楊 妍，劉璠娜，2*，湯冬娥 （.暨南大學附屬第一醫(yī)院全科醫(yī)學科，廣東廣州 5062；2.暨南大學附屬第一醫(yī)院全科醫(yī)學科腎內科，廣東廣州 5062；.暨南大學第二臨床醫(yī)院院（深圳市人民醫(yī)院）臨床醫(yī)學研究中心，廣東深圳 58020）

2020 年世界腫瘤死亡率統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，結直腸癌（CRC）的總發(fā)病率與死亡率在世界常見癌癥中分別位居第3 和第2 位[1]。在我國，85%以上的CRC 發(fā)現(xiàn)時已屬晚期，即使通過以手術為主聯(lián)合化療、放療等綜合治療，患者5 年生存率仍不超過40%，而早期CRC治療后5 年生存率可超過95%，甚至完全治愈。CRC的發(fā)生、發(fā)展與基因異常表達相關。而表觀遺傳學可以從生物標志物層面探究CRC 組織的許多生物學過程。在鑒定得到的泛素化修飾的蛋白中，已發(fā)現(xiàn)許多與CRC 密切相關的蛋白。這些蛋白參與多種基本的生物學過程和分子功能，在細胞內的各個亞細胞器及胞外基質成分中均有分布。本文探討了表觀遺傳學及泛素化修飾在CRC 形成和發(fā)展中的作用，以期為CRC 的診治提供新的思路。

1 表觀遺傳學與腫瘤

表觀遺傳學是生物學中一個相對較新的領域，指的是在細胞分裂過程中不改變DNA 序列而調控可遺傳的基因表達改變[2]。表觀遺傳學調控基因表達的方式復雜多樣，如DNA 的甲基化、非編碼RNA、組蛋白修飾和染色質重建等。通過研究胃癌、肺癌、乳腺癌和CRC 等多種腫瘤疾病的機制發(fā)現(xiàn)，腫瘤中DNA 甲基化水平發(fā)生明顯改變。血漿中少量游離的甲基化DNA不但可以用來早期檢測癌癥，而且還能揭示患者預后和生存信息[3]。非編碼RNA 可以通過參與不同生物過程的各種分子靶標結合控制 mRNA 的翻譯和降解，導致其在腫瘤中表達異常。有研究報道m(xù)iR-21 在結腸直腸癌、胃癌、前列腺癌、卵巢癌和胰腺癌中表達上調，miR-155 在乳腺癌中表達上調[4]。組蛋白的甲基化和乙?；揎椬饔靡驯欢鄶?shù)研究報道，如甲狀腺癌與組蛋白乙?；癄顟B(tài)的失衡相關[5]、肝癌細胞中組蛋白H3乙?；磉_水平下調[6]。遺傳和表觀遺傳共同作用在CRC 的形成和發(fā)展過程中也發(fā)揮著重要作用，為CRC的診斷、治療及預后提供新的靶點。

2 CRC 與表觀遺傳學

2.1 DNA 甲基化

DNA 甲基化是調節(jié)基因表達最普遍的表觀遺傳修飾之一，通過DNA 甲基轉移酶介導，向DNA 分子添加甲基基團而發(fā)生。異常甲基化是CRC 中常見的表觀遺傳改變，其中在重復的DNA 序列中可觀察到低甲基化，而高甲基化主要影響基因啟動子區(qū)的CGI。Dimberg 等[7]證實，IL-8 低甲基化表達的CRC 患者在癌組織中顯示出更高水平的IL-8 蛋白，這種過表達與侵襲和轉移有關。LINE-1 是調控CRC 低甲基化的主要元件，LINE-1 在CRC 常處于去甲基化狀態(tài)，導致其表達升高，這與患者的生存率相關[8]。CRC 的發(fā)育涉及3 種主要的致病途徑，即：微衛(wèi)星不穩(wěn)定性（MSI）、染色體不穩(wěn)定性（CIN）及CGI 甲基化表型（CIMP）[9]。最近的研究已經確定CIMP 是促進CRC 發(fā)展的重要過程。細胞周期相關蛋白（CDKN2A）啟動子區(qū)域的超甲基化已經在CRC 的大多數(shù)CIMP 中報道。Shi 等[10]發(fā)現(xiàn)敲低CDKN2A 表達抑制了HT-29 細胞增殖，促進了細胞凋亡和細胞周期進程，并影響了CRC 的上皮間質轉化過程（EMT）。O6-甲基鳥嘌呤-DNA 甲基轉移酶（MGMT）是一種DNA 修復蛋白，其通過啟動子高甲基化的下調使基因易發(fā)生 p53 突變[11]。一項薈萃分析顯示MGMT 啟動子高甲基化的頻率在 CRC 中比在腺瘤中升高更顯著[12]。

越來越多研究證實DNA 甲基化標志物用于早期篩查CRC 具有明顯特異性。Jin 等[13]在多靶點糞便DNA 甲基化檢測中，以SNCA、SPG20 和Septin9 等作為分子靶點，發(fā)現(xiàn)隨著陽性甲基化標志物數(shù)量的增加，診斷CRC 的特異性逐漸增強。APC、SEPT9、VIM、WIF1 等大量高甲基化基因在CRC 患者糞便中檢出率較高[14-16]。其中，SEPT9 甲基化檢測用于CRC 篩查已于2016 年獲得美國食品和藥物管理局批準[17]?；谘旱募谆瘶擞浳锶鏔BN1、SPG20、ITF2、RUNX3、SNCA 和MLH1 等也證實可用于檢測CRC，它們具有良好的診斷性能[18]。

因此，DNA 甲基化的標志物對腫瘤早期預測具有重要意義，糞便和血液（血清或血漿）檢測相較于以往的篩查方式具有更小的侵入性。

2.2 非編碼RNA

MicroRNA（miRNA）又稱內源性短非編碼單鏈RNA，長度約為22～24 個核苷酸[19]，在許多代謝疾病、心血管疾病、癌癥中發(fā)揮重要作用[20-21]。研究發(fā)現(xiàn)，一些表達改變的miRNA 已成為CRC 患者診斷、分期和監(jiān)測治療的有效標志物。Zhang 等[22]研究發(fā)現(xiàn)，28例CRC 患者（III/IV 期）血漿樣本中miR-31 高表達可能是診斷CRC 淋巴結轉移（LNM）的生物標志物。通過研究44 例CRC 患者與健康對照組的血清外泌體miRNA，科研人員證實miR-19b、miR-21、miR-222、miR-92a 可作為CRC 患者轉移性疾病初始評估的生物標志物，其中miR-21 和miR-19b 比傳統(tǒng)的生物標志物CEA 具有更高的敏感性和特異性[23]。此外，miR-1、miR-155、miR-21、miR-92a 等基因的表達水平也被報道與CRC 的發(fā)生、發(fā)展顯著相關[24-26]。

lncRNA 是長度超過200 個核苷酸的非編碼RNA，通過包括轉錄和翻譯在內的多種機制激活或抑制特定基因，在腫瘤組織和細胞系中異常表達。lncRNA AB073614 可以激活JAK/STAT3 信號通路，誘導CRC細胞中的EMT 過程[27]。lncRNA TUG1 作為腫瘤啟動子，通過miR-542-3p/TRIB2 軸抑制Wnt/β-catenin 通路抑制CRC 的進展，為CRC 的治療提供了新的靶點[28]。此外，lnc RNA 還可通過影響其他腫瘤相關的信號通路，如PI3K/AKT、EGFR 和TP53 等，影響CRC 的發(fā)生、發(fā)展[28-30]。lncRNA 的表達水平可作為腫瘤預后指標，與預后不良程度呈正相關。Shen 等[31]研究發(fā)現(xiàn)，與治療前和復發(fā)患者相比，lncRNA DANCR 在CRC 組織和血清中的水平顯著升高，而在術后患者中表達降低。lncRNA DANCR 的分化表達增加表明CRC 患者的生存時間縮短。

非編碼RNA 在外周血中穩(wěn)定存在，是具有較高靈敏度和特異度的新型生物標志物，在CRC 患者的早期診斷、療效評價和預后評估中發(fā)揮重要作用[32]。

2.3 組蛋白修飾

組蛋白是一種由核心蛋白H2A、H2B、H3 和H4拷貝組成的蛋白質八聚體，每個組蛋白的核心蛋白都有一條富含賴氨酸和精氨酸殘基的特征性尾巴，這些殘基受到翻譯后修飾的影響調節(jié)基因表達。翻譯后修飾作為調節(jié)蛋白質生物學功能的一個重要環(huán)節(jié)，在細胞的生長、分化、代謝等生命過程發(fā)揮重要作用[33]。目前已知的哺乳動物表達的所有蛋白質中，大部分蛋白質在特定的時間和亞細胞空間發(fā)生不同的翻譯后修飾。已發(fā)現(xiàn)的被修飾的氨基酸殘基有賴氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、精氨酸和酪氨酸等，而甲基化、泛素化、磷酸化、乙?；?、糖基化和丙?；榷际浅Ｒ姷慕M蛋白修飾方式[34]。m6A 修飾是真核生物mRNA 中最為普遍的組蛋白甲基化修飾，METTL14 介導的m6A 修飾靶向SOX4，影響EMT 過程和PI3K/Akt 信號通路，抑制CRC進展[35]。METTL3 通過靶向m6A-BHLHE41-CXCL1/CXCR2 軸抑制抗腫瘤免疫，METTL3 抑制加抗 PD1治療顯示出對 CRC 良好的抗腫瘤功效[36]。組蛋白H3K27 乙?；せ頣RIM11 的表達進而促進結腸癌細胞增殖[37]。CDK2 抑制靶向蛋白Rb 磷酸化，調控CRC細胞增殖和凋亡[38]。

3 CRC 的泛素化修飾

泛素分子通過泛素激活酶E1、泛素偶聯(lián)酶E2 和泛素連接酶E3 依次與靶蛋白共價結合，介導靶蛋白降解，這種蛋白質翻譯后修飾過程即泛素化修飾[39]。泛素化修飾分布廣泛，富有誘導性和調控作用，包含基因轉錄、能量代謝和信號傳導等方面，在多種類型的腫瘤中都發(fā)現(xiàn)泛素化修飾介導腫瘤組織發(fā)生異常的表達和突變現(xiàn)象。

泛素化修飾通過調控底物表達參與CRC 轉移相關信號通路，進而影響CRC 轉移進程。如APC 是調控CRC 發(fā)生和發(fā)展的重要基因，參與Wnt/β-Catenin 通路中akt-trcp 介導的catenin 降解泛素化的過程[40]。泛素化修飾的膜聯(lián)蛋白A2 在CRC 中過度表達常會加速腫瘤細胞的浸潤與遷徙[41]。泛素羧基末端水解酶 L1 是泛素化修飾的關鍵酶之一，在伴有淋巴結轉移的CRC組織中明顯上調，影響腫瘤細胞的遷移過程。Zhang等[42]發(fā)現(xiàn)了人轉移性CRC 與原發(fā)性結腸腺癌相比具有獨特的泛素化，并揭示細胞周期蛋白依賴性激酶1（CDK1）泛素化下調在癌變中的重要作用。

基于已有的研究進展，我們可以靶向泛素途徑的相關成分，包括E3 泛素連接酶、脫泛素酶和蛋白酶體，使用小分子抑制劑進行CRC 治療[43]。E3 泛素連接酶識別底物的特異性最強，被認為是癌癥的潛在診斷和治療靶點[44]。Hsc70 相互作用蛋白的羧基末端（CHIP）作為一種E3 泛素連接酶，可作用于體內或體外，具有降解更多癌蛋白的泛素連接酶活性。半乳糖凝集素1（Gal-1）作為一種細胞自分泌蛋白，能促進CRC 細胞的增殖、遷移和侵襲[45]，而CHIP 可通過泛素化靶向調節(jié)Gal-1 從而抑制CRC 細胞的增殖和轉移[46]。膜相關鳥苷酸激酶3（MAGI3）是一種新型的 E3 泛素連接酶，能夠識別c-Myc，并促進c-Myc 泛素化和降解。MAGI3通過抑制體外和體內c-Myc 的活化來抑制CRC 細胞生長，促進細胞凋亡，提高對氟嘧啶基化療的化學敏感性。Wang 等[47]在臨床研究中發(fā)現(xiàn)MAGI3 高表達的II/III 期CRC 患者生存率較高，并且不需要進一步的輔助化療。HERC3 屬于HERC E3 家族，HERC3 的蛋白表達在CRC 腫瘤組織中下調[48]。核糖體蛋白L23A（RPL23A）被認為是HERC3 的一個潛在靶標，在CRC中過表達。在機理上，HERC3 可以通過泛素化蛋白酶體依賴性途徑直接結合和降解RPL23A，并進一步調節(jié)CRC 細胞增殖和細胞周期[49]。

4 小結與展望

CRC 從癌前病變進展到癌一般需要5～10 年的時間，為疾病的早期診斷和臨床干預提供了重要時間窗口。CRC 的表觀遺傳改變發(fā)生在早期，并且比基因改變表現(xiàn)得更頻繁。因此，表觀遺傳學相關機制的研究為CRC 的早期診斷及治療提供了新的研究方向。泛素化修飾的功能涉及CRC 組織中的許多生物學過程，與代謝調控之間存在密切聯(lián)系，進一步揭示了CRC 發(fā)生、發(fā)展的具體機制，為發(fā)現(xiàn)新的生物標志物提供理論基礎。