周曉華， 張蓬波， 張秀忠， 錢旭， 任澤強(qiáng)

綜述與講座

泛素特異肽酶9與腫瘤的研究進(jìn)展

周曉華， 張蓬波， 張秀忠， 錢旭， 任澤強(qiáng)

已證實(shí)泛素-蛋白酶體途徑是一個(gè)具有多種功能的蛋白翻譯后修飾的途徑，參與人體內(nèi)許多細(xì)胞生命活動(dòng)。近年來，隨著對泛素-蛋白酶體途徑的研究加深，逐漸發(fā)現(xiàn)蛋白的泛素化調(diào)節(jié)是一個(gè)可逆過程，細(xì)胞內(nèi)同時(shí)還存在一些特異的去泛素化蛋白酶進(jìn)行負(fù)向調(diào)節(jié)。泛素特異性蛋白酶(USPs)是去泛素化酶家族的亞家族， 作為亞家族成員之一的X染色體連鎖的泛素特異肽酶9(USP9X)在多種類型的惡性腫瘤中表達(dá)異常，且與腫瘤的分期及預(yù)后相關(guān)，因此，針對USP9X的靶向治療，將會(huì)為腫瘤開辟出一條新的路徑。

泛素； 泛素特異性蛋白酶； 泛素-蛋白酶體； 腫瘤； 靶向

X染色體連鎖的泛素特異肽酶9(ubiquitin-specific peptidase 9 X-linked，USP9X)于1996年在Turner綜合征檢測卵細(xì)胞的增殖及性腺退化的候選基因中首次分離出來。其在哺乳動(dòng)物的性腺發(fā)育過程中是一個(gè)性別和階段依賴的去泛素化體系中的組件之一。隨后，使用基因捕獲的方法從小鼠的胚胎干細(xì)胞中分離出一種小鼠基因，發(fā)現(xiàn)它與果蠅的 fat facets(faf)基因序列有著廣泛的相似性而稱為FAM(fat facets in mouse)。作為一種泛素特異性蛋白酶，USP9X參與調(diào)控蛋白酶體活性、器官的生成、腫瘤的產(chǎn)生以及轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)等生物學(xué)進(jìn)程，且通過影響泛素化過程，參與調(diào)控腫瘤細(xì)胞的凋亡，增殖和黏附等生物學(xué)過程[1]。目前對于USP9X的研究越來越多，尤其對于其在腫瘤中發(fā)揮的生物學(xué)效應(yīng)及作用機(jī)制引起人們的關(guān)注。

1 USP9X的結(jié)構(gòu)與功能

USP9X定位于人類基因組X染色體p11.4位點(diǎn)，全長150 945 bp，由2 554個(gè)氨基酸殘基組成，是去泛素化酶家族中泛素特異性蛋白酶亞家族的成員之一[2]。USP9X是一個(gè)長型單體蛋白質(zhì)，相對分子質(zhì)量約為290 kDa，結(jié)構(gòu)上共有泛素特異性蛋白酶亞家族酶分子的USP結(jié)構(gòu)域，由300～800氨基酸殘基組成，并具催化活性，其中有兩個(gè)短而高度保守的半胱氨酸盒和組氨酸盒，另一些非保守的序列則確保不同的酶對底物的高度專一性。除了共有的結(jié)構(gòu)域，USP9X在其N端的外延還有另一個(gè)可辨識(shí)的區(qū)域，即由886～970個(gè)氨基酸組成的泛素樣組件。

USP9X的主要生理功能是為特定蛋白質(zhì)提供去泛素化，它能將泛素從其特異性底物中分離而避免底物因泛素化而降解，進(jìn)而維持底物水平的穩(wěn)定，USP9X通過其去泛素化酶作用進(jìn)行細(xì)胞蛋白質(zhì)可逆轉(zhuǎn)譯后的修飾從而控制蛋白質(zhì)的功能[3]。

2 USP9X在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

作為去泛素化酶家族的亞家族泛素特異性蛋白酶的成員之一，USP9X與一些腫瘤的生物學(xué)行為密切相關(guān)[4-5]。到目前為止，人類已有9種惡性腫瘤組織中被檢測出USP包括USP9X的異常表達(dá)[6]。國內(nèi)外研究在大多數(shù)腫瘤中把USP9X定義為原癌基因，因?yàn)樵谀[瘤組織中USP9X表達(dá)量明顯增加，且人工抑制USP9X后相應(yīng)的腫瘤細(xì)胞增殖、分化及遷移能力下降，伴隨著凋亡增加。如在非小細(xì)胞肺癌中USP9X的表達(dá)水平遠(yuǎn)高于肺良性病變，臨床分期較高、組織分化程度較低及伴有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者USP9X的水平較高。此外，USP9X表達(dá)較高的腫瘤患者生存率也明顯低于表達(dá)低的患者[7]。有報(bào)道，USP9X在ERG陽性前列腺癌[8]和多發(fā)性骨髓瘤[9]中的表達(dá)明顯升高，并與患者預(yù)后呈正相關(guān)，其中USP9X可以去泛素化及穩(wěn)定前列腺癌細(xì)胞中ERG蛋白水平。Peng等[10]通過免疫組化發(fā)現(xiàn)，在食管中從正常上皮、低級(jí)別上皮內(nèi)瘤、高級(jí)別上皮內(nèi)瘤，到浸潤性食管鱗狀細(xì)胞癌，USP9X表達(dá)水平逐步增加。從宮頸正常上皮到宮頸鱗狀細(xì)胞癌的逐級(jí)病變中USP9X表達(dá)水平逐步升高[11]。有研究發(fā)現(xiàn)，人肝癌細(xì)胞中的USP9X水平明顯高于正常肝細(xì)胞，且運(yùn)用siRNA抑制人肝癌細(xì)胞USP9X表達(dá)后，肝癌細(xì)胞的生長受到顯著抑制[12]。在5-氟尿嘧啶處理的結(jié)直腸癌細(xì)胞系中，USP9X基因破壞導(dǎo)致細(xì)胞凋亡明顯增加，生存率顯著下降。表明抑制USP9X能增加結(jié)直腸癌患者對5-氟尿嘧啶的敏感性， USP9X較低表達(dá)的癌癥可能會(huì)對一些常規(guī)藥物特別敏感[13]。

在所有的腫瘤組織中，并非USP9X都發(fā)揮原癌基因的作用。根據(jù)Oosterkamp等[14]研究，乳腺癌中USP9X可能是起到抑癌基因的作用，但具體機(jī)制尚不明確。Pérez-Mancera等[15]研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)后患者胰腺癌組織中USP9X表達(dá)量相對于正常胰腺組織明顯降低，進(jìn)一步行基因小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，下調(diào)USP9X后可明顯加快腫瘤生長，繼而得到USP9X抑制胰腺導(dǎo)管腺癌的結(jié)論。因此，USP9X作為一種原癌基因或者抑癌基因是依據(jù)不同腫瘤類型而定，且在同一種腫瘤的不同階段也起著不同的作用。臨床上，可以通過不同的腫瘤類型檢測USP9X蛋白表達(dá)水平來評估腫瘤患者的預(yù)后或指導(dǎo)進(jìn)一步治療。

3 USP9X在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的機(jī)制

癌基因的激活和抑癌基因的失活、凋亡失衡、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的異常等都是腫瘤發(fā)生中的重要機(jī)制之一。去泛素化酶在調(diào)控與腫瘤相關(guān)的許多途徑中有重要作用[16]。而作為去泛素化酶家族中的一個(gè)亞家族成員，USP9X與腫瘤發(fā)生有著不可替代的聯(lián)系[17]。研究發(fā)現(xiàn)，USP9X通過各種途徑影響腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，如DNA損傷修復(fù)、細(xì)胞周期調(diào)控、信號(hào)通路調(diào)控等[18]。

Peddaboina等[19]檢測出肺癌及結(jié)腸癌組織中，USP9X和MCL-1表達(dá)量明顯升高，Peterson 等[20]應(yīng)用USP9X抑制劑WP1130后骨髓瘤細(xì)胞凋亡增加，伴隨著MCL-1表達(dá)量明顯降低。Hu等[21]在肝癌細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)研究中得到了相同的結(jié)論。我們前期[22]的研究發(fā)現(xiàn)，胰腺癌組織中SURVIVIN表達(dá)量相對于正常胰腺組織明顯上升，MCL-1及SURVIVIN均屬于抗凋亡蛋白，由此推測，USP9X可能通過穩(wěn)定抗凋亡相關(guān)蛋白導(dǎo)致腫瘤發(fā)生發(fā)展。在皮膚惡性黑素瘤患者中，相比于正常的皮膚或者皮膚良性病USP9X與ETS-1轉(zhuǎn)錄因子含量明顯增加，RNA干擾USP9X后ETS-1轉(zhuǎn)錄因子明顯下降，伴隨著NRAS含量下降，NRAS屬于原癌基因，考慮USP9X可能通過激活ETS-1/NRAS通路導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞無限增殖[23]。而在ERG陽性的前列腺癌患者中，USP9X可以去泛素化及穩(wěn)定前列腺癌細(xì)胞中ERG蛋白水平而促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展[8]。在胰腺癌細(xì)胞中,USP9X可以通過抑制自噬促進(jìn)腫瘤發(fā)生[24]。SMAD4作為一種在大多數(shù)胰腺癌中失活的腫瘤抑制蛋白可被USP9X激活[25]。Agrawal等[26]發(fā)現(xiàn)，USP9X能夠抑制mTOR信號(hào)通路激活，而mTOR的激活和人類腫瘤密切相關(guān)[27]。在腫瘤的浸潤和轉(zhuǎn)移方面，USP9X能調(diào)控參與緊密連接的部分黏附相關(guān)蛋白的去泛素化維持其水平，其表達(dá)異常能影響緊密連接的形成，細(xì)胞間的黏附破壞，極性消失促進(jìn)腫瘤的浸潤及轉(zhuǎn)移[28-29]。

可以看出，USP9X可通過不同的途徑影響腫瘤的發(fā)生與發(fā)展，它的許多功能都是建立在特異性底物上而間接發(fā)揮作用。目前國內(nèi)外已研究并證實(shí)多種潛在的機(jī)制，但在腫瘤的發(fā)生與發(fā)展中，USP9X并非作用于單一的底物發(fā)揮作用，更多的特異性底物及通路等待我們進(jìn)一步探索。

4 USP9X與胰腺癌

胰腺癌是一種發(fā)展迅速、惡性度極高的消化系腫瘤，因其早期診斷困難且預(yù)后差，已成為威脅人類健康的重要疾病之一[30]。關(guān)于USP9X與胰腺癌的關(guān)系，既往報(bào)道少見，隨著腫瘤生物學(xué)特點(diǎn)及相關(guān)分子機(jī)制的研究，USP9X與胰腺癌之間的關(guān)系越來越受到重視。

Pérez-Mancera等[15]研究發(fā)現(xiàn)，胰腺癌組織中USP9X表達(dá)量相對于正常胰腺組織明顯降低，進(jìn)一步行基因小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，下調(diào)USP9X后可明顯加快腫瘤生長，因此得到USP9X抑制胰腺導(dǎo)管腺癌的結(jié)論。而Cox等[30]研究發(fā)現(xiàn)，行RNA干擾USP9X后5種胰腺癌細(xì)胞生長明顯受到抑制，且遷移、侵犯能力下降。我們前期[22]的研究發(fā)現(xiàn)，胰腺癌組織中USP9X表達(dá)量相對于正常胰腺組織明顯上升，且與患者腫瘤分化程度、有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及TNM分期明顯相關(guān)，以上結(jié)果均提示，USP9X為原癌基因，促進(jìn)胰腺癌發(fā)生發(fā)展。但USP9X與胰腺癌的關(guān)系由于研究不同得到的結(jié)論亦不同，Cox等分析可能的原因有：①USP9X在胰腺癌不同階段發(fā)揮的作用不一樣。和TGF發(fā)揮的作用類似，在腫瘤的早期階段TGF發(fā)揮抑癌作用，而進(jìn)入進(jìn)展期則作為一種原癌基因促進(jìn)腫瘤增長和轉(zhuǎn)移，而Pérez-Mancera等[15]的方案設(shè)計(jì)采用的是基因小鼠，USP9X干預(yù)在腫瘤起始階段進(jìn)行。②USP9X作用不同底物發(fā)揮的作用不一樣。作為原癌基因USP9X可穩(wěn)定MCL-1，抑制腫瘤細(xì)胞凋亡，促進(jìn)腫瘤生長，而Pérez-Mancera PA設(shè)計(jì)的動(dòng)物模型主要由于KRAS基因突變引起的胰腺癌，在他們的研究中干擾USP9X可激活原癌基因KRAS促進(jìn)腫瘤生長。

USP9X在胰腺癌的發(fā)生與發(fā)展中涉及的機(jī)制復(fù)雜，目前尚不能明確定義USP9X為原癌基因或抑癌基因，尚有待進(jìn)一步研究。

5 結(jié)語

USP9X作為一種泛素特異性蛋白酶，能通過各種分子機(jī)制調(diào)控底物蛋白的泛素化降解過程，參與調(diào)節(jié)多種細(xì)胞生物學(xué)過程，如細(xì)胞增殖，細(xì)胞凋亡和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等。在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中能通過調(diào)控癌蛋白或抑癌蛋白的泛素化降解過程，達(dá)到穩(wěn)定癌蛋白或抑癌蛋白的目的。因此，研究USP9X參與腫瘤發(fā)生發(fā)展的作用機(jī)制，可為腫瘤的早期診斷提供新線索，對今后腫瘤的防治具有重要的意義。

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