段遠(yuǎn)勝 井超 王旭東

真核細(xì)胞蛋白降解途徑主要分為兩種：1）溶酶體途徑，主要負(fù)責(zé)經(jīng)胞吞作用進(jìn)入細(xì)胞的外來蛋白或膜蛋白的降解；2）泛素蛋白酶體系統(tǒng)（ubiquitin proteasome system，UPS）途徑，是真核細(xì)胞蛋白降解的主要機(jī)制，介導(dǎo)陳舊或損傷的胞內(nèi)蛋白降解[1]。其中，泛素化是泛素蛋白酶體系統(tǒng)途徑的關(guān)鍵步驟。在泛素活化酶（ubiquitin activating enzyme E1，UBA1）、泛素結(jié)合酶（E2 ubiquitin-conjugating enzyme）以及泛素連接酶（E3 ubiquitin ligase）的協(xié)同作用下，泛素分子與底物蛋白的賴氨酸殘基相連引起底物蛋白的泛素化，被泛素化標(biāo)記的蛋白進(jìn)而被蛋白酶體降解[2]。

與磷酸化等其他翻譯后水平修飾方式一樣，泛素化也是一種動(dòng)態(tài)可逆的過程，去泛素化酶能夠切割底物蛋白上的泛素鏈從而移除泛素化標(biāo)記，進(jìn)而調(diào)控底物蛋白的穩(wěn)定和功能并起到促進(jìn)或者抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展的作用[3]。去泛素化酶主要分為7種家族蛋白：1）USPs（ubiquitin-specific proteases）家 族，如USP1、USP5、USP6、USP8和USP9X等；2）UCHs（ubiquitin carboxy-terminal hydrolases）家族，如UCHL1、UCHL3、UCHL5、BAP1；3）OTUs（ovarian tumor proteases）家族，如OTUD1、OTUD3、OTUD5、OTUD6A、OTUD6B等；4）MJDs（Machado-Josephin domain-containing proteases）家族，如JOSD1、JOSD2、ATXN3和ATXN3L；5）MINDYs（motif-interacting with ubiquitincontaining novel DUB family）家 族，如MINDY1、MINDY2、MINDY3和MINDY4；6）JAMMs（JAB1/MPN/MOV34 family）家族，包括MYSM1、MPND、PMSD14和CNS6等；7）新發(fā)現(xiàn)的ZUP1（zinc finger containing ubiquitin peptidase 1）蛋白[4-5]。作為JAMMs蛋白家族成員之一，去泛素化酶PSMD14在多種人類惡性腫瘤中異常表達(dá)并發(fā)揮至關(guān)重要的作用，因此被認(rèn)為是一種潛在的腫瘤臨床診斷的分子標(biāo)志物以及治療靶點(diǎn)。

1 PSMD14的概述

PSMD14也被稱為RPN11或POH1，是一種26S蛋白酶體中的非ATPase調(diào)控亞基，也是完整組裝19S蛋白酶體復(fù)合體蓋子亞基的19個(gè)基本組分之一。PSMD14屬于JAMMs異肽酶家族，含有JAMM結(jié)構(gòu)域，在Zn2+依賴條件下才能夠發(fā)揮其去泛素化酶活性[6]。PSMD14能夠從靶蛋白中去除泛素鏈以促進(jìn)底物在蛋白酶體中的進(jìn)一步降解[7-8]。然而，越來越多的證據(jù)表明，PSMD14也可通過去泛素化調(diào)控從而抑制特定蛋白質(zhì)的降解[9]。從目前研究推斷，根據(jù)不同的細(xì)胞背景條件，PSMD14可以發(fā)揮一種類似回收站“分揀器”的功能從而執(zhí)行校對(duì)和確定底物蛋白的命運(yùn)，但是尚無法確定PSMD14針對(duì)同一種蛋白還是不同種類的蛋白既具有促進(jìn)降解又具有抑制降解的作用，同時(shí)這種“分揀”功能是否存在蛋白種類特異性及其具體分子機(jī)制仍有待進(jìn)一步探究。研究表明，通過調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)去泛素化和穩(wěn)定性，PSMD14能夠參與多種生理過程，包括分化[10]、細(xì)胞存活[11]、多能性[12]、自噬[13-14]、DNA損傷修復(fù)[15]、免疫炎癥反應(yīng)[16-17]等。近年來，研究人員證實(shí)PSMD14也能夠影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展，調(diào)控腫瘤增殖、侵襲轉(zhuǎn)移、化療抵抗等多種惡性生物學(xué)行為[18-24]。

2 PSMD14與腫瘤的關(guān)系

2.1 PSMD14與肝細(xì)胞癌

研究表明，肝癌組織中PSMD14表達(dá)顯著升高，與脈管侵襲、腫瘤數(shù)量、復(fù)發(fā)及不良預(yù)后相關(guān)。PSMD14能夠介導(dǎo)GRB2（growth factor receptorbound protein 2）蛋白第48位和第63位賴氨酸殘基發(fā)生去泛素化，從而提高GRB2的蛋白穩(wěn)定性并抑制其降解；而當(dāng)PSMD14的JAMM結(jié)構(gòu)域發(fā)生突變（C120S和H113Q）或缺失后，GRB2的表達(dá)不再受到PSMD14調(diào)控，異常表達(dá)的GRB2能夠激活A(yù)kt、ERK、STAT3信號(hào)通路從而促進(jìn)肝癌生長和轉(zhuǎn)移[18]。Wang等[19]發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核內(nèi)的PSMD14能夠切割E2F1蛋白第11位和第63位賴氨酸殘基上的泛素鏈，提高E2F1的蛋白穩(wěn)定性，促進(jìn)E2F1下游靶基因Survivin和FOXM1的表達(dá)，增加肝癌惡性增殖能力。相反的是，敲降PSMD14可增加底物蛋白p53和Bim的穩(wěn)定性和表達(dá)，從而促進(jìn)肝癌細(xì)胞凋亡和生長抑制[20]，這也體現(xiàn)出PSMD14對(duì)底物蛋白的特異性調(diào)控。

2.2 PSMD14與肺癌

與癌旁正常組織相比，PSMD14在肺腺癌中表達(dá)顯著升高，與腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和TNM分期呈正相關(guān)，同時(shí)，PSMD14高表達(dá)患者的總生存期和無病生存期顯著降低。PSMD14表達(dá)下降后，抑癌基因p53和p21的蛋白穩(wěn)定性顯著升高，肺腺癌細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞周期阻滯、細(xì)胞凋亡以及細(xì)胞衰老，細(xì)胞的增殖和克隆形成能力受到抑制[21]。此外，Lei等[22]在184例包含鱗癌及腺癌的非小細(xì)胞肺癌中發(fā)現(xiàn)，PSMD14在癌組織中顯著高表達(dá)，與TNM分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，同時(shí)提示患者不良預(yù)后，可作為非小細(xì)胞肺癌總生存期的獨(dú)立預(yù)后因子。

2.3 PSMD14與結(jié)直腸癌

在結(jié)直腸癌中，Seo等[23]通過DUBs siRNA文庫篩選發(fā)現(xiàn)BMP6信號(hào)通路的激活受到PSMD14的調(diào)控。相比于BMP6識(shí)別的其他Ⅰ型受體（如ALK3和ALK6），PSMD14能夠直接作用ALK2，抑制Smurf1介導(dǎo)的K48泛素化從而提高ALK2穩(wěn)定性。C120A和H113Q突變可降低PSMD14對(duì)ALK2的調(diào)控作用，但C120S突變卻未對(duì)PSMD14去泛素化酶活性產(chǎn)生顯著影響。敲降PSMD14或ALK2能夠顯著抑制結(jié)直腸癌的腫瘤發(fā)生、細(xì)胞干性及化療抵抗?；贕EO數(shù)據(jù)庫的生物信息分析及免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示，PSMD14與ALK2在結(jié)直腸癌中高表達(dá)并提示不良預(yù)后，二者呈正相關(guān)關(guān)系。

2.4 PSMD14與食管癌

通過IP質(zhì)譜分析，Zhu等[24]發(fā)現(xiàn)PSMD14可與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子SNAIL直接結(jié)合。PSMD14通過去泛素化作用增加SNAIL蛋白穩(wěn)定性并抑制其泛素化降解，從而促進(jìn)食管鱗癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移。同時(shí)，PSMD14與SNAIL在食管鱗癌中的表達(dá)顯著升高，且二者呈正相關(guān)，PSMD14或SNAIL高表達(dá)提示預(yù)后不良。

2.5 PSMD14與頭頸癌

通過TCGA和GEO數(shù)據(jù)庫分析，Jing等[25]研究發(fā)現(xiàn)包括PSMD14在內(nèi)的多個(gè)在頭頸部鱗癌組織中顯著高表達(dá)的去泛素化酶。進(jìn)一步研究顯示，PSMD14與臨床分期、T分期、化療抵抗和復(fù)發(fā)密切相關(guān)，并提示患者不良預(yù)后。PSMD14可抑制E2F1的泛素化降解，E2F1調(diào)控Akt通路激活及SOX2基因轉(zhuǎn)錄，從而提高腫瘤細(xì)胞干性，促進(jìn)頭頸部鱗癌的發(fā)生和化療抵抗。

2.6 PSMD14與其他腫瘤

相比于正常組織，PSMD14在前列腺癌中表達(dá)升高，與前列腺癌進(jìn)展密切相關(guān)。PSMD14表達(dá)下降后，前列腺癌細(xì)胞發(fā)生G0/G1期阻滯，腫瘤細(xì)胞體外增殖和體內(nèi)生長受到抑制[26]。此外，PSMD14在乳腺癌中高表達(dá)并提示不良預(yù)后，敲降PSMD14能夠?qū)е录?xì)胞周期阻滯和細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和運(yùn)動(dòng)能力[27]。

根據(jù)已有文獻(xiàn)報(bào)道，PSMD14在絕大多數(shù)腫瘤中異常高表達(dá)可能與以下兩種因素有關(guān)：1）腫瘤細(xì)胞對(duì)包含PSMD14的蛋白酶體具有高度依賴性，需要蛋白酶體來清除大量異常蛋白，為自身減輕壓力；2）腫瘤細(xì)胞利用PSMD14促進(jìn)抑癌蛋白如p53的降解同時(shí)阻滯致癌蛋白的降解，從而增強(qiáng)自身的生存能力。PSMD14的異常表達(dá)可能是由腫瘤細(xì)胞與腫瘤微環(huán)境的交流互作所導(dǎo)致的，而其具體分子機(jī)制鮮見報(bào)道。

3 PSMD14抑制劑與腫瘤治療

PSMD14在多種腫瘤中異常表達(dá)并發(fā)揮重要的促癌功能，因此，對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化研究是極具前景且十分必要的。目前，PSMD14特異性抑制劑8-Mercapto-N-[(tetrahydro-3-furanyl) methyl]-4-quinolinecarboxamide已進(jìn)入臨床試驗(yàn)前期[4]，但大多數(shù)PSMD14抑制劑還處于初始研發(fā)階段。

3.1 8-thioquinoline及Capzimin

通過篩選金屬結(jié)合藥效基團(tuán)文庫發(fā)現(xiàn)8-thioquinoline（8TQ）對(duì)PSMD14有較強(qiáng)的抑制作用，但其特異性有待進(jìn)一步提高。8TQ的衍生物Capzimin對(duì)PSMD14的選擇性是其他JAMM蛋白酶的5倍以上，對(duì)其他金屬蛋白酶的選擇性是2倍以上。Capzimin能夠穩(wěn)定蛋白酶體底物，誘導(dǎo)未折疊蛋白反應(yīng)，阻斷腫瘤細(xì)胞的增殖[28]。此外，Capzimin能夠抑制前列腺癌細(xì)胞的存活，并改善多西他賽和雄激素受體拮抗劑恩雜魯胺對(duì)前列腺癌的治療效果[26]。

3.2 1,10-菲羅啉

研究表明1,10-菲羅啉（O-phenanthroline，OPA）對(duì)PSMD14的藥理抑制可阻斷細(xì)胞蛋白酶體功能，激活Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)和內(nèi)質(zhì)應(yīng)激反應(yīng)信號(hào)。異種移植瘤模型結(jié)果表明，OPA治療可減少多發(fā)性骨髓瘤的生長，延長小鼠的存活期。同時(shí)，OPA阻斷PSMD14可增加抗多發(fā)性骨髓瘤藥物來那度胺、泊那度胺或地塞米松的細(xì)胞毒活性[29]。此外，OPA還能夠在體外抑制肝癌細(xì)胞的增殖、克隆形成、運(yùn)動(dòng)和侵襲，在體內(nèi)抑制肝癌的生長和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[18]。

3.3 硫藤黃素

Minamiguchi等[30]最初發(fā)現(xiàn)硫藤黃素（thiolutin，THL）通過減少人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（human umbilical vein endothelial cells，HUVECs）中的paxillin來抑制HUVECs與玻連蛋白的黏附，并在體內(nèi)抑制腫瘤細(xì)胞誘導(dǎo)的血管生成。THL可通過誘導(dǎo)Hsp27磷酸化抑制內(nèi)皮細(xì)胞黏附，阻斷傷口驅(qū)動(dòng)和腫瘤驅(qū)動(dòng)的血管生長。有研究顯示通過螯合鋅離子，THL也被視作一種新的PSMD14小分子抑制劑；與其他JAMM蛋白酶相比，THL能夠以最小IC50抑制PSMD14的去泛素化酶活性[31]。在頭頸部鱗癌及食管鱗癌中，THL能夠顯著抑制腫瘤生長并提高其對(duì)順鉑的敏感性[25，32]。

3.4 epidithiodiketopiperazines及SOP11

通過開發(fā)檢測蛋白酶體介導(dǎo)蛋白降解的方法，epidithiodiketopiperazines（ETPs）被證實(shí)能夠抑制PSMD14從而抑制蛋白酶體的功能，但ETPs還能夠抑制其他JAMM家族蛋白，如CSN5和AMSH。SOP11是一種非特異性效應(yīng)較小的改良ETPs，能夠穩(wěn)定一部分蛋白酶體底物，誘導(dǎo)未折疊蛋白反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡[33]。

4 結(jié)語及展望

去泛素化酶PSMD14在多種腫瘤中異常高表達(dá)并影響腫瘤發(fā)生發(fā)展，有望成為潛在的腫瘤臨床診斷標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。PSMD14既能作為蛋白酶體的重要組分，促進(jìn)底物蛋白進(jìn)入蛋白酶體進(jìn)行降解又能夠獨(dú)立于蛋白酶體，發(fā)揮其去泛素化酶作用，抑制底物的泛素化和蛋白降解，體現(xiàn)出PSMD14決定底物蛋白命運(yùn)的選擇性，這種選擇性的生物學(xué)機(jī)制尚有待深入挖掘。同時(shí)，多種PSMD14小分子抑制劑表現(xiàn)出良好的抗腫瘤效果，為腫瘤臨床治療提供了一個(gè)新的方向。總之，PSMD14及其靶蛋白在腫瘤中的作用值得進(jìn)一步探究，其轉(zhuǎn)化應(yīng)用前景值得期待。