劉軍鳳 綜述 周秀敏 審校

1.蘇州大學(xué)，江蘇 蘇州 215000；2.蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院腫瘤科，江蘇 蘇州 215000

惡性腫瘤已成為全球熱點(diǎn)問題之一。據(jù)我國關(guān)于癌癥數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2012年全國惡性腫瘤的發(fā)病率約為264.85/10 萬，然而惡性腫瘤死亡率在全地區(qū)占比約161.49/10萬[1]。它的增殖、擴(kuò)散及轉(zhuǎn)移能力極強(qiáng)，但其發(fā)病機(jī)制尚未明確。因此，研究其生物學(xué)機(jī)制，尋找新的靶點(diǎn)，亟待解決。泛素化參與蛋白質(zhì)翻譯后修飾，角色至關(guān)重要。USP7 是泛素特異性修飾酶家族中的一員，臨床對其研究較為普遍，其是通過與癌蛋白、抑癌蛋白甚至致瘤病毒的相關(guān)蛋白之間的相互作用，在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮著一定作用[2]。最新的一項研究表明，USP7 的破壞與一種具有智力缺陷和自閉癥譜系的神經(jīng)發(fā)育障礙有關(guān)[3]。本文將對USP7的生物來源、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生物功能及其在腫瘤中作用機(jī)制等研究進(jìn)展進(jìn)行闡述。

1 USP7的基本結(jié)構(gòu)特征

USP7 屬于半胱氨酸蛋白酶，又被稱為皰疹病毒相關(guān)的泛素特異性蛋白酶(Hausp)。與其他的USP 類似，USP7 同樣具有多個結(jié)構(gòu)，主要包括N 末端TRAF(tumor necrosis factor-receptor associated factor) 區(qū)(aa62-205)、催化區(qū)(aa 208-560)及64 KDa的C端區(qū)域(aa 560-1102)。許多蛋白已被確定為USP7 的潛在底物，如腫瘤抑制因子、轉(zhuǎn)錄因子、染色質(zhì)相關(guān)蛋白、細(xì)胞周期檢查點(diǎn)蛋白和表觀遺傳調(diào)節(jié)劑等[4]。催化去泛素化的核心是對異構(gòu)肽羰基的親核攻擊，而半胱氨酸是USP7導(dǎo)致親核攻擊的活性位點(diǎn)[5]。USP7在哺乳動物的進(jìn)化中是高度保守并廣泛存在[6]，并且在多種惡性腫瘤中過表達(dá)。因此，USP7 有望成為新的腫瘤標(biāo)志物。

2 USP7的生物學(xué)功能

2.1 細(xì)胞周期的調(diào)控 細(xì)胞周期是連續(xù)分裂的細(xì)胞從上一次有絲分裂結(jié)束到下一次有絲分裂完成所經(jīng)歷的整個過程，包含G1期、S期、G2期、M期四個階段。USP7 是通過特異性對抗SCFβTrCP 介導(dǎo)的降解泛素連接酶來維持卡環(huán)蛋白的穩(wěn)態(tài)水平[7]?？ōh(huán)蛋白促進(jìn)ATP 介導(dǎo)的DNA 損傷應(yīng)答過程中重要效應(yīng)激酶Chk1 的磷酸化和活化，是一種檢查點(diǎn)介質(zhì)。USP7 參與了檢查點(diǎn)反應(yīng)中Chk1磷酸化反應(yīng)，對細(xì)胞周期進(jìn)行調(diào)控起到間接的作用。

2.2 DNA的損傷和修復(fù) DNA損傷途徑一旦發(fā)生，機(jī)體立即啟動一系列的DNA 修復(fù)途徑，在哺乳動物系統(tǒng)中主要有核苷酸切除修復(fù)(NER)、錯配修復(fù)(MMR)、堿基切除修復(fù)(BER)、雙鏈斷裂修復(fù)(DSB) 4條通路[8]。DNA損傷反應(yīng)(DDR)通過感知DNA損傷，發(fā)揮修復(fù)DNA 的功能，從而維持基因組的穩(wěn)定性。USP7 是級聯(lián)反應(yīng)的一個重要調(diào)控器，有助于感知病變，啟動修復(fù)，從而恢復(fù)正常的細(xì)胞過程[7]。檢查點(diǎn)激酶1 (CHK1)是DDR 中必不可少的激酶。激活后，CHK1從染色質(zhì)中釋放出來，阻止細(xì)胞周期進(jìn)程，使其得以修復(fù)。USP7 是CHK1 激活所必需的關(guān)鍵適配蛋白，并促進(jìn)ATR (ATM-Rad3-Related)介導(dǎo)的CHK1 磷酸化[8]。此外，有關(guān)研究表明USP7也可以直接參與調(diào)節(jié)CHK1的穩(wěn)定性[9]。

2.3 表觀遺傳的調(diào)控 表觀遺傳修飾是調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄、DNA 復(fù)制以及DNA 修復(fù)的重要方式，最終調(diào)節(jié)染色質(zhì)。染色質(zhì)重構(gòu)控制，也是指染色質(zhì)狀態(tài)，即染色質(zhì)是“開放”還是“封閉”，可以通過核糖體重組和DNA、RNA 及組蛋白的共價修飾調(diào)控決定基因轉(zhuǎn)錄的激活亦或是抑制染色質(zhì)狀態(tài)[10]。USP7 去泛素化和穩(wěn)定DNMT1 是DNA 復(fù)制過程中DNA 甲基化的重要表觀遺傳調(diào)控因子，也是具有顯著治療價值的腫瘤靶點(diǎn)[11-12]。 最近一項研究表明，EZH1/2-EED-SUZ12-USP7 復(fù)合物的催化單元是EZH1/2，EZH1/2本身不能執(zhí)行酶的功能，必須與至少兩個非催化物(EED 和SUZ12)復(fù)合，USP7 參與EZH2 的結(jié)合并穩(wěn)定EZH2，同時調(diào)節(jié)EED 和SUZ12 在基因轉(zhuǎn)錄中的作用[13]。

2.4 免疫應(yīng)答 核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 是機(jī)體內(nèi)主要的免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)器，同時通過對炎癥細(xì)胞因子的調(diào)控參與炎性疾病的發(fā)生和發(fā)展，調(diào)節(jié)促炎細(xì)胞因子的表達(dá)。它可以被大多數(shù)免疫應(yīng)答受體包括Toll 樣受體、抗原受體和腫瘤壞死因子(TNF)受體家族激活[14]。泛素化觸發(fā)的NF-κB 蛋白酶體降解限制其目標(biāo)基因的表達(dá)，相反，USP7通過下調(diào)E3連接酶的活性穩(wěn)定核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB，從而促進(jìn)其轉(zhuǎn)錄活性。抑制USP7的表達(dá)，核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 泛素化上調(diào)，可以有效抑制Toll樣受體誘發(fā)炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)以及控制炎癥反應(yīng)。

2.5 信號通路

2.5.1 p53-MDM2通路 p53在腫瘤基因中具有抑制細(xì)胞生長、保持基因完整性、維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)和微環(huán)境穩(wěn)定的作用[15]。 鼠雙微體2 (mouse double minute 2，MDM2) 是p53 的主要負(fù)調(diào)控因子之一，MDM2 可以通過多種途徑抑制p53 的活性，例如，MDM2是通過介導(dǎo)p53的泛素化在蛋白酶體系統(tǒng)中被降解的；MDM2通過結(jié)合p53 N-末端的轉(zhuǎn)錄活化區(qū)直接抑制p53的轉(zhuǎn)錄活性[16]。MDM2狀態(tài)的失調(diào)可以通過阻斷其與USP7 的聯(lián)系從而抑制MDM2 介導(dǎo)的p53在含有野生型p53的癌細(xì)胞中的降解而成為藥物治療的靶點(diǎn)。

2.5.2 USP7 與PTEN 通 路 PTEN (phosphatase and tensin homolog)是脂質(zhì)蛋白磷酸酶的一種，可以抑制腫瘤。PTEN磷酸化時，PTEN-USP7之間的相互作用顯著增強(qiáng)[17]。在肺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤細(xì)胞中，有人發(fā)現(xiàn)PTEN蛋白的丟失與細(xì)胞核USP7的丟失有關(guān)，這表明PTEN的去泛素化減少使其成為蛋白酶體降解的靶點(diǎn)[18]。正常情況下，USP7對PTEN的去泛素化作用能夠在細(xì)胞核內(nèi)通過早幼粒細(xì)胞白血病蛋白(PML)所抵抗，但在PML中，致癌的PML-RARa 會導(dǎo)致這種活性的喪失，從而失去抑制作用[19]。因此，有理由推斷USP7-PTEN相互作用可以通過限制PTEN 定位位點(diǎn)作為抑制靶點(diǎn)，最終誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡。

2.5.3 USP7 與FOXO 通 路 FOXO (fork head box O)家族的轉(zhuǎn)錄因子(FOXO1、FOXO3、FOXO4 和FOXO6)對細(xì)胞增殖、氧化應(yīng)激反應(yīng)、腫瘤發(fā)生等生理過程具有調(diào)節(jié)作用[20]。通過抑制USP7 的功能，核內(nèi)FOXO4的表達(dá)增加，因此USP7可以抑制FOXO4核定位以達(dá)到抑制腫瘤的目的[21]。

2.6 USP7 與病毒相關(guān)蛋白 許多病毒可以影響宿主細(xì)胞去泛素化過程，從而有效地表達(dá)、復(fù)制和存活病毒基因。單純皰疹病毒(herpes simplex virus，HSV)由其引起的單純性皰疹是一種傳染病，是一種雙鏈DNA病毒。感染性細(xì)胞多肽0 (infected cell protein 0，ICP0)是由HSV 早期基因表達(dá)的蛋白，具有E3泛素連接酶的活性，可以通過調(diào)控病毒基因組的表達(dá)，激活病毒后期基因的轉(zhuǎn)錄，也可以通過與蛋白相互作用，激活轉(zhuǎn)錄調(diào)控其裂解性和潛伏性之間的平衡[22-23]。USP7 與病毒蛋白的相互作用表明，一些在宿主內(nèi)成功感染的病毒有去泛素化過程的參與，未來的研究可能會揭示其參與的具體過程和機(jī)制。

3 USP7與惡性腫瘤的關(guān)系

3.1 USP7 與肺癌 隨著工業(yè)化社會的深入發(fā)展，肺癌的發(fā)病率逐年升高，發(fā)病年齡呈現(xiàn)年輕化趨勢，因此，迫切需要明確其發(fā)生和發(fā)展的分子生物學(xué)機(jī) 制。 SUN 等[24]發(fā) 現(xiàn)，WDR79 在 非 小 細(xì) 胞 肺 癌(NSCLC)細(xì)胞核中與USP7 相互作用，Mdm2 和p53 的泛素化下調(diào)，進(jìn)而增加了USP7的穩(wěn)定性，延長了其半衰期。通過USP7 的下調(diào)導(dǎo)致WDR79 衰減，表明WDR79 的功能作用依賴于USP7，WDR79 是通過USP7促進(jìn)了非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)細(xì)胞的增殖。

3.2 USP7 與宮頸癌 宮頸癌的發(fā)病年輕化趨勢日漸明顯，發(fā)病原因仍未明確。MRE11-RAD50-NBS1(MRN)復(fù)合物和DNA 損傷檢測點(diǎn)蛋白1 (MDC1)的中介是識別、信號傳遞和修復(fù)DNA雙鏈斷裂(DSBs)的核心，其相互作用對DNA損傷反應(yīng)(DDR)的啟動和擴(kuò)增至關(guān)重要。SU 等[25]的研究表明，MRN-MDC1 復(fù)合物為USP7 有效地去泛素化提供了平臺并穩(wěn)定MDC1，對基因毒性損傷的抵抗力增強(qiáng)，宮頸癌細(xì)胞存活顯著增加。USP7在宮頸癌中過表達(dá)，其表達(dá)水平與MDC1及宮頸癌患者較差的生存率呈正相關(guān)。因此，USP7有望成為宮頸癌潛在治療靶點(diǎn)。

3.3 USP7 與鼻咽癌 Epstein-Barr 病毒(EBV)感染了全世界90%以上的人，有效地使受感染細(xì)胞長期存活，易患各種癌癥。在鼻咽癌中，EBV 蛋白對于病毒復(fù)制、基因組維護(hù)和病毒基因表達(dá)都是必不可少的。ZHANG 等[26]通過對鼻咽癌的大數(shù)據(jù)庫研究表明，對3 269例鼻咽癌患者在治療結(jié)束(±1周)時測量了血漿EBV DNA 負(fù)荷，93.0% (3 031/3 269)的患者血漿EBVDNA負(fù)荷檢測不出，7.0% (238/3 269)則可以檢測出。238 例可以檢測出的EBV DNAend 患者中，繼續(xù)檢測3個月后的EBV DNA水平，其中192例仍可以檢測出，72.4% (139/192)患者出現(xiàn)自發(fā)性緩解現(xiàn)象。然而，這些患者的3 年無病生存率(DFS) (55.1% vs 89.8%)、總生存率(OS) (79.1% vs 96.2%)、無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移生存率(DMFS) (68.4% vs 94.1%) 和無復(fù)發(fā)生存率(LRRFS) (84.5% vs 95.0%)仍低于無法檢測到EBV DNAend 的患者(P＜0.001)。因此治療后EBV DNA 是鼻咽癌預(yù)后的一個可靠的生物標(biāo)志物。

3.4 USP7 與骨肉瘤(OS) 骨肉瘤是10～25 歲青少年最常見的原發(fā)性惡性骨腫瘤，分子機(jī)制尚未完全闡明。ZENG 等[27]的研究表明，USP7 在OS 腫瘤組織比其在周圍組織中的表達(dá)明顯升高，與OS 患者TNM分期和轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。其次，生物學(xué)功能檢測顯示，USP7 敲除顯著抑制OS 細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲，而USP7過表達(dá)增強(qiáng)OS細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲，提示USP7可能是OS的潛在治療靶點(diǎn)。

3.5 USP7與前列腺癌 隨著近年來前列腺癌發(fā)病人數(shù)的增加，對其研究亦逐漸成為熱點(diǎn)。催化增強(qiáng)子組蛋白H3賴氨酸27位點(diǎn)甲基化轉(zhuǎn)移酶2 (EZH2)是USP7的靶點(diǎn)，并被USP7介導(dǎo)的去泛素化穩(wěn)定。在前列腺癌細(xì)胞中，USP7敲低抑制了EZH2的轉(zhuǎn)錄抑制功能。EZH2 的異位插入使前列腺癌細(xì)胞的遷移、侵襲潛能增高，而USP7 基因敲低則降低了這些潛能。此外，聯(lián)合USP7特異性抑制劑P5091和EZH2抑制劑如GSK126、EPZ6438、DZNep，可協(xié)同抑制前列腺癌細(xì)胞的遷移、侵襲潛能[28]。

3.6 USP7與其他腫瘤 WANG等[29]的研究發(fā)現(xiàn)在過表達(dá)或沉默USP7后，與正常肝組織相比，肝癌組織中USP7的RNA和蛋白水平均有上調(diào)。上皮性卵巢癌(EOC)中，MA 等[30]的研究發(fā)現(xiàn)USP7 高表達(dá)的患者OS較低表達(dá)的患者差，USP7可能參與了EOC細(xì)胞的增殖和侵襲，USP7 的表達(dá)可以作為EOC 的獨(dú)立預(yù)后因子。除了前文所述的幾種腫瘤，USP7 的過表達(dá)和失調(diào)與結(jié)腸癌、慢性淋巴細(xì)胞白血病(CLL)、肺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤和惡性膠質(zhì)瘤等多種惡性腫瘤均有關(guān)[18，31-33]。

4 展望

USP7 是很重要的去泛素化酶，能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)許多相關(guān)蛋白底物的活性與功能。因此，通過抑制USP7蛋白相關(guān)的信號通路有望成為診治惡性腫瘤的特異性治療新靶點(diǎn)。但關(guān)于USP7與腫瘤關(guān)系所涉及的機(jī)制及信號通路較為繁雜，且其涉及的具體介導(dǎo)信號通路靶點(diǎn)還需進(jìn)一步探索，目前仍需大量的實驗研究加以證實，尋找到有效的腫瘤防治新方法。隨著USP7 小分子抑制劑的研究進(jìn)展，有望給眾多腫瘤患者帶去曙光。