三基序家族蛋白在肝細(xì)胞癌中的研究進(jìn)展

劉國滿,韋花媚,浦澗

(1.右江民族醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院a.肝膽外科,b.臨床病理與診斷研究中心,廣西百色 533000;2.右江民族醫(yī)學(xué)院研究生學(xué)院,廣西百色 533000)

原發(fā)性肝癌是中國主要的惡性腫瘤之一,其發(fā)病率和病死率分別名列我國第四位和第二位。其中,肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是原發(fā)性肝癌中最常見的病理類型,占75%～85%[1]。盡管肝癌的臨床治療已經(jīng)取得了重大進(jìn)展,如肝切除術(shù)、肝移植、介入治療和化學(xué)治療,但HCC患者的預(yù)后仍然極差[2]。因此,探尋更為精準(zhǔn)而高效的診療方案亟待解決。近年來,愈來愈多的證據(jù)表明三基序家族蛋白(tripartite motif,TRIM)在惡性腫瘤疾病中起到重要作用,隨著研究的不斷深入,其在HCC中的作用機(jī)制也不斷被揭示。TRIM有望成為HCC潛在的治療靶點(diǎn)。現(xiàn)就TRIM在HCC中的研究進(jìn)展作一綜述,為在HCC中的深入研究提供文獻(xiàn)參考。

1 TRIM概述

TRIM蛋白最早由REDDY在非洲爪蟾細(xì)胞中發(fā)現(xiàn),并命名為非洲爪哇核因子7[3]。TRIM蛋白是一種家族蛋白,目前在人類及直系同源物中已發(fā)現(xiàn)80多種,其存在于幾乎所有真核多細(xì)胞的動物體內(nèi)[4]。WU等[5]通過研究將TRIM28、TRIM37、TRIM45和TRIM59確定為調(diào)節(jié)HCC的TRIM家族高級成員。之后,越來越多的研究表明TRIM與HCC的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

1.1 TRIM的結(jié)構(gòu)隨著研究的不斷深入,TRIM的結(jié)構(gòu)已被闡明,從N端到C端依次為鋅-指結(jié)構(gòu)域、一個(gè)或二個(gè)B盒結(jié)構(gòu)域、螺旋-螺旋結(jié)構(gòu)域和可變的C-末端,因此又被稱為RBCC家族[6]。鋅-指結(jié)構(gòu)域由半胱氨酸和組氨酸獨(dú)特的線性排列構(gòu)成,大部分始于氨基端的10～20個(gè)氨基酸殘基,能夠介導(dǎo)多種底物和自身泛素化[7-8]。目前已發(fā)現(xiàn)的TRIM中有8個(gè)是不含RING結(jié)構(gòu)的,分別是TRIM14、TRIM16、TRIM20、TRIM29、TRIM66、TRIM70、TRIM76和TRIML2[9]。B-box結(jié)構(gòu)域包括B-box1和B-box2,其與鋅離子結(jié)合的氨基酸殘基分別是Cys和His。此結(jié)構(gòu)域的具體功能尚不完全明確[10]。卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)TRIM家族成員和其他蛋白質(zhì)之間的同聚和異聚相互作用,還定義了特定的亞細(xì)胞定位[11]。此外,TRIM后面通常具有復(fù)雜的C端結(jié)構(gòu)域,其為基因家族劃分為不同的亞群提供了基礎(chǔ),最終將其劃分成十一個(gè)亞家族(C-Ⅰ～C-Ⅺ),且已知C-Ⅳ亞家族包括33個(gè)TRIM蛋白,能產(chǎn)生所有主要的泛素修飾,是最大的TRIM亞群[12]。

1.2 TRIM的生物學(xué)功能蛋白質(zhì)在翻譯后進(jìn)行修飾,泛素化是其中一種重要的修飾方式。泛素化通過激活(E1)、結(jié)合(E2)和連接(E3)酶進(jìn)行一系列酶促反應(yīng),從而調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的激活和降解,達(dá)到維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài),進(jìn)而保障生命活動[13]。大部分TRIM具有E3泛素連接酶活性。E3泛素連接酶不僅可以特異性識別底物蛋白,而且能將底物蛋白與E2泛素結(jié)合酶連接起來。TRIM參與細(xì)胞的多種生物學(xué)過程,如細(xì)胞增殖、細(xì)胞分裂、腫瘤疾病的轉(zhuǎn)化、細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)、染色質(zhì)狀態(tài)的改變、調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄、翻譯后修飾等[14]。此外,TRIM家族還參與了癌癥、神經(jīng)精神疾病、炎癥性疾病、染色體異常發(fā)育疾病及傳染病的發(fā)生和發(fā)展[15]。

2 TRIM在HCC中的作用

2.1 TRIM與HCC增殖肝癌細(xì)胞過度增殖是HCC的一個(gè)重要特征,也是HCC的研究重點(diǎn)。目前,研究發(fā)現(xiàn)許多TRIM成員參與HCC的增殖過程。余慶等人[16]發(fā)現(xiàn),TRIM5α可抑制人肝癌細(xì)胞的增殖,促進(jìn)其凋亡并抑制體內(nèi)成瘤。HUANG等[17]也發(fā)現(xiàn),TRIM3通過將細(xì)胞周期阻滯在G0/G1期來抑制細(xì)胞增殖,從而抑制肝癌發(fā)展。但近年來,更多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),TRIM在HCC中有促進(jìn)其增殖的作用。苑偉等人[18]通過免疫組織化學(xué)和細(xì)胞克隆法檢測發(fā)現(xiàn),敲低TRIM28可以顯著下調(diào)β-catenin的蛋白水平,且對Hep3B肝癌細(xì)胞的增殖起到抑制作用,從而證實(shí)了TRIM28可促進(jìn)Hep3B肝癌細(xì)胞增殖。在另一項(xiàng)研究中,伍雋華等[19]還發(fā)現(xiàn)TRIM47通過促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖使得肝癌患者的預(yù)后變差。此外,徐小杰等[20]也發(fā)現(xiàn)TRIM59在HCC中明顯高表達(dá),并且促進(jìn)HCC細(xì)胞增殖。以上研究表明,TRIM對肝癌細(xì)胞的增殖具有雙重作用,其作用機(jī)制尚不完全明確。

2.2 TRIM與HCC轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移是指癌細(xì)胞在遠(yuǎn)離其起源器官的器官中生長,是癌癥最致命的表現(xiàn)。上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)可以促進(jìn)HCC的進(jìn)展和復(fù)發(fā),也是HCC轉(zhuǎn)移和早期復(fù)發(fā)的關(guān)鍵步驟[21]。大量研究表明TRIM與HCC的轉(zhuǎn)移、侵襲密切相關(guān)。LI等[22]發(fā)現(xiàn)過表達(dá)的TRIM55導(dǎo)致E-cadherin的高表達(dá)和Vimentin及MMP2的低表達(dá),從而抑制肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。然而,更多研究發(fā)現(xiàn)TRIM家族在HCC轉(zhuǎn)移中起到促進(jìn)作用。ZHANG等[23]研究發(fā)現(xiàn)敲低TRIM11可使E-cadherin表達(dá)增加、Vimentin和N-cadherin表達(dá)減少,進(jìn)而抑制肝癌細(xì)胞的遷移和侵襲。另一項(xiàng)研究中,張旭等人[24]發(fā)現(xiàn),敲低TRIM28對肝癌細(xì)胞HepG2和HCC LM3的侵襲及遷移能力具有顯著抑制作用。同樣,ZHANG等[25]也發(fā)現(xiàn)TRIM66在HCC中顯著高表達(dá),且與HCC患者的腫瘤分期呈正相關(guān)。進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn),TRIM66通過降低E-cadherin的表達(dá),促進(jìn)EMT,從而促進(jìn)HCC的惡性進(jìn)展。

2.3 TRIM與HCC化療耐藥HCC具有先天性耐藥的特點(diǎn),并且普遍對放化療不敏感。盡管不同的化療藥物應(yīng)運(yùn)而生,但化療耐藥仍然是HCC治療失敗的重要因素。研究表明,隨著療程和治療時(shí)間的延長,絕大多數(shù)HCC患者會產(chǎn)生化療耐藥,導(dǎo)致預(yù)后非常差[26]。HCC的化療耐藥過程很復(fù)雜,根據(jù)大量研究結(jié)果,我們發(fā)現(xiàn)TRIM通過不同的機(jī)制參與HCC的化療耐藥。過表達(dá)的TRIM32可以加速G1-S期的轉(zhuǎn)變,誘導(dǎo)HCC患者對奧沙利鉑產(chǎn)生耐藥[27]。TAN等[28]發(fā)現(xiàn)TRIM37在HCC組織和細(xì)胞系中均呈高表達(dá),尤其在對索拉非尼耐藥的HCC患者中。進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn)TRIM37通過增強(qiáng)AKT活性和磷酸化水平,激活A(yù)KT信號傳導(dǎo),從而增強(qiáng)HCC細(xì)胞對索拉非尼的耐藥性,相反,抑制TRIM37表達(dá)可增加HCC細(xì)胞對索拉非尼的敏感性。另一項(xiàng)研究中,YUAN等[29]發(fā)現(xiàn),通過敲低TRIM25可以增強(qiáng)表柔比星對磷酸酶、張力蛋白同源物和磷酸化的影響,從而增加HCC細(xì)胞對表柔比星的敏感性。此外,FAN等[30]也發(fā)現(xiàn)敲低TRIM62可通過抑制核因子-κB的表達(dá),從而抑制HCC細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移,并且使其對索拉非尼更敏感。綜上所述,TRIM通過不同的信號通路機(jī)制參與HCC細(xì)胞的化療耐藥過程。盡管近年來TRIM在HCC中的研究愈來愈多,但是臨床上耐藥性的有效策略仍有待進(jìn)一步探究。我們需要更加充分了解化學(xué)耐藥性背后的分子途徑,以設(shè)計(jì)更好的治療方法造福HCC患者。

3 TRIM在HCC發(fā)生發(fā)展中的相關(guān)信號通路

3.1 TRIM通過調(diào)控p53促進(jìn)HCC發(fā)生發(fā)展p53是一種關(guān)鍵的腫瘤抑制因子,也是許多相關(guān)分子級聯(lián)反應(yīng)的中心效應(yīng)物。楊洲等[31]通過生物信息學(xué)分析認(rèn)為TP53在HCC中顯著高表達(dá),且其表達(dá)水平與HCC患者預(yù)后密切相關(guān)。研究表明TP53基因無突變和低表達(dá)對患者預(yù)后相對更好。涂開峰[32]通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)p53基因突變率在HCC中可高達(dá)50%,并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示p53基因的突變與HCC轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。絕大多數(shù)的TRIM通過與p53及其信號通路的相互作用來促進(jìn)HCC的進(jìn)展。研究表明,上調(diào)TRIM31能夠誘導(dǎo)TSC1-TSC2復(fù)合物的泛素化,并通過p53-AMPK途徑在肝癌進(jìn)展中發(fā)揮促癌作用[12]。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),TRIM59在HCC中呈高表達(dá),通過降低p53蛋白表達(dá)水平,可以促進(jìn)HCC細(xì)胞生長和轉(zhuǎn)移[33]。此外,GE等[34]根據(jù)癌癥基因組圖譜數(shù)據(jù)庫分析認(rèn)為TRIM37在HCC組織中的表達(dá)高于正常組織,其機(jī)制主要是通過TRIM37與p53蛋白相互作用,誘導(dǎo)E3連接酶活性、泛素化和降解,進(jìn)一步促進(jìn)肝細(xì)胞癌的發(fā)生發(fā)展。通過以上研究,我們發(fā)現(xiàn)相當(dāng)多的TRIM蛋白參與p53的調(diào)控,同時(shí)也被p53所調(diào)控。TRIM家族通過與p53蛋白的相互作用,從而促進(jìn)HCC的發(fā)生發(fā)展。

3.2 TRIM通過調(diào)控NF-κB信號通路促進(jìn)HCC發(fā)生發(fā)展核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)在癌癥領(lǐng)域一直是研究的熱點(diǎn)。NF-κB家族在HCC發(fā)生發(fā)展中具有關(guān)鍵作用,其也是炎癥信號通路的重要成員[35]。TRIM能夠通過調(diào)控NF-κB信號通路促進(jìn)HCC的發(fā)生和發(fā)展。NF-κB的異常激活可以加速HCC的惡化[36]。應(yīng)漢寧[9]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TRIM59與PPM1B結(jié)合后能夠使PPM1B泛素化降解和IKKβ磷酸化,從而激活NF-κB信號通路,進(jìn)而促進(jìn)HCC發(fā)生與發(fā)展。另一項(xiàng)研究也發(fā)現(xiàn)TRIM44的高表達(dá)可以增強(qiáng)HCC細(xì)胞的侵襲和遷移能力,同時(shí)還可以通過加速NF-κB活化來增強(qiáng)HCC細(xì)胞對阿霉素的抵抗力[37]。此外,FAN等[30]研究還發(fā)現(xiàn),在HCC中敲低TRIM62可以降低IKKβ磷酸化,增加IκBα水平,并下調(diào)細(xì)胞核中的NF-κB p65水平,從而導(dǎo)致Vimentin和N-cadherin水平明顯降低,E-cadherin水平升高,抑制HCC發(fā)生上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化。這也證實(shí)了TRIM62通過調(diào)控NF-κB信號通路促進(jìn)HCC的發(fā)生發(fā)展。癌癥治療研究的熱點(diǎn)之一是終止NF-κB過度活化。上述研究表明TRIM可通過調(diào)控NF-κB通路促進(jìn)HCC的發(fā)生發(fā)展。

3.3 TRIM通過調(diào)控其他信號通路促進(jìn)HCC發(fā)展在約50%的HCC患者中可以發(fā)現(xiàn)異常激活的PI3K/AKT信號通路,并且該通路能夠促進(jìn)HCC的發(fā)展[38-39]。研究發(fā)現(xiàn)TRIM家族與AKT信號通路聯(lián)系密切。YANG等[40]認(rèn)為TRIM11與PHLPP1相互作用,通過去磷酸化抑制AKT信號通路的激活,從而促進(jìn)HCC細(xì)胞增殖、遷移和侵襲。mTOR可以通過上游AKT經(jīng)磷酸化后而激活,并且mTOR通路的激活與肝癌密切相關(guān)[41]。王夢林等[42]研究發(fā)現(xiàn),在肝癌HePG2細(xì)胞中,過表達(dá)的TRIM47激活mTOR和Wnt信號通路,從而促進(jìn)肝癌HePG2細(xì)胞的增殖與遷移。此外,AMPK、KEAP1-NRF2和雙特異性磷酸酶6(DUSP6)信號通路在HCC中也發(fā)揮著重要作用。ZHU等[43]研究發(fā)現(xiàn)TRIM24通過AMPK信號傳導(dǎo)促進(jìn)HCC的發(fā)展。LIU等[44]還發(fā)現(xiàn)TRIM25通過靶向KEAP1-NRF2通路促進(jìn)HCC的細(xì)胞存活和生長。此外,HU等[45]認(rèn)為,過表達(dá)的TRIM7增強(qiáng)了DUSP6的多泛素化和降解,從而促進(jìn)HCC細(xì)胞增殖。

3.4 TRIM通過調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin信號通路抑制HCC發(fā)生發(fā)展Wnt/β-catenin是調(diào)節(jié)HCC發(fā)生和發(fā)展的主要信號通路之一,并參與HCC增殖、遷移和轉(zhuǎn)移[46]。大量研究表明TRIM通過Wnt/β-catenin信號通路來調(diào)節(jié)HCC的發(fā)生發(fā)展。FAN等[47]研究發(fā)現(xiàn),TRIM66通過激活Wnt/β-catenin信號,在HCC中發(fā)揮促癌作用。然而,大多數(shù)TRIM在HCC中激活Wnt/β-catenin信號通路時(shí)更多的是充當(dāng)抑癌因子。如XU等[48]研究發(fā)現(xiàn)TRIM29通過抑制Wnt/β-catenin信號通路,從而抑制肝癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。此外,YANG等[49]通過研究也發(fā)現(xiàn),TRIM56在HCC中呈低表達(dá),且與HCC的病理分期和預(yù)后密切相關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),TRIM56通過抑制Wnt信號和靶向RBM24來減緩HCC的惡性發(fā)展。ZHANG等[50]也認(rèn)為TRIM 21的高表達(dá)通過促進(jìn)β-catenin泛素化和降解來抑制肝癌細(xì)胞的侵襲。在另一項(xiàng)研究中,TONG等[51]還發(fā)現(xiàn)TRIM36通過Wnt/β-catenin通路,激活細(xì)胞凋亡并抑制HCC細(xì)胞增殖、侵襲和遷移。以上研究說明Wnt/β-catenin信號通路與HCC增殖、侵襲和遷移密切相關(guān),我們有望進(jìn)一步研究該信號通路以尋找治療HCC的新治療靶點(diǎn)。

由此可見,在HCC中TRIM與多條信號通路密切相關(guān)。一方面,同一個(gè)TRIM成員可能直接或間接參與多條信號通路,既能夠作為癌基因又能作為抑癌基因。另一方面,一個(gè)信號通路可能受多個(gè)分子共同調(diào)節(jié)。我們只有充分了解TRIM家族的調(diào)控網(wǎng)絡(luò),才能更好地尋找HCC的新診療方法。

4 展望

TRIM在HCC的增殖、轉(zhuǎn)移、耐藥中具有關(guān)鍵作用。其主要通過p53信號通路、NF-κB信號通路、Wnt/β-catenin信號通路和其他相關(guān)通路在HCC中發(fā)揮促癌或抑癌作用。目前,人們對TRIM的關(guān)注度越來越高,但其在HCC中的具體分子機(jī)制并未闡明。一些TRIM蛋白是HCC的獨(dú)立預(yù)后因素,表明它們在早期診斷、預(yù)后評估和臨床治療中的潛力。因此,深入研究TRIM的生物學(xué)功能及其機(jī)制,將為HCC的臨床診斷和治療提供方向。