類泛素蛋白與肝癌*

晏 琛 邵江華

原發性肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC，以下簡稱肝癌）是世界上最常見的惡性腫瘤之一，死亡率在惡性腫瘤中位居第三。我國每年肝癌的死亡人數約11萬人，占全世界肝癌死亡人數的45%［1-2］。研究表明，肝癌具有多種誘發因素，如肝硬化、乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）和丙型肝炎病毒（hepatitis C virus，HCV）感染、糖尿病以及黃曲霉毒素等［2］。肝癌發生、發展的分子生物學機制非常復雜，至今仍不明確。近年來有大量的研究表明類泛素蛋白（Ubiquitin-like proteins，UBLs）功能失調在人類惡性腫瘤包括肝癌的發生、發展過程中發揮了重要作用，并且可能成為一個新的腫瘤防治靶點［3］。類泛素蛋白發揮功能的重要方式是類泛素化修飾，它們通過對底物蛋白進行翻譯后修飾參與到蛋白質降解、蛋白質功能調節以及基因損傷修復等生理過程中［4-5］。因此，闡明類泛素蛋白在肝癌發生發展過程中的作用機制將有助于為臨床治療提供理論基礎，制定合理有效的治療方案。本綜述就以下幾種類泛素蛋白與肝癌的關系做一闡述。

1 類泛素蛋白的結構及其酶修飾系統

類泛素蛋白是一類蛋白質序列和空間結構與泛素類似的蛋白［6］。它們具有一個或多個泛素樣結構域，即三維核心結構-β-抓握折疊和C端甘氨酸-甘氨酸模體，這一結構域是類泛素蛋白結合底物的結構基礎［6］。本文中介紹的類泛素蛋白結構［6-7］見圖1，表1。

大多數類泛素蛋白可以通過級聯酶催化與底物蛋白進行結合，并且其酶修飾系統的成員與泛素化酶修飾系統存在交叉，一般包括4類修飾酶，分別是泛素激活酶E1、泛素綴合酶E2、泛素連接酶E3和解聚酶［6-8］。類泛素化修飾過程以類泛素蛋白C端甘氨酸被E1激活酶激活為開端，隨后將類泛素蛋白的一部分鏈接在E1激活酶的半胱氨酸的巰基上［8］。類泛素蛋白E1激活酶復合物接著與E2酶相互作用，類泛素蛋白被轉移到E2綴合酶的特定半胱氨酸上。最后在E3連接酶幫助下，類泛素蛋白選擇性的結合底物蛋白或其他大分子。同時現在大部分類泛素化修飾過程中存在解聚酶，它可以將類泛素蛋白與底物蛋白分離，從而使類泛素化修飾成為一個可逆的過程［8］。

圖1 SUMO，NEDD8，FAT10，ISG15與泛素的差異Figure 1 Difference between SUMO，NEDD8，FAT10，ISG15，and Ubiquitin

表1 SUMO，NEDD8，FAT10，ISG15與泛素的差異Table 1 Difference between SUMO,NEDD8,FAT10,ISG15,and Ubiquitin

2 類泛素蛋白在肝癌發生、發展中的作用

我國肝癌高發率與HBV病毒感染率高密切相關，同時肝癌細胞擁有很高的增殖和抗凋亡能力，而且肝癌對現有的化療藥物普遍不敏感，使得肝癌治療更加棘手［9-11］。近年來的研究發現，類泛素蛋白主要參與病毒性肝炎向肝癌的轉化、肝癌增殖能力的調節、肝癌新生血管的生成以及化療敏感性等過程（圖2），其中主要有泛素相關小修飾蛋白（Small Ubiquitin-like Modifier，SUMO），神經前體細胞表達發育調控蛋白8（neural precursor cell expressed developmentally down-regulated 8，NEDD8），雙泛素（HLA-F adjacent transcript 10，FAT10），干擾素刺激基因15（interferon-stimulated gene 15，ISG15）。

圖2 類泛素蛋白在肝癌中的主要作用模式圖Figure 2 Primary role of ubiquitin-like proteins in hepatocellular carcinoma

2.1 SUMO蛋白與肝癌的關系

SUMO蛋白由一個泛素樣結構域組成，哺乳動物中已經發現四種SUMO蛋白亞型：SUMO1、SUMO2、SUMO3 和 SUMO4［12-13］。SUMO 結 合底物蛋白需要SUMO E1酶 SAE1/SAE2（SUMO-activating enzyme 1/SUMO-activating enzyme 2，SAE1/SAE2）復合體，特異的E2酶Ubc9以及多種E3酶［13］?，F在已知6種SUMO解聚酶可以使SUMO蛋白與底物蛋白分離［13］。SUMO蛋白在細胞生理過程中主要參與穩定蛋白，核質轉運，轉錄調節等功能［13］。

在Guo等［14］研究中首次發現在肝癌臨床組織標本和肝癌細胞系中SUMO1表達水平普遍升高，并且干擾SUMO1表達可以抑制肝癌SMMC-7721細胞的增殖能力，表明SUMO1可能成為肝癌的潛在治療靶點。研究者們還發現，肝癌中SUMO化修飾水平普遍增高，并促進肝癌的發生、發展［15］。Shen等［16］的研究中發現，β-連環蛋白的SUMO化修飾增強可以促進肝癌Hep-G2細胞的增殖能力。上述研究表明：SUMO及SUMO化水平在肝癌的增殖中起到促進作用，干擾SUMO可以降低肝癌的增殖能力，為肝癌的治療提供新的作用靶點。

2.2 NEDD8蛋白與肝癌的關系

NEDD8蛋白由一個泛素樣結構域組成，它結合底物蛋白的過程需要NEDD8 E1激活酶（NEDD8-activating enzyme，NAE），特異的E2酶Ubc12、Ube2f以及多種E3酶［17］。NEDD化修飾是一個可逆的過程，現在已知7種NEDD8解聚酶可以使NEDD8蛋白與底物蛋白分離［17］。NEDD8蛋白在細胞生理過程中主要參與穩定蛋白，調節底物蛋白活性以及轉錄調節等功能［17］。

NEDD8的靶蛋白目前發現有p53、鼠雙微體基因（murine double mimute2，MDM2）、希佩爾林道基因（Von Hippel-l indau，VHL）和 Cullin家 族（Cullin-Ring E3 ligases，CRLs），通過調控這些靶蛋白從而影響腫瘤的發生和增殖［17-19］。在肝癌細胞中，NEDD8通過對靶蛋白MDM2調控從而影響肝癌細胞的增殖［20］。HuR蛋白（Hu antigen R，HuR）是一個RNA結合蛋白，主要起到調節細胞分化、增殖和存活的作用［21］。Embade等［20］研究發現NEDD8可以通過MDM2結合HuR蛋白從而抑制HuR降解，使肝癌細胞內HuR蛋白增多，進而促進肝癌細胞的增殖，這表明NEDD8/MDM2/HuR通路可以調節肝癌細胞的增殖能力。

2.3 FAT10蛋白與肝癌的關系

FAT10蛋白由兩個泛素樣結構域組成，FAT10具有兩個E1激活酶UBE1、UBA6，特異的E2酶USE1，但其E3酶以及解聚酶并未見報道［22］。近年來研究表明，FAT10在腫瘤中涉及免疫炎性介導、核質信號轉導、染色體穩定和細胞周期調控等功能［22-23］。

研究發現，在90%的肝癌患者中發現FAT10高表達［24］。有研究在藥物誘導小鼠肝癌模型中發現高表達FAT10可以促進癌前病變和腫瘤的形成［25-26］，并且下調FAT10可以抑制馬洛里小體的生成進而抑制肝癌形成。在中國漢族人群中，FAT10基因遺傳變異與肝癌的易感性和不良預后密切相關［27］。在進一步研究中發現，FAT10與eEF1A1發生相互作用，通過調節eEF1A1的表達參與到肝癌的發生、發展過程中［28］。HBV病毒感染作為肝癌最常見的危險因素，肝癌合并慢性HBV感染的患者比例在總患者占50%以上［10-11］，在Liu等［29］的研究中發現，FAT10高表達在肝癌合并慢性HBV感染的患者中提示預后不良，并且FAT10的表達與肝癌復發和侵襲轉移呈正相關。綜上所述，研究FAT10在肝癌中的作用有助于明確肝癌的發病機制，并為預測肝癌預后提供潛在的標志物。

2.4 ISG15蛋白與肝癌的關系

ISG15蛋白由兩個泛素樣結構域組成，ISG15結合底物過程主要涉及4種修飾酶，分別是E1激活酶Ube1L、E2綴合酶UBCH8、E3連接酶Herc5和解聚酶UBP43［30］。ISG15在腫瘤免疫、腫瘤微環境和腫瘤化療敏感性中都發揮著重要作用［31-33］。

Kim等［34］發現，ISG15酶修飾系統可以調節HBV病毒的復制過程，進而影響慢性乙型肝炎患者向肝癌的發展。同時HCV病毒感染也是肝癌誘發因素之一［35］。Broering等［36］研究發現，ISG15可以作為HCV的前病毒因子，在HCV復制過程中起重要作用，抑制ISG15的功能可以為傳統治療無效的HCV病毒感染提供新的治療途徑。研究還發現ISG15的表達和HCV病毒感染有密切關系［37］。MicroRNA-130a可以抑制HCV病毒復制，其中可能是通過調節ISG15的表達發揮作用［38］。這些研究表明：ISG15蛋白在HBV及HCV病毒感染中的作用很有可能是病毒相關性肝癌的發生機制之一，這可能為病毒相關性肝癌的治療提供一個新的靶點。

3 類泛素蛋白與肝癌治療

由于早期肝癌臨床癥狀相對不明顯并且缺乏有效的診斷方法，很多患者診斷時就處于晚期，從而喪失了根治性手術治療的最佳時機［39］?；熥鳛閻盒阅[瘤治療的一個主要手段，但在肝癌的治療中并沒有顯著效果，這主要歸因于肝癌對化療敏感性差，且化療藥物治療劑量較大、毒副作用明顯。以上因素使得肝癌患者的治療手段受到限制，直到今天都沒有系統的治療方案［40-42］。為了改善肝癌患者的治療效果，提高肝癌化療敏感性是一個關鍵性的問題［43］。索拉非尼作為近年來肝癌靶向治療的突破，雖然一定程度延長了晚期肝癌患者的生存時間，但是它仍然有很多不足，因此肝癌迫切需要更多有效的治療手段［39，41］。

Qin等［44］研究發現，SUMO化修飾水平升高與肝癌化療敏感性差密切相關。Li等［45］的研究發現，E3連接酶多梳蛋白4可以通過改變SUMO化修飾水平，參與到肝癌細胞血管生成過程中。Qian等［46］研究發現，抑制SUMO特異性解聚酶6可以降低肝癌細胞中的SUMO化水平，從而增強肝癌細胞的放療敏感性。這顯示降低SUMO化水平可以抑制肝癌的生長，提高肝癌的治療效果，為肝癌分子靶向治療提供了新的靶標。

MLN4924作為一個NEDD8修飾系統的抑制劑在多種惡性腫瘤中已經開始了Ⅰ期臨床藥物試驗，并且已經取得了顯著的治療效果［47-48］。MLN4924主要通過抑制NEDD8的E1激活酶NAE活性，降低NEDD8類泛素化修飾水平，進而通過調節靶蛋白降解和基因損傷修復等功能參與到抗腫瘤作用中［47-48］。MLN4924在肝癌中治療尚未開展，但Luo等［49］的研究發現MLN4924可以促進肝癌細胞的自噬和凋亡發生，為MLN4924的肝癌臨床治療提供理論依據。

Liu等［29］研究發現，干擾FAT10表達可以提高5-氟尿嘧啶對肝癌細胞的殺傷作用，這說明FAT10蛋白異常高表達在肝癌化療不敏感中起到了重要作用。干擾FAT10的表達可以作為提高肝癌化療敏感性的特異靶點。

4 展望

類泛素蛋白在細胞的正常生命活動中充當著重要的角色，然而隨著研究的不斷深入，類泛素蛋白功能與肝癌的聯系已漸漸進入了研究者們的視線。類泛素蛋白不僅可以促進慢性病毒性肝炎患者向肝癌的惡性轉化，而且還直接或間接參與肝癌的增殖、凋亡等過程中，這些功能都可以直接影響到肝癌患者的診治和預后；同時類泛素蛋白與肝癌放化療敏感性的關系以及在血管新生過程中的作用又使類泛素蛋白可能成為肝癌治療的新靶點。然而，類泛素蛋白在肝癌增殖、凋亡等過程中的具體機制尚不明確，更多類泛素蛋白在肝癌發生和發展中作用機制的研究可以使其成為一個肝癌防治新靶點提供更多的理論基礎。

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