蛋白質(zhì)乙?；谙到y(tǒng)腫瘤中的作用及機(jī)制研究進(jìn)展

孟祥云 蘇麗婭

摘要：蛋白質(zhì)乙?；窃S多細(xì)胞生理和病理過程中廣泛存在的關(guān)鍵角色，是蛋白質(zhì)翻譯后修飾（Post-Translational Modification，PTM）中最重要的修飾之一。在以往的研究中，人們發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)乙?；瘏⑴c人體各個系統(tǒng)的調(diào)控作用，它不僅可以參與調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的穩(wěn)態(tài)、轉(zhuǎn)錄活性、調(diào)節(jié)代謝，還在基因轉(zhuǎn)錄、自噬等方面都發(fā)揮著舉足輕重的作用。本文對蛋白質(zhì)乙?；?、蛋白質(zhì)乙酰化的生物學(xué)意義進(jìn)行概述、回顧和探討，并闡述其在消化道腫瘤中的作用及機(jī)制，以期為相關(guān)研究提供可行的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：消化道腫瘤；翻譯后修飾；乙?；?；代謝；自噬

蛋白質(zhì)的翻譯后修飾（Post-Translational Modifica tion，PTM）是所有生命活動的主要調(diào)控機(jī)制。PTMs賦予修飾后的蛋白質(zhì)新的性質(zhì)，包括酶活性的變化、亞細(xì)胞定位、蛋白質(zhì)穩(wěn)定性及DNA結(jié)合等。蛋白質(zhì)的PTMs方式極其多樣，目前已確定的翻譯后修飾方式超過400種，以磷酸化、泛素化、甲基化、乙?；容^為常見，大多與神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)以及腫瘤的發(fā)生發(fā)展等諸多系統(tǒng)疾病密切相關(guān)。作為一種重要的翻譯后修飾，蛋白質(zhì)乙酰化參與著幾乎所有的生物學(xué)過程，如轉(zhuǎn)錄、應(yīng)激反應(yīng)、新陳代謝以及蛋白合成與降解等。本文將闡述蛋白質(zhì)乙?；谋尘啊⒎诸?、功能以及與消化道腫瘤之間的關(guān)系，以期為研究消化道腫瘤的靶向治療提供可行的思路。

1蛋白質(zhì)乙?；跋嚓P(guān)概念

蛋白質(zhì)功能的精確調(diào)控，對于調(diào)節(jié)機(jī)體多樣化的生命活動至關(guān)重要。蛋白質(zhì)乙酰化是指乙酰轉(zhuǎn)移酶（Lysine Acetyltransferase，KAT）將乙?；D(zhuǎn)運(yùn)到蛋白質(zhì)氨基酸殘基上的過程。根據(jù)乙?；稽c(diǎn)的不同，存在3種主要形式：N-端乙酰化（Nα-乙?；騈-ter乙?；①嚢彼嵋阴；∟ε-乙?；騅-乙?；糑Ac＞）和O-乙?；?。

N-端乙?；怯蒏ozo Narita在1958年發(fā)現(xiàn)的一種不可逆的修飾，發(fā)生在蛋白質(zhì)骨架的α-氨基或蛋氨酸裂解后的第二個氨基酸。N-端乙?；纳飳W(xué)功能尚不完全清楚，但其參與調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)降解、穩(wěn)定性、蛋白-膜/蛋白-蛋白相互作用以及抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)易位等。此外，N-端乙?；€與多種病理過程有關(guān)，包括腫瘤發(fā)展和神經(jīng)退行性疾病等。

賴氨酸乙?；诘孜镔嚢彼釟埢膫?cè)鏈上加入了乙?；?，這一過程是可逆的。賴氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶（KATs）和賴氨酸去乙酰化酶（KDAC）調(diào)節(jié)KAc修飾水平。KATs將乙酰基從乙酰輔酶a轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)中特定賴氨酸殘基的ε -氨基上，同時乙?；部梢员籏DACs逆轉(zhuǎn)。乙?；募尤肟梢灾泻唾嚢彼釟埢恼姾桑瑥亩淖冃揎椇蟀被岬拇笮〖暗鞍踪|(zhì)的局部疏水性。這一機(jī)制使得KAc成為細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和代謝中最重要的PTM。

O -乙?；且环N可逆的修飾，在絲氨酸或蘇氨酸的羥基側(cè)鏈上加入乙?；?，只在少數(shù)真核生物中被檢測到。初步報道的O-乙?；砻?，這種類型的PTM在感染鼠疫耶爾森菌后調(diào)節(jié)生物信號通路（如絲裂原活化蛋白激酶＜MAPKs＞）中發(fā)揮重要作用。組蛋白H3的絲氨酸和蘇氨酸的O-乙?；驯蛔C實(shí)從酵母到人類高度保守。然而，發(fā)生O-乙?；窍鄬币姷?。

2組蛋白與非組蛋白乙酰化修飾研究進(jìn)展

1964年，Vincent Allfrey等報道了組蛋白乙酰化的鑒定，并深入地提出了組蛋白乙酰化修飾在轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的調(diào)控作用。隨后，組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶（HATs）、a組蛋白去乙?；福℉DACs）和乙酰- lys結(jié)合蛋白被鑒定為轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白。近年發(fā)現(xiàn)的HATs主要有300/CBP、GNAT、MYST、P160、PCAF、TAFII230家族。在高等真核生物中，HDACs根據(jù)其與酵母原酶序列的同源性，可分為4類：I類HDACs，包括HDAC1、2、3、8；II類HDACs由HDAC4、5、6、7、9、10組成；III類HDACs，也稱為Sirtuins，由SIRT1-7組成；IV類HDACs，包括HDAC11[1]。一般來說，組蛋白乙酰化與轉(zhuǎn)錄升高相關(guān)，而組蛋白去乙酰化往往與基因抑制相關(guān)。以往的報道表明，組蛋白乙酰化與腫瘤發(fā)生密切相關(guān)，并能影響腫瘤細(xì)胞的某些生物學(xué)過程，包括增殖、凋亡、轉(zhuǎn)移和干細(xì)胞。

除了組蛋白，在進(jìn)化上不同的生物中，數(shù)以萬計(jì)的非組蛋白也發(fā)生了乙?；?。1997年，Gu團(tuán)隊(duì)在人腫瘤抑制因子p53上首次發(fā)現(xiàn)了乙?；揎梾⑴c非組蛋白的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。隨后，基于乙?；亩蔚拿庖哂H和純化和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜的乙?；鞍踪|(zhì)組技術(shù)不斷發(fā)展，大量非組蛋白賴氨酸乙?；揎棻话l(fā)現(xiàn)，它們參與了轉(zhuǎn)錄因子、核相關(guān)蛋白、激素受體、細(xì)胞代謝相關(guān)蛋白、癌癥相關(guān)蛋白等相關(guān)的乙?；揎?。

3蛋白質(zhì)乙?；墓δ?/p>

蛋白質(zhì)乙酰化是基因轉(zhuǎn)錄的主要調(diào)節(jié)因子[2]。大多數(shù)規(guī)范的KATs定位于細(xì)胞核，并作為轉(zhuǎn)錄協(xié)同激活因子發(fā)揮作用。研究表明，大多數(shù)組蛋白乙?；家蕾囉谵D(zhuǎn)錄，這種依賴性的部分原因是RNA聚合酶II（RNAPII）對H4組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶（HATs）與基因相互作用的要求。乙酰化調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后，參與RNA加工的各個步驟，包括mRNA前剪接和聚腺苷化，以及聚腺苷化mRNA降解等。有研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)，U2 snRNPs的一個重要組成部分PHF5A，它可以在K29位點(diǎn)發(fā)生乙?；?，以應(yīng)對多種細(xì)胞應(yīng)激，這主要依賴于p300。PHF5A乙酰化增強(qiáng)U2 snRNPs之間的相互作用，影響Pro-mRNA的整體剪接模式和廣泛的基因表達(dá)[3]。PHF5A高乙?；T導(dǎo)的選擇性剪接可穩(wěn)定KDM3A mRNA，并促進(jìn)其蛋白表達(dá)，通過PHF5A的乙?；龠M(jìn)癌細(xì)胞抵抗應(yīng)激的能力，從而有助于腫瘤的發(fā)生?；钚匝酰≧OS）在細(xì)胞中不斷產(chǎn)生，過多的活性氧會導(dǎo)致氧化應(yīng)激。ROS與Hippo通路的調(diào)節(jié)有關(guān)。數(shù)據(jù)報道，氧化應(yīng)激- CBP調(diào)節(jié)軸控制MOB1-K11（MOB1是Hippo通路中的共激活因子，屬于MOB家族）。乙酰化并激活LATS1，從而激活Hippo通路，抑制YAP/TAZ核易位和腫瘤進(jìn)展[4]。PTMs被認(rèn)為是氧化應(yīng)激-炎癥-老化三位一體之間的聯(lián)系。組蛋白乙酰化可以調(diào)節(jié)生物氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而影響機(jī)體老化。

4乙?；揎椗c消化道腫瘤

4.1 胃癌

表觀遺傳過程的研究強(qiáng)調(diào)組蛋白乙酰化在癌癥發(fā)展中的意義，主要受HATs和HDACs的調(diào)控。在各種癌癥中，HDAC的改變導(dǎo)致HDAC抑制劑（HDACis）的產(chǎn)生。在GC小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，HDACis具有抑制細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和抑制腫瘤生長的作用。不同的研究表明，其中一些還與細(xì)胞周期阻滯、遷移抑制、轉(zhuǎn)移形成和腫瘤抑制基因表達(dá)有關(guān)[5]。

為了確定在GC中可能存在受組蛋白乙?；{(diào)節(jié)的新基因，研究者通過微陣列分析比較未處理和曲古霉素A（TSA）處理的GC細(xì)胞株，發(fā)現(xiàn)在鑒定的上調(diào)基因中，BMP8B mRNA和組蛋白乙?；谂鋵Φ腉C和非腫瘤樣本中被定量[6]。胃癌組織中，BMP8B mRNA的表達(dá)較癌旁非腫瘤標(biāo)本減少。BMP8B mRNA的減少和乙?；疕4K16水平在低分化的GC中呈正相關(guān)。由此證明，BMP8B在GC中可能是一個受H4K16乙酰化調(diào)控的腫瘤抑制基因，特別是在低分化腫瘤中。

4.2 食管癌

HMGA2乙?；稍鰪?qiáng)與靶基因的結(jié)合，抑制其泛素化和蛋白酶體降解，導(dǎo)致HMGA2積累，也可以促進(jìn)食管鱗狀細(xì)胞癌的生長[7]。Survivin基因是一種存在于多種惡性腫瘤中的獨(dú)立標(biāo)記物，且在惡性腫瘤中呈現(xiàn)過表達(dá)狀態(tài)，可抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡、促進(jìn)細(xì)胞增殖和腫瘤血管生成。NU9056（乙酰基轉(zhuǎn)移酶抑制劑）可能通過抑制乙酰基轉(zhuǎn)移酶KAT5的表達(dá)，下調(diào)食管癌EC109細(xì)胞中Survivin的乙?；剑M(jìn)一步抑制腫瘤增殖通路中的相關(guān)蛋白表達(dá)，從而抑制食管癌細(xì)胞增殖、侵襲和遷移能力。

此外，國內(nèi)學(xué)者通過一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在食管鱗癌（ESCC）細(xì)胞質(zhì)中，F(xiàn)ascin（肌動蛋白結(jié)合蛋白）與PCAF（乙酰轉(zhuǎn)移酶P300/ cbp相關(guān)因子）直接相互作用，并被PCAF定位在賴氨酸471（K471）位點(diǎn)發(fā)生乙?；?，通過破壞肌動蛋白的捆綁活性，減少絲狀基的形成[8]。在功能上，F(xiàn)ascin-K471乙?；娠@著抑制體外ESCC細(xì)胞遷移和體內(nèi)腫瘤轉(zhuǎn)移，而Fascin-K471去乙?；瘎t顯示出強(qiáng)大的致癌功能。此外，F(xiàn)ascin-K471乙?；档土薊SCC細(xì)胞絲狀足的長度和密度，縮短細(xì)胞的壽命，而去乙?；瘎t會產(chǎn)生相反的效果。臨床上，食管鱗癌組織中高水平的AcK471-Fascin與延長食管鱗癌患者的總生存期和無病生存期密切相關(guān)。

4.3 胰腺癌

乙酰輔酶a（Acetyl-Coa）是一種中樞代謝產(chǎn)物，作為賴氨酸乙?；囊阴；w，在生物合成過程中發(fā)揮重要作用，其具有脂肪酸、膽固醇的生物合成以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能。國外研究發(fā)現(xiàn)，KRAS突變的腺泡細(xì)胞中乙酰輔酶a的豐度升高，并且乙酰輔酶a在甲瓦酸途徑中的使用支持腺泡-導(dǎo)管化生（ADM）。胰腺特異性缺失產(chǎn)生乙酰輔酶a的ATP -檸檬酸裂解酶（ACLY），會相應(yīng)地抑制ADM和腫瘤的形成。在胰腺腫瘤細(xì)胞中，生長因子促進(jìn)AKT-ACLY信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和組蛋白乙酰化，同時抑制BET和他汀類藥物治療，從而抑制細(xì)胞增殖和腫瘤生長。因此，KRAS驅(qū)動的代謝改變可促進(jìn)腺泡細(xì)胞的可塑性和腫瘤的發(fā)展，并針對乙酰輔酶a依賴過程發(fā)揮抗癌作用。支鏈氨基酸轉(zhuǎn)氨酶2（Branched-Chain Amino Acid Transaminase 2，BCAT2）是BCAA分解代謝中的一種重要酶。BCAT2在賴氨酸44（K44）位點(diǎn)上發(fā)生了乙酰化，BCAT2的K44乙?；ㄟ^泛素-蛋白酶體途徑促進(jìn)其降解，導(dǎo)致BCAA分解代謝降低。CBP和SIRT4分別是BCAT2的乙酰轉(zhuǎn)移酶和去乙酰化酶。CBP和SIRT4結(jié)合BCAT2，根據(jù)BCAA的有效性，可實(shí)現(xiàn)對K44乙?；降目刂?。K44R突變體不僅能夠促進(jìn)BCAA分解代謝、細(xì)胞增殖，還能影響胰腺腫瘤的生長。

5結(jié)束語

隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，人類對蛋白質(zhì)翻譯后修飾的不斷研究及鑒定，為醫(yī)學(xué)發(fā)展提供了大量的便利與幫助。蛋白質(zhì)乙酰化的快速發(fā)展正在為表觀遺傳學(xué)的探索尋找新的目標(biāo)，同時為腫瘤的靶向治療帶來新的發(fā)展方向，并為醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域邁進(jìn)新的一步奠定基礎(chǔ)。

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