fā)現(xiàn)，miRNA 與互補的靶mRNA 結(jié)合將核糖核蛋白復(fù)合物募集到mRNA 是由EIF4G1 調(diào)控的，其通過促進Ago2 與帽結(jié)合復(fù)合物的結(jié)合參與了miRNA 介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄后基因沉默。Ramírez-Valle F等[30]研究發(fā)現(xiàn)，EIF4G1的消耗會降低細胞蛋白質(zhì)的合成并導(dǎo)致營養(yǎng)缺乏或蛋白激酶mTOR的抑制，進而損害細胞活性，促進自噬。EIF4G1的表達減少選擇性地抑制細胞生長相關(guān)的mRNA 翻譯，使分解代謝途徑因子增加。其他EIF4G 家族成員的并未發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果，這提示高水平EIF4G1 可能特異性地增加腫瘤細胞的增殖。楊磊[31]探索了應(yīng)激EIF4G1 對無義介導(dǎo)的mRNA 降解（NMD）及自噬的調(diào)控作用，結(jié)果顯示饑餓應(yīng)激的細胞中EIF4G1的表達減少后，細胞自噬增強，能量循環(huán)增加，幫助細胞應(yīng)對環(huán)境刺激，同時NMD 活性抑制，抗應(yīng)激因子表達增加，細胞應(yīng)激緩和，增強的自噬進一步抑制EIF4G1 表達，表示EIF4G1 調(diào)控了NMD及細胞自噬，提示其對腫瘤細胞的調(diào)控可能存在相似的模式。

3 EIF4G1 或與USP10 共同作用于NSCLC

Del Valle L 等[32]根據(jù)EIF4G1 在多種癌癥中過度表達的現(xiàn)象，對其在NSCLC 發(fā)病機制、免疫調(diào)節(jié)功能中的臨床相關(guān)性和治療潛力進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)EIF4G1 在NSCLC 組織中的表達水平遠高于鄰近或正常肺組織，并與NSCLC 患者的生存顯著相關(guān)，EIF4G1 與免疫檢查點分子（如NSCLC 中PD-1）具有顯著關(guān)聯(lián)。EIF4G1 小分子抑制劑也對NSCLC發(fā)揮明顯的抑制作用。蛋白質(zhì)陣列結(jié)果進一步確定了NSCLC 細胞中存在由EIF4G1 控制的蛋白質(zhì)特性，這是EIF4G1 首次被證明對NSCLC的免疫調(diào)節(jié)功能、臨床相關(guān)性和治療潛力，提示EIF4G1 將是極具前景的肺癌生物標志物。通過免疫共沉淀和TAP-MS 分析，EIF4G1 被發(fā)現(xiàn)為USP10的互作蛋白，而USP10 調(diào)節(jié)P53 依賴的下游功能?？梢酝茰y，EIF4G1 與USP10及P53 之間的關(guān)系很可能存在NSCLC 相關(guān)的信號通路，即EIF4G1 很可能與腫瘤明星因子USP10 相互調(diào)控，并共同參與了NSCLC及多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展，這將是NSCLC 相關(guān)腫瘤機制研究的一條新思路。

4 展望及總結(jié)

尋找新的腫瘤分子標志物推動肺癌早期診斷的發(fā)展是防治肺癌的根本方法，不僅是基礎(chǔ)研究中腫瘤機制新的突破口，也是預(yù)防與臨床醫(yī)療更快更早開展應(yīng)對措施的預(yù)警信號。腫瘤通路的明星因子USP10，在腫瘤發(fā)生機制中與眾多因子存在密切的相互作用；EIF4G1 在NSCLC 中高表達，且已被證明與USP10 存在相互作用。不僅如此，EIF4G1 與USP10 在肺癌和癌旁組織中的表達存在顯著差異，這提示可能存在肺癌發(fā)生機制的新的分子通路。EIF4G1 有望成為普遍認可的肺癌生物標志物，在肺癌的早發(fā)現(xiàn)、早診斷和早治療中發(fā)揮指示作用，給肺癌尤其是NSCLC 患者帶來新的曙光。EIF4G1 與USP10 是否可以作為肺癌的早期診斷的重要指標將是今后研究的熱點問題。但目前EIF4G1的相關(guān)研究仍未引起較大的關(guān)注。

EIF4G1 作為潛在腫瘤尤其是NSCLC的分子標志物，是極有發(fā)展前景的。后續(xù)研究需要進一步證明其對于NSCLC及同類腫瘤是否具有優(yōu)良的早期診斷相關(guān)的靈敏度和特異度，這將為腫瘤早篩提供新的指標。應(yīng)考慮其是否存在器官特異性，可以發(fā)揮腫瘤定位的作用；是否存在與腫瘤體積或臨床分期的相關(guān)性、判斷腫瘤的預(yù)后；考慮其半衰期情況，可以實時檢測腫瘤的動態(tài)變化，監(jiān)測腫瘤的治愈、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移；尋找精密度高、準確性高和操作方便的測定EIF4G1的方法。普遍認可的肺癌生物標志物，配合形態(tài)學分析，臨床預(yù)后分析甚至細化至單細胞分型，最終對一定數(shù)量臨床病例的驗證，才是EIF4G1 和USP10 在USCLC及相關(guān)腫瘤中的完整價值，進而實現(xiàn)基礎(chǔ)研究向臨床研究的轉(zhuǎn)化。