去泛素化酶與婦科惡性腫瘤相關(guān)研究進(jìn)展

孫格格，李新

(武漢大學(xué)人民醫(yī)院婦產(chǎn)科，武漢 430060)

隨著婦科相關(guān)篩查手段的普及和女性健康意識的提高，婦科惡性腫瘤的檢出率逐年上升，且發(fā)病年齡趨于年輕化。據(jù)2020年世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，全球婦科惡性腫瘤發(fā)病人數(shù)超過133.5萬，病死率近60%[1]，嚴(yán)重危害女性身體健康。目前，婦科惡性腫瘤的主要臨床治療手段是根據(jù)患者情況選擇個體化手術(shù)聯(lián)合術(shù)后放化療，但對于一些復(fù)發(fā)性和難治性腫瘤患者，治療效果往往難以達(dá)到預(yù)期。因此，明確婦科惡性腫瘤發(fā)病機(jī)制及研發(fā)新型治療藥物逆轉(zhuǎn)腫瘤耐藥是亟待解決的難題之一。

泛素化和去泛素化是修飾細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的兩種方式，具有可調(diào)控和互為逆向的特性，貫穿于細(xì)胞的整個系膜系統(tǒng)，相互協(xié)同動態(tài)調(diào)節(jié)多種細(xì)胞生命活動[2]。去泛素化酶(deubiquitinatase，DUB)催化去泛素化進(jìn)程，使泛素分子與底物蛋白之間的連接斷裂，起到校對蛋白降解程序，避免活性蛋白異常水解的作用，保證細(xì)胞周期、細(xì)胞增殖、凋亡及自噬相關(guān)信號通路等的正常進(jìn)行。蛋白質(zhì)合成和降解的失衡勢必會改變機(jī)體新陳代謝及蛋白氧化還原穩(wěn)態(tài)等，引發(fā)惡性腫瘤。因此，DUB的異常表達(dá)可能與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)[3]。近年來，關(guān)于DUB在婦科惡性腫瘤中的影響作用有一些新的進(jìn)展[4-5]?，F(xiàn)對DUB與婦科惡性腫瘤的相關(guān)研究進(jìn)展予以綜述，以期為尋找新的婦科惡性腫瘤治療藥物的靶點(diǎn)提供理論依據(jù)。

1 泛素-蛋白酶體途徑概述

細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的酶解方式分為兩種：經(jīng)溶酶體非選擇性不耗能途徑和經(jīng)泛素-蛋白酶體高選擇性耗能途徑。前者通過溶酶體產(chǎn)生的組織蛋白酶降解外來蛋白、膜蛋白和長壽蛋白，約占20%；后者將泛素分子作為一種“標(biāo)記”，特異性地標(biāo)記異常蛋白和短壽蛋白，然后通過蛋白酶體降解這些“標(biāo)記蛋白”，約占80%[6]。

泛素-蛋白酶體途徑可以分為3個過程：泛素化、去泛素化和底物降解。泛素化是蛋白質(zhì)被泛素共價修飾的過程，主要由泛素活化酶E1、泛素結(jié)合酶E2和泛素連接酶E3協(xié)同調(diào)控[7]。消耗1分子ATP產(chǎn)生的能量使一個泛素分子與E1活性位點(diǎn)半胱氨酸結(jié)合，活化的泛素分子誘導(dǎo)E1構(gòu)象改變，進(jìn)而募集E2接收活化的泛素分子，E3促使泛素連接的E2和底物蛋白結(jié)合，泛素與底物之間形成異肽鍵，最后多泛素“標(biāo)記”的底物在26S蛋白酶體中被降解為分子量小的肽段[8]。底物可與單個泛素或多泛素鏈結(jié)合。單泛素化參與調(diào)節(jié)DNA修復(fù)及S期染色質(zhì)修飾，而只有發(fā)生多泛素化的底物才能被26S蛋白酶體識別進(jìn)入降解過程[9]。

與磷酸化類似，泛素化修飾在DUB作用下的過程可逆。DUB能夠通過以下方式發(fā)揮作用：①識別特定的泛素分子間的賴甘氨酸結(jié)合位點(diǎn)或泛素分子與底物間的異肽鍵，使蛋白質(zhì)與泛素分子分開變?yōu)橛坞x態(tài)，避免蛋白質(zhì)的過度降解，維持體內(nèi)蛋白質(zhì)的平衡；②對泛素化修飾起校對作用，移除底物蛋白上的錯誤降解信號；③再循環(huán)游離的泛素分子；④恢復(fù)底物蛋白的活性[10]。DUB嚴(yán)格控制真核細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)質(zhì)量，維持細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、DNA損傷反應(yīng)、細(xì)胞周期、細(xì)胞生長與凋亡等生理活動的正常啟動[11]。

2 DUB亞家族及其家族成員

目前已知人類基因組編碼100余種DUB，根據(jù)其不同結(jié)構(gòu)和作用位點(diǎn)，可初步分為7個亞家族，即泛素C端水解酶家族(ubiquitin C-terminal hydrolases，UCHs)、泛素特異性蛋白酶家族(ubiquitin-specific proteases，USPs)、卵巢腫瘤相關(guān)蛋白酶(ovary tumor-related proteases，OTUs)、JAMM/MPN結(jié)構(gòu)域相關(guān)金屬肽酶家族(JAB1/MPN domain-containing metallo-enzymes，JAMMs)、Machado-Josephin結(jié)構(gòu)域蛋白酶家族(Machado-Josephin disease protein domain proteases，MJDs)、單核細(xì)胞趨化蛋白誘導(dǎo)蛋白家族(mococyte chemotactic protein induced proteins，MCPIPs)以及最新發(fā)現(xiàn)的鋅指含泛素肽酶1(zinc finger containing ubiquitin peptidase 1，ZUFSP/ZUP1)[12-13]。

UCHs以包含一個起催化作用的UCH序列而得名，主要包括UCHL1、UCHL3、UCHL5和乳腺癌易感基因1相關(guān)蛋白1 4個家族成員，這些蛋白質(zhì)的活動與癌癥的發(fā)展有關(guān)[14-15]。Chen等[16]發(fā)現(xiàn)，乳腺癌組織UCH-L1高表達(dá)與乳腺癌患者化療藥物敏感性差相關(guān)，上調(diào)UCH-L1會破壞表皮生長因子受體的降解進(jìn)程，進(jìn)而抑制雌激素受體α轉(zhuǎn)錄，即UCH-L1的表達(dá)與雌激素受體α狀態(tài)成反比。他莫昔芬和氟維司群作為雌激素受體拮抗劑，可用于治療雌激素受體陽性轉(zhuǎn)移性乳腺癌[1-2]。Chen等[16]研究發(fā)現(xiàn)，靶向UCH-L1可能通過促進(jìn)EGFR的降解來增加和維持雌激素受體α的表達(dá)，使雌激素受體α(-)乳腺癌細(xì)胞對他莫昔芬和氟維司群敏感，表明UCH-L1可作為治療雌激素受體α缺失或低表達(dá)的乳腺癌的新靶點(diǎn)。

USPs是目前發(fā)現(xiàn)種類最豐富的一類DUB，包括11個家族成員：USP1、USP10～16、USP17L2、USP18和USP19[17]。USPs的基因序列中存在兩個短的高度保守序列(Cys結(jié)構(gòu)域和His結(jié)構(gòu)域)以及一組阻斷泛素化進(jìn)程的三聯(lián)殘基(半胱氨酸、組氨酸、天冬氨酸/天冬酰胺)[18]。在不同類型癌癥中，USPs均上調(diào)，且其具有靶向小分子調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)降解的潛力，表明USPs是一個有臨床價值的治療靶點(diǎn)。Pozhidaeva和Bezsonova[19]發(fā)現(xiàn)，USP7過表達(dá)通過改變DNA損傷反應(yīng)、凋亡和控制細(xì)胞周期促進(jìn)腫瘤發(fā)展。Sun等[20]的體內(nèi)外研究證實(shí)，USP11過表達(dá)可使結(jié)腸癌細(xì)胞增殖率增快、轉(zhuǎn)移加速，而敲除USP11起抑制作用，故USP11在結(jié)腸癌發(fā)展中可能發(fā)揮癌基因的作用。Wu等[21]發(fā)現(xiàn)，USP20上調(diào)能夠調(diào)節(jié)β聯(lián)蛋白的去泛素化，誘導(dǎo)惡性腫瘤發(fā)生，而敲除USP20可增加β聯(lián)蛋白的轉(zhuǎn)化率，提高化療敏感性。

OTUs包含18個半胱氨酸蛋白酶，其中大多數(shù)與腫瘤患者的預(yù)后有關(guān)。OTUs亞家族包括OTUB(OUT ubiquitin aldehyde binding protein)、OTUD(OTU deubiquitinase)、A20和OTULIN(OTU deubiquitinase with linear linkage specificity)4類[22]。已有研究表明，OTUB1和OTUB2可以調(diào)節(jié)DNA損傷反應(yīng)，且在結(jié)腸癌中OTUB1水平升高[23-24]。Iglesias-Gato等[25]證實(shí)，OTUB1通過激活小鳥苷三磷酸酶RhoA促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移，靶向OTUB1催化活性相關(guān)藥物可能被用于轉(zhuǎn)移性前列腺癌的診治。

MJDs是最小的DUB家族成員，由Ataxin-3、Ataxin-3L、JOSD(Josephin domain-containing protein)1和JOSD2組成。所有MJDs家族成員均含有發(fā)揮蛋白酶功能的Josephin結(jié)構(gòu)域，其中Ataxin-3和Ataxin-3L由1個位于N端的單個Josephin蛋白序列和1個可折疊的C端序列組成；JOSD1和JOSD2僅包含單個Josephin蛋白結(jié)構(gòu)域[12]。目前，人們對MJDs家族Ataxin-3蛋白的研究比較深入。已知人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因是最常見的抑癌基因之一，其表達(dá)受到抑制易導(dǎo)致正常組織發(fā)生惡變[26]。Sacco等[27]發(fā)現(xiàn)，Ataxin-3的高表達(dá)會引起人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因轉(zhuǎn)錄下調(diào)，進(jìn)而促進(jìn)磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的過度激活，引發(fā)非小細(xì)胞肺癌。

JAMMs因其活性中心含有1個二價鋅離子而成為DUB中唯一的金屬蛋白酶。JAMMs包含12個家族成員，分別為COP9信號復(fù)合體5、26S蛋白酶體非ATP酶調(diào)節(jié)亞基14、含BRCA1/BRCA2的復(fù)合亞基3、含MPN結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)、類Myb，SWIRM和MPN結(jié)構(gòu)域蛋白1、真核翻譯起始因子3亞基H、COP9信號復(fù)合體6、26S蛋白酶體非ATP酶調(diào)節(jié)亞基7、真核翻譯起始因子3亞基F、抗米勒管激素、抗米勒管激素樣蛋白酶和前信使RNA加工剪接因子8[17]。重組抗米勒管激素已被證明能使與K63相連的K48多泛素鏈裂解成為泛素單體，從而抑制表皮生長因子受體泛素化[28]。含BRCA1/BRCA2的復(fù)合亞基3是一種新型致癌基因。Zhang和Zhou[29]發(fā)現(xiàn)，含BRCA1/BRCA2的復(fù)合亞基3在宮頸癌組織中表達(dá)上調(diào)且具有研究意義，其表達(dá)水平與臨床分期和病理學(xué)分級呈正相關(guān)，敲低含BRCA1/BRCA2的復(fù)合亞基3能夠下調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶2和基質(zhì)金屬蛋白酶9的表達(dá)，抑制上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，進(jìn)而抑制宮頸癌的侵襲和轉(zhuǎn)移。

MCPIPs包括MCPIP1、MCPIP2、MCPIP3、MCPIP4、MCPIP5、MCPIP6和MCPIP7[17]。MCPIP蛋白的共同特點(diǎn)是含有由3個半胱氨酸和1個組氨酸組成的鋅指結(jié)構(gòu)域和PilT蛋白N端結(jié)構(gòu)域。其中，MCPIP1是目前研究較透徹的家族成員，它通過識別3′非翻譯區(qū)中的特定莖-環(huán)結(jié)構(gòu)參與轉(zhuǎn)錄物的降解。在腎透明細(xì)胞癌細(xì)胞系中，下調(diào)MCPIP1會促進(jìn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而促進(jìn)腫瘤向鄰近組織的侵襲和轉(zhuǎn)移[30-31]。

ZUFSP/ZUP1是一類新發(fā)現(xiàn)的DUB，與其他已知DUB均無同源性。在ZUFSP中確定了兩個泛素結(jié)合域，一個ZHA(ZUFSP螺旋臂)與遠(yuǎn)端泛素結(jié)合，另一個非典型UBZ域與聚泛素結(jié)合；兩個結(jié)構(gòu)域協(xié)同作用促使ZUFSP選擇性切割K63連接的多聚泛素。ZUFSP可以定位于DNA鏈斷裂部位，通過促進(jìn)DNA損傷修復(fù)反應(yīng)維持基因組的穩(wěn)定性，還可以阻止細(xì)胞發(fā)生自發(fā)性DNA損傷，增強(qiáng)其低于外源性DNA損傷的能力，利于細(xì)胞的生存。人類癌細(xì)胞中ZUFSP的缺失既可導(dǎo)致內(nèi)源性DNA復(fù)制應(yīng)激，又可使細(xì)胞對外源性DNA損傷更加敏感[32]。

3 DUB與婦科惡性腫瘤

各類DUB家族成員在婦科相關(guān)惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起作用。由于作用靶蛋白各異，DUBs改變可能影響下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子引起包括磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B[33]、核因子κB[34]、轉(zhuǎn)化生長因子-β[35]等在內(nèi)的信號通路持續(xù)激活或異常阻滯，影響惡性腫瘤的發(fā)生。此外，某些DUBs還能影響DNA損傷修復(fù)反應(yīng)[5]，相應(yīng)的抑制劑能夠逆轉(zhuǎn)腫瘤細(xì)胞對于化療藥物的耐受，增強(qiáng)藥物效能。

3.1DUB與宮頸癌 宮頸癌是女性好發(fā)的第四大惡性腫瘤，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年全球75歲以下宮頸癌患者約占女性人數(shù)的6.5%，中國和印度的患病人數(shù)占全球總宮頸癌患者的1/3以上[36]。多種DUB與宮頸癌的發(fā)生相關(guān)。Diao等[37]比較宮頸癌組織和癌旁組織發(fā)現(xiàn)，宮頸癌組織中USP18高表達(dá)，下調(diào)USP18能夠抑制CasKi和SiHa細(xì)胞中蛋白激酶B的磷酸化。同時，磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B抑制劑LY294002能夠逆轉(zhuǎn)高表達(dá)USP18對細(xì)胞增殖的促進(jìn)作用，因此改變USP18的表達(dá)量能夠影響磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路，進(jìn)而影響宮頸癌細(xì)胞的增殖與侵襲能力。已知DNA損傷檢查點(diǎn)蛋白的介質(zhì)1的MRN復(fù)合物參與DNA雙鏈斷裂識別、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和修復(fù)過程。Su等[38]發(fā)現(xiàn)，USP7在宮頸癌組織中表達(dá)上調(diào)，能夠特異地去除DNA損傷檢查點(diǎn)蛋白的介質(zhì)1上的泛素鏈，阻斷DNA損傷檢查點(diǎn)蛋白的介質(zhì)1的水解，維持DNA損傷修復(fù)反應(yīng)，增強(qiáng)宮頸癌細(xì)胞抵御化療藥物引起的損傷，誘發(fā)耐藥。Yin等[33]體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，OTUD5過表達(dá)組的C33A細(xì)胞中蛋白激酶B的磷酸化和泛素化水平低于OTUD5沉默組和野生型對照組，同時OTUD5過表達(dá)組的C33A細(xì)胞對放療的敏感性高于OTUD5沉默組和野生型對照組，可見，可通過上調(diào)OTUD5抑制蛋白激酶B，進(jìn)而提高宮頸癌的放療效果。經(jīng)體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，DUB表達(dá)的改變不僅影響宮頸癌細(xì)胞的增殖與侵襲，還能夠逆轉(zhuǎn)腫瘤化療耐藥，提高癌細(xì)胞對放療的敏感性。

3.2DUB與卵巢癌 卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)常見的惡性腫瘤之一，由于其臨床癥狀不典型且缺乏敏感的檢測方法，大多數(shù)患者(60%)確診時已為晚期[39]。目前紫杉醇與鉑類化合物聯(lián)合用藥是卵巢癌化療的常規(guī)治療[40]，但長期化療后，大多數(shù)患者可能復(fù)發(fā)，并產(chǎn)生化學(xué)耐藥，故往往預(yù)后不佳，因此亟須探索逆轉(zhuǎn)耐藥的新機(jī)制和靶點(diǎn)。髓細(xì)胞性白血病1能夠抑制細(xì)胞凋亡引發(fā)的耐藥[41]。Wu等[42]發(fā)現(xiàn)，DUB3可使卵巢癌細(xì)胞中髓細(xì)胞性白血病1與泛素鏈分離，保護(hù)髓細(xì)胞性白血病1免受降解，O6-甲基鳥嘌呤-DNA-甲基轉(zhuǎn)移酶是DUB3轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵激活因子，其抑制劑PaTrin-2在體內(nèi)外均可有效抑制卵巢癌細(xì)胞O6-甲基鳥嘌呤-DNA-甲基轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)，同時他們還發(fā)現(xiàn)組蛋白脫乙酰基酶抑制劑可增加卵巢癌細(xì)胞對PaTrin-2的敏感性，表明組蛋白脫乙酰基酶抑制劑聯(lián)合PaTrin-2可克服卵巢癌化療耐藥，提高療效。Shen等[43]檢測證明，USP14在耐順鉑的卵巢癌細(xì)胞中表達(dá)增加，并通過表達(dá)B細(xì)胞淋巴瘤家族基因 6抑制卵巢癌細(xì)胞的凋亡，從而增加卵巢癌順鉑耐藥性。Wang等[44]研究發(fā)現(xiàn)，USP11高表達(dá)于卵巢癌細(xì)胞，其通過調(diào)控Snail蛋白促進(jìn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，誘發(fā)卵巢癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。綜上，DUB與卵巢癌的發(fā)生和進(jìn)展相關(guān)，DUB抑制劑與常規(guī)化療藥物聯(lián)合可能是逆轉(zhuǎn)化療藥物耐藥的新型手段。

3.3DUB與子宮內(nèi)膜癌 圍絕經(jīng)期及絕經(jīng)后是子宮內(nèi)膜癌的多發(fā)危險期。目前，臨床主要根據(jù)子宮內(nèi)膜癌分期選擇治療方式，如手術(shù)切除術(shù)、淋巴結(jié)清掃術(shù)、術(shù)后輔助放化療的單一或聯(lián)合治療，患者多預(yù)后良好[45]。但對于有生育要求的年輕患者以及預(yù)后不良的晚期患者，臨床可選擇的治療方式存在局限，因此探索新的靶向藥物具有重要意義。

機(jī)體內(nèi)多種DUB的突變與子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生相關(guān)。FAT腫瘤抑制同源物4(FAT tumor suppressor homolog 4，F(xiàn)AT4)是一種與細(xì)胞黏附相關(guān)的蛋白分子。Che等[46]對子宮內(nèi)膜癌中FAT4的作用機(jī)制進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中FAT4下調(diào)；且經(jīng)細(xì)胞計(jì)數(shù)試劑盒-8和細(xì)胞遷移侵襲實(shí)驗(yàn)證明，沉默F(xiàn)AT4能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移。Yes相關(guān)蛋白是Hippo信號通路的關(guān)鍵分子，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、存活和分化，與腫瘤的發(fā)生發(fā)展相關(guān)[3]。Che等[46]通過實(shí)時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)和蛋白質(zhì)印跡法分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AT4的下調(diào)可使Yes相關(guān)蛋白表達(dá)增加，進(jìn)而抑制Hippo信號通路的激活。Vogel等[47]的隨訪研究顯示，子宮內(nèi)膜腺癌復(fù)發(fā)患者USP14表達(dá)水平升高；Logistic回歸分析顯示，USP14與已知危險因素(臨床分級與病理分期、淋巴血管間隙浸潤和組織學(xué))結(jié)合預(yù)測子宮內(nèi)膜腺癌復(fù)發(fā)的效能優(yōu)于單獨(dú)危險因素；同時他們使用細(xì)胞計(jì)數(shù)試劑盒對31例子宮內(nèi)膜腺癌患者腫瘤樣本中USP14與Ki67的關(guān)系進(jìn)行探討發(fā)現(xiàn)，USP14與增殖標(biāo)志物Ki67呈正相關(guān)，USP14表達(dá)上調(diào)可能是導(dǎo)致子宮內(nèi)膜腺癌增殖和侵襲的必要條件，故推測USP14可能成為新的評估子宮內(nèi)膜腺癌復(fù)發(fā)的臨床檢測指標(biāo)。

4 小 結(jié)

DUBs是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)處于動態(tài)平衡不可缺少的部分，其表達(dá)異常、突變均會改變正常的蛋白質(zhì)調(diào)控機(jī)制，使癌基因、抑癌基因和DNA修復(fù)相關(guān)蛋白等的表達(dá)出現(xiàn)失衡、影響正常穩(wěn)態(tài)調(diào)控機(jī)制，進(jìn)而誘發(fā)惡變。目前，已知有多種DUB家族成員在婦科惡性腫瘤中表達(dá)異常，且影響臨床化療藥物的敏感性，與婦科惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。目前人們對DUB的了解仍十分有限，隨著相關(guān)研究的進(jìn)展，DUB調(diào)控婦科惡性腫瘤的靶標(biāo)及其作用機(jī)制將逐漸清晰，特異性DUB抑制劑可能為化療耐藥提供新的解決方案，從而為婦科惡性腫瘤的治療提供新思路。