鄧思遠(yuǎn),賀德

(1.廣東醫(yī)科大學(xué)研究生院,廣東 湛江 524023； 2.廣東醫(yī)科大學(xué)寶安臨床醫(yī)學(xué)院 深圳市寶安區(qū)人民醫(yī)院普外科，廣東 深圳 518101)

類泛素化是指一種新近發(fā)現(xiàn)的小泛素樣修飾物(small ubiquitin-like modifier,SUMO)對翻譯后蛋白質(zhì)的修飾，即SUMO化，目前在細(xì)胞內(nèi)確認(rèn)能發(fā)生SUMO化修飾的蛋白質(zhì)已達(dá)3 000余種。SUMO化是一種重要的調(diào)控蛋白生物學(xué)功能的機(jī)制，在人體正常的生理生化過程中保持動態(tài)平衡，在細(xì)胞正常的生長發(fā)育中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，如影響蛋白質(zhì)的穩(wěn)定以及蛋白質(zhì)之間的相互作用等。SUMO化是E1激活酶、E2結(jié)合酶、E3連接酶共同參與的一系列酶促級聯(lián)反應(yīng)，可對特定的底物蛋白進(jìn)行SUMO化修飾[1]。研究表明，SUMO特異性蛋白酶(SUMO-specific proteases,SENPs)在SUMO的代謝過程中不僅可以催化SUMO前體成熟，完成SUMO化修飾，而且能催化底物去SUMO化[2]。當(dāng)SUMO化和SENPs參與的去SUMO化動態(tài)平衡被破壞時，即SUMO蛋白或SENPs的異常表達(dá)均會導(dǎo)致細(xì)胞功能紊亂，從而促進(jìn)疾病的發(fā)生發(fā)展。在結(jié)直腸癌、胃癌、前列腺癌、乳腺癌等多種惡性腫瘤中存在異常表達(dá)的SUMO蛋白或SENPs，其參與的異常調(diào)控進(jìn)一步促進(jìn)了腫瘤的發(fā)生、發(fā)展以及轉(zhuǎn)移過程。因此，尋找調(diào)控及影響異常SUMO化進(jìn)程的作用靶點(diǎn)及方法成為當(dāng)今腫瘤學(xué)研究的熱點(diǎn)。現(xiàn)就SUMO在惡性腫瘤中的表達(dá)以及作用機(jī)制進(jìn)行綜述，以期為腫瘤的診斷和治療提供新方法。

1 SUMO化

SUMO是一種新近發(fā)現(xiàn)的由100個氨基酸組成的翻譯后修飾蛋白，目前已發(fā)現(xiàn)4種蛋白亞型，分別是SUMO-1、SUMO-2、SUMO-3和SUMO-4，其參與的SUMO化可通過與底物的賴氨酸殘基發(fā)生共價偶聯(lián)，影響底物蛋白的功能、亞細(xì)胞定位和穩(wěn)定性[3-6]。SUMO化是動態(tài)的，主要包括成熟、活化、結(jié)合、連接、修飾、解離等過程[7]，由E1激活酶、E2結(jié)合酶和多種E3連接酶催化而成。SUMO化在許多生理、病理調(diào)節(jié)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，包括蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、DNA修復(fù)、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)、蛋白質(zhì)易位以及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用[8-11]。同時SUMO化也是一個可逆的過程，可被SENPs去SUMO化所逆轉(zhuǎn)，而這種酶的失調(diào)常與惡性腫瘤的發(fā)生相關(guān)[12-13]。目前共發(fā)現(xiàn)6種 SENPs，即SENP1、SENP2、SENP3、SENP5、SENP6和SENP7，其中SENP1主要分布在細(xì)胞核的核體，SENP2分布在核孔，SENP3和SENP5分布在核仁，而SENP6和SENP7主要分布在胞質(zhì)[14-15]。近年研究顯示，SUMO化在多種腫瘤(如乳腺癌[11]、肝癌[16]、前列腺癌[17])的發(fā)生、發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用。因此，對SUMO化進(jìn)行深入探究將為腫瘤的診治提供新的方向和靶標(biāo)。

2 SUMO化與惡性腫瘤

2.1胃腸道腫瘤 隨著人們生活習(xí)慣的改變，胃腸道腫瘤的發(fā)生率和死亡率呈逐年升高趨勢。2018年世界癌癥中心最新數(shù)據(jù)顯示，結(jié)直腸癌、胃癌的死亡率在全球范圍內(nèi)居于前5位[18]。因此，尋找新的腫瘤標(biāo)志物，探索新的分子靶向藥物成為目前胃腸道腫瘤診治的迫切需求。泛素樣修飾物活化酶2(ubiquitin-like modifier activating enzyme 2,UBA2)是SUMO的E2結(jié)合酶中的關(guān)鍵組成部分[19]。既往研究發(fā)現(xiàn)，UBA2表達(dá)的增加與部分腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，敲除UBA2可在一定程度上抑制腫瘤細(xì)胞增殖，并降低耐藥性[19-22]。

Cheng等[10]通過檢測結(jié)直腸癌細(xì)胞株(HT29、DLD-1、HCT116、RKO)和正常結(jié)腸細(xì)胞株(NCM460)發(fā)現(xiàn)，敲低UBA2的表達(dá)可顯著抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲；且UBA2可通過調(diào)控Wnt信號通路進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)直腸癌細(xì)胞的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)，進(jìn)而促進(jìn)結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展。Zhou等[23]研究發(fā)現(xiàn)，微RNA(microRNA,miRNA/miR)-133a-3p在結(jié)直腸癌細(xì)胞及組織中的表達(dá)下調(diào)，而SENP1是結(jié)直腸癌細(xì)胞中miR-133a-3p的靶標(biāo)，miR-133a-3p可通過下調(diào)SENP1的表達(dá)進(jìn)一步抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖能力，并誘導(dǎo)G1期阻滯。李艷[24]研究發(fā)現(xiàn)，SENP1的表達(dá)與結(jié)直腸癌原發(fā)腫瘤的浸潤程度呈正相關(guān)，T分期越高，腫瘤細(xì)胞向結(jié)直腸漿膜層方向浸潤的程度越高，SENP1的表達(dá)也增加。此外，白細(xì)胞介素-4可通過促進(jìn)SENP1的表達(dá)誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞發(fā)生EMT，進(jìn)而促進(jìn)癌細(xì)胞的遷移[24]。

研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)SENP6可促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖、提高細(xì)胞集落形成能力；相反，敲低內(nèi)源性SENP6的表達(dá)則可抑制胃癌細(xì)胞的增殖、降低細(xì)胞集落形成能力[19]。胃癌細(xì)胞中高表達(dá)的SENP6可通過去SUMO化調(diào)節(jié)叉頭框蛋白M1的轉(zhuǎn)錄活性和穩(wěn)定性[5]。叉頭框蛋白M1失調(diào)是多種腫瘤發(fā)生發(fā)展的標(biāo)志，其上調(diào)與腫瘤早期的發(fā)生發(fā)展有關(guān)[25]。因此，探明SUMO在胃腸道腫瘤中的表達(dá)及其分子機(jī)制將為胃腸道腫瘤的診治提供新理論依據(jù)。

2.2乳腺腫瘤 乳腺癌是女性常見的惡性腫瘤之一，嚴(yán)重威脅著女性的身心健康，近年來其發(fā)病率逐年上升。據(jù)統(tǒng)計，全球每年有超過200萬人確診乳腺癌，約有60萬人因乳腺癌而死亡[18]。SUMO化修飾在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，α聯(lián)蛋白表達(dá)缺失或下調(diào)可導(dǎo)致多種腫瘤的發(fā)生，如人皮膚鱗狀細(xì)胞癌[26]、結(jié)直腸癌[27]、乳腺癌[28]和前列腺癌[29]。Chen等[11]的體外研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌細(xì)胞中SUMO蛋白可與α聯(lián)蛋白中賴氨酸870的C端共價結(jié)合，使α聯(lián)蛋白的賴氨酸870處發(fā)生SUMO化后抑制核因子κB通路，進(jìn)而抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖和遷移。研究發(fā)現(xiàn)，SUMO化連接酶Smad泛素化調(diào)節(jié)因子2可抑制乳腺癌細(xì)胞的侵襲和遷移能力，SUMO連接酶活化的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子蛋白抑制劑(protein inhibitor of activated signal transducer and activators of transcription,PIAS)3可抑制乳腺上皮細(xì)胞發(fā)生EMT[30]。PIAS3可通過促進(jìn)Smad泛素化調(diào)節(jié)因子2的SUMO化，抑制乳腺癌細(xì)胞的侵襲行為[30]。轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子SnoN(Ski-related novel protein N)可作為評估乳腺癌患者的預(yù)后指標(biāo)[31-32]，Chanda等[33]通過研究乳腺癌細(xì)胞株MDA-MB-231發(fā)現(xiàn)，SUMO連接酶PIAS1通過促進(jìn)SnoN的SUMO化，抑制人乳腺癌細(xì)胞的侵襲和遷移能力。在治療方面，Lin等[34]研究發(fā)現(xiàn)，SENP7L低表達(dá)的乳腺癌患者較高表達(dá)者對全身性化療更敏感；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)高度SUMO化修飾后的異染色質(zhì)蛋白1α表達(dá)的增加可使乳腺癌患者對化療藥物更敏感，其解釋了SENP7L低表達(dá)患者總體生存率較高的原因。

2.3泌尿系腫瘤 常見的泌尿系統(tǒng)腫瘤有膀胱癌、腎癌、前列腺癌等，若早期發(fā)現(xiàn)并采取及時有效的治療措施,治療效果及預(yù)后通常較好；若發(fā)展到晚期，不僅診治有難度，治療效果和預(yù)后也較差。因此，早期發(fā)現(xiàn)并積極干預(yù)具有重要意義。Luo等[35]研究發(fā)現(xiàn)，CSR1(cellular stress response 1)是一種抑癌基因，上調(diào)前列腺癌細(xì)胞中CSR1的表達(dá)可抑制細(xì)胞集落形成，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，CSR1在K582處SUMO化，并在前列腺癌細(xì)胞中快速泛素化和降解，而SENP1可能對CSR1有直接的調(diào)節(jié)作用，防止CSR1降解，增強(qiáng)前列腺癌細(xì)胞的凋亡[35]。另外，Zhang等[36]研究發(fā)現(xiàn)，敲低SENP1的表達(dá)可促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞凋亡，抑制其增殖和遷移能力。同時該研究還發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)的SENP1可通過對SMAD4(mother against decapentaplegic homolog 4)的去SUMO化，降低SMAD4的表達(dá)水平，下調(diào)上皮鈣黏素的表達(dá)，促進(jìn)EMT的發(fā)生，進(jìn)而抑制前列腺癌細(xì)胞凋亡。這與Wu等[37]的研究結(jié)論一致。SENP2在膀胱癌的進(jìn)展中起著抑癌基因的作用[38]。Tan等[13]的研究亦發(fā)現(xiàn)，SENP2在膀胱癌中，尤其在轉(zhuǎn)移性腫瘤中常被下調(diào)，其表達(dá)的下調(diào)與膀胱癌患者的低生存率密切相關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，SENP2可抑制轉(zhuǎn)化生長因子-β信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)和誘導(dǎo)EMT，其過表達(dá)可抑制膀胱癌細(xì)胞的侵襲和遷移能力[13]。綜上可知，SUMO化在前列腺癌、膀胱癌的診斷及疾病評估中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但在腎癌中的作用仍需要進(jìn)一步研究。

2.4肝胰腫瘤 原發(fā)性肝癌是我國常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病年齡為40～50歲，男性較女性多見，病因與發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，目前認(rèn)為與肝硬化、病毒性肝炎、化學(xué)致癌物以及環(huán)境因素等相關(guān)，免疫治療和靶向治療是近年來治療晚期和轉(zhuǎn)移性肝癌的重要手段。胰腺癌是一種惡性程度極高，預(yù)后較差的腫瘤，超過80%的患者確診時已屬晚期，目前的腫瘤標(biāo)志物(糖類蛋白-199、癌胚抗原等)特異性較差，并非胰腺癌特有標(biāo)志，難以作為早期診斷的標(biāo)志物。因此，探討SUMO與肝胰腫瘤的關(guān)系將為其診治提供新導(dǎo)向。Jin等[39]采用實(shí)時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)、蛋白質(zhì)印跡法、免疫沉淀等方法對肝癌組織、鄰近的肝臟正常組織以及肝癌細(xì)胞系HepG2進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，SENP5在肝癌組織和細(xì)胞中均呈過表達(dá)，是肝癌細(xì)胞體內(nèi)外增殖所必需的，并在DNA損傷反應(yīng)的調(diào)控中起關(guān)鍵作用。缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia-inducible factor,HIF)是使癌細(xì)胞在低氧條件下存活的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，由穩(wěn)定的HIF-1β亞基和對氧敏感的HIF-1/2α亞基組成[40]，其中HIF-1α與肝癌預(yù)后密切相關(guān)，且HIF-1α在具有靜脈和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的肝癌中高表達(dá)[41]。Cui等[12]研究發(fā)現(xiàn)，SENP1在肝癌組織和細(xì)胞中高表達(dá)，通過在HIF-1α的K391或K477殘基處去SUMO化，可增加HIF-1α的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)錄活性。Zhou等[42]研究發(fā)現(xiàn)，SUMO1P3在肝癌組織和細(xì)胞中顯著上調(diào)。此外，SUMO1P3在TNM分期較高的肝癌患者中高表達(dá)，可顯著抑制細(xì)胞的增殖、集落形成和細(xì)胞侵襲性，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)肝癌細(xì)胞對放療的敏感性，故SUMO1P3可能是肝癌的新型生物標(biāo)志物和潛在的治療靶點(diǎn)[42]。

盧宏全等[43]在胰腺癌中也得出與肝細(xì)胞癌類似的結(jié)論：與正常胰腺組織相比，SUMO1P3在胰腺癌組織中高表達(dá)，其相對表達(dá)量與腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及TNM分期密切有關(guān)，高表達(dá)者總體生存期較低。此外，敲低SUMO1P3可抑制胰腺癌細(xì)胞的增殖、遷移及侵襲，可能與抑制EMT過程有關(guān)。曹維等[44]對胰腺癌組織及對應(yīng)的癌旁組織進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，SENP1在胰腺癌組織中呈過表達(dá)，其表達(dá)與患者的病理分期、血管侵犯密切相關(guān)。

2.5其他腫瘤 SUMO化可能在腫瘤的發(fā)展中發(fā)揮著不可或缺的作用。研究表明，SUMO活化酶亞單位2(small ubiquitin-like modifier-activating enzyme subunit 2,SAE2)是許多重要蛋白質(zhì)發(fā)生SUMO化所需的E1激活酶，SAE2表達(dá)異常與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[45-47]。Liu等[19]通過對小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株(H446、H146、H526、H69)和正常肺細(xì)胞株(BEAS-2B)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，與正常肺細(xì)胞株相比，SAE2在小細(xì)胞肺癌中高表達(dá)，敲低其表達(dá)可抑制小細(xì)胞肺癌株H446的增殖、侵襲和遷移，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，并增加其對化療的敏感度。SUMO化也參與了非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生發(fā)展，Mu等[48]通過對非小細(xì)胞肺癌患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，非小細(xì)胞肺癌組織中SENP1的表達(dá)水平明顯高于正常肺組織，其表達(dá)與非小細(xì)胞肺癌的TNM分期相關(guān)，與SENP1低表達(dá)者相比，高表達(dá)者的復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移風(fēng)險更高，且總體生存率低。

Liu等[49]發(fā)現(xiàn)，在骨肉瘤組織和細(xì)胞中SENP1的表達(dá)較正常組織和細(xì)胞顯著減少，敲低SUMO1后可顯著抑制細(xì)胞的增殖、遷移，并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。雖然SENP1可誘導(dǎo)細(xì)胞周期由G0/G1期向S/G2期轉(zhuǎn)變，但對細(xì)胞凋亡和遷移的影響較小[49]。此外，SENP1的過表達(dá)顯著增強(qiáng)了骨肉瘤干細(xì)胞對化療的敏感性，并大大降低了化療藥物導(dǎo)致的不良反應(yīng)的程度，而敲低SUMO的表達(dá)可能對正常細(xì)胞產(chǎn)生明顯的不良反應(yīng)[49]。

Cheng等[50]通過對口腔鱗狀細(xì)胞癌組織、鄰近正常組織以及口腔鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞株CAL-27進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，SENP5主要表達(dá)于腫瘤細(xì)胞內(nèi)層的胞質(zhì)內(nèi)，輕度氧化應(yīng)激可穩(wěn)定腫瘤細(xì)胞中的SENP5，但未提高腫瘤的凋亡率，而中度氧化應(yīng)激可致SENP5表達(dá)降低，進(jìn)而導(dǎo)致線粒體斷裂，引起細(xì)胞凋亡顯著增加。Huang等[51]對伯基特淋巴瘤的研究發(fā)現(xiàn)，短發(fā)夾RNA可通過抑制SENP1的表達(dá)促進(jìn)伯基特淋巴瘤細(xì)胞凋亡。

3 小 結(jié)

SUMO在惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展涉及多種基因及蛋白修飾，早期診斷、早期治療是當(dāng)今迫切需要解決的問題。蛋白質(zhì)翻譯后修飾已成為目前分子研究的新熱點(diǎn)，特別在SUMO化與腫瘤的研究中，更多調(diào)控SUMO化進(jìn)而影響各類腫瘤發(fā)生發(fā)展的新調(diào)節(jié)物的發(fā)現(xiàn)為腫瘤的診治提供新方向。SUMO化是一個受到嚴(yán)格控制的多級聯(lián)蛋白翻譯后修飾過程，在生理、病理過程中均扮演重要角色，SUMO蛋白及有關(guān)酶的改變均會影響人體正常生理平衡，乃至疾病、腫瘤的發(fā)生發(fā)展。同時，SUMO系統(tǒng)的組成部分與特定SUMO底物之間錯綜復(fù)雜的作用也成為正常細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞的重要調(diào)控點(diǎn)，也是目前研究的熱點(diǎn)。因此，探明SUMO在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的機(jī)制以及與信號通路的相互作用，將為腫瘤的早期診斷、治療以及預(yù)后判斷提供新策略。