黃炎風(fēng) 姚啟盛

泌尿系腫瘤發(fā)病率逐年上升，其早期診斷和靶向治療藥物有限，尋找早期精確診斷分子標(biāo)志物以及新的靶向治療位點(diǎn)顯得尤為迫切。三結(jié)構(gòu)域(tripartite motif, TRIM)已成為腫瘤分子生物學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其在多種腫瘤中也扮演著重要的角色，對其進(jìn)行進(jìn)一步研究，有望發(fā)現(xiàn)與泌尿系腫瘤相關(guān)的新的分子標(biāo)志物及靶向治療位點(diǎn)，使泌尿系腫瘤的早期診斷及靶向用藥成為可能。本文討論了TRIM與泌尿系腫瘤發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系，以期為發(fā)現(xiàn)新的腫瘤治療靶點(diǎn)和腫瘤早期診斷提供理論依據(jù)。

一、TRIM的結(jié)構(gòu)

TRIM家族的名稱是由于其具有3個(gè)保守的結(jié)構(gòu)域而得來。這3個(gè)結(jié)構(gòu)域從N端到C端的順序依次是RING結(jié)構(gòu)域、1個(gè)或2個(gè)B-box結(jié)構(gòu)域、1個(gè)卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域，此外該家族還具有1個(gè)可變的C-末端，因此TRIM家族也稱為RBCC家族[1]。不同的TRIM家族成員在腫瘤發(fā)生中承擔(dān)著原癌基因和抑癌基因的角色。

二、TRIM的功能

1.TRIM作為泛素E3連接酶促P53降解：泛素化介導(dǎo)蛋白質(zhì)降解在DNA修復(fù)、細(xì)胞周期調(diào)控、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)和蛋白質(zhì)質(zhì)量控制等過程中發(fā)揮了重要的作用。在腫瘤發(fā)生與發(fā)展過程中，原癌蛋白和抑癌蛋白的平衡遭到破壞，部分原因是蛋白降解平衡過程失調(diào)，最終導(dǎo)致抑癌蛋白被降解或原癌蛋白穩(wěn)定性提高，這均可促進(jìn)腫瘤的發(fā)生與發(fā)展[1]。細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)降解主要有3條途徑：溶酶體途徑、胱天蛋白酶途徑和泛素-蛋白酶體途徑，主要降解細(xì)胞周期蛋白(Cyclin)、紡錘體相關(guān)蛋白、腫瘤抑制因子如P53、癌基因產(chǎn)物、細(xì)胞表面受體如表皮生長因子受體等，細(xì)胞通過泛素-蛋白水解酶途徑介導(dǎo)蛋白質(zhì)降解，進(jìn)而更新細(xì)胞內(nèi)蛋白和維持蛋白質(zhì)穩(wěn)定[2]。泛素化修飾可調(diào)節(jié)很多原癌蛋白和抑癌蛋白的穩(wěn)定性及功能。在泛素化降解蛋白的過程中，是由泛素E1活化酶、E2結(jié)合酶和E3連接酶催化進(jìn)行。E3連接酶作為橋梁蛋白，特異性連接底物，來調(diào)節(jié)E2結(jié)合酶和底物間的相互作用。因此，泛素E3連接酶逐步成為發(fā)展新型抗腫瘤藥物的有效靶點(diǎn)[3]。P53蛋白主要分布在細(xì)胞核中，能特異結(jié)合DNA，其活性受泛素化、磷酸化等翻譯后修飾調(diào)控，P53激活特定的轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)，控制細(xì)胞周期、代謝、衰老、遷移、自噬、凋亡、DNA修復(fù)、血管生成[4]。正常P53蛋白可在G1期檢查DNA復(fù)制過程，如有損傷，則阻止其復(fù)制，以提供足夠的時(shí)間修復(fù)；若修復(fù)失敗，則誘發(fā)細(xì)胞凋亡。P53蛋白的轉(zhuǎn)換由泛素-蛋白酶體途徑調(diào)節(jié)，抑制或破壞泛素-蛋白酶體通路對轉(zhuǎn)錄無普遍作用，但可特異性抑制P53的轉(zhuǎn)錄。

TRIM家族成員因含有RING結(jié)構(gòu)域，而可以作為泛素E3連接酶，參與蛋白酶體途徑，從而參與機(jī)體的各種生命活動(dòng)，包括P53的降解。P53不僅受泛素-蛋白酶體通路調(diào)控，泛素化的P53還受去泛素化酶進(jìn)行的去泛素化調(diào)節(jié)[4]。大部分TRIM蛋白可作為E3連接酶，通過調(diào)節(jié)基因的表達(dá)、細(xì)胞增殖和凋亡來參與腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。

2.TRIM與P53的易位機(jī)制：真核細(xì)胞中，泛素和類泛素蛋白均可與靶蛋白結(jié)合，調(diào)節(jié)靶蛋白的表達(dá)水平，進(jìn)而影響細(xì)胞功能。至今，在人類中已發(fā)現(xiàn)的類泛素蛋白主要有神經(jīng)前體細(xì)胞表達(dá)下調(diào)蛋白8、自噬相關(guān)蛋白8(Atg8)、Atg12、E2連接酶及小泛素相關(guān)修飾蛋白(small ubiquitin-related modifier, SUMO)等。TRIM蛋白家族成員也含SUMO。類泛素蛋白和泛素蛋白與底物的結(jié)合過程非常相似，研究發(fā)現(xiàn)，TRIM蛋白也是一類SUMO E3連接酶[5]。目前已發(fā)現(xiàn)，TRIM25、TRIM19、TRIM22、TRIM27、TRIM28、TRIM32、TRIM36有SUMO E3連接酶活性，并且這也依賴于TRIM的RING結(jié)構(gòu)域。最新研究發(fā)現(xiàn)雄激素可使前列腺癌(prostate cancer, PCa)細(xì)胞中的P53從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)，降低P53的抑癌基因活性。這種易位機(jī)制取決于SUMO E3 連接酶RanBP2和GTPase激活蛋白結(jié)合蛋白2(GTPase activating protein binding protein 2, G3BP2)形成的復(fù)合體[6]。

3.TRIM與EMT：上皮細(xì)胞惡性腫瘤進(jìn)展的一個(gè)關(guān)鍵步驟就是上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transition, EMT)，即喪失上皮細(xì)胞間的黏附連接和緊密連接特性，獲得間充質(zhì)細(xì)胞所具有的變形和遷移能力[7]。當(dāng)腫瘤細(xì)胞發(fā)生EMT后，其變形、侵襲、轉(zhuǎn)移能力增強(qiáng)，并且更容易對化療藥物產(chǎn)生耐藥[8]。普通腫瘤細(xì)胞通過EMT，可獲得腫瘤干細(xì)胞的特性，并增加腫瘤細(xì)胞的異質(zhì)性，為腫瘤基因變異、產(chǎn)生化療藥物抵抗奠定基礎(chǔ)[9-10]。發(fā)生EMT后的腫瘤干細(xì)胞，通過分泌蛋白水解酶，降解并突破細(xì)胞外基質(zhì)、基底膜所構(gòu)成的生物屏障，進(jìn)入血液，形成遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移灶，諸多被發(fā)現(xiàn)的循環(huán)腫瘤細(xì)胞和轉(zhuǎn)移病灶的腫瘤細(xì)胞均有EMT表型特征[11-13]。目前通過檢測主要的EMT標(biāo)志物來判斷EMT的過程，當(dāng)發(fā)生EMT時(shí)，間充質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)志性蛋白Vimentin、N-cadherin表達(dá)上調(diào)，而E-cadherin表達(dá)則下調(diào)或者缺失。

在siTRIM14、siTRIM27、siTRIM66、siTRIM59后，胃癌、結(jié)直腸癌、小細(xì)胞肺癌和膀胱癌的EMT標(biāo)志物Vimentin、N-cadherin表達(dá)顯著下調(diào)，E-cadherin表達(dá)上升[14-17]。

4.TRIM與Cyclin：Cyclin D1、Cyclin E是細(xì)胞生長(G1～S期)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，驅(qū)動(dòng)細(xì)胞由 G1期進(jìn)入S期，促進(jìn)細(xì)胞增殖。有研究表明Cyclin D1、Cyclin E在多種腫瘤中能夠調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)程，并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖[4]。部分TRIM基因可調(diào)控細(xì)胞周期相關(guān)蛋白的表達(dá)，并且主要通過影響腫瘤細(xì)胞G1期進(jìn)程從而促進(jìn)細(xì)胞增殖。

三、TRIM與泌尿系腫瘤

1.TRIM與PCa：TRIM59在PCa中高表達(dá)可能與患者預(yù)后不良密切相關(guān)，在PCa小鼠模型中證實(shí)TRIM59具有原癌基因功能，TRIM59與P53相互作用，導(dǎo)致P53泛素化降解，從而促進(jìn)腫瘤生長、細(xì)胞增殖和遷移[18]。使用shRNA介導(dǎo)的TRIM59的敲除，可顯著抑制細(xì)胞增殖和集落形成，細(xì)胞周期分析顯示，TRIM59缺失的細(xì)胞會(huì)在S期積累。研究表明TRIM59可能通過對細(xì)胞周期進(jìn)程的影響而促進(jìn)PCa細(xì)胞的增殖。這預(yù)示了TRIM59在PCa中的致瘤功能，可能為PCa的診斷和治療提供新的線索。

TRIM47在人類PCa組織中高表達(dá)[19]。使用TRIM47抗體，并對PCa組織(n=150)進(jìn)行免疫組化測定，對免疫反應(yīng)細(xì)胞的比例和染色強(qiáng)度進(jìn)行評價(jià)，通過qRT-PCR證實(shí)TRIM47的表達(dá)水平。結(jié)果表明，與良性前列腺組織相比，PCa組織中TRIM47的表達(dá)水平明顯升高。

TRIM36的過表達(dá)抑制了LNCaP、22Rv1和DU145細(xì)胞的增殖和遷移。siRNA抑制TRIM36后，可以抑制LNCaP和22Rv1細(xì)胞的凋亡，促進(jìn)細(xì)胞增殖和遷移[20]。TRIM36過表達(dá)顯著上調(diào)凋亡相關(guān)通路。TUNEL檢測顯示，siTRIM36使經(jīng)過多西他賽處理的LNCaP和22Rv1的凋亡得到緩解。這都表明，TRIM36的高表達(dá)與PCa預(yù)后良好相關(guān)，TRIM36通過抑制PCa細(xì)胞的增殖和遷移，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，起到了抑瘤作用。

TRIM25對于G3BP2/RanBP2介導(dǎo)的P53修飾很重要。PCa的生長受雄激素受體及其下游信號基因的調(diào)控作用。研究發(fā)現(xiàn)雄激素可將P53轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)，這種易位機(jī)制取決于SUMO E3連接酶RanBP2和雄激素誘導(dǎo)的G3BP2的復(fù)合體，而TRIM25作為G3BP2蛋白復(fù)合體的新型交互伙伴，TRIM25的敲除導(dǎo)致LNCaP和22Rv1細(xì)胞下游激活P53，抑制細(xì)胞周期，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。相反TRIM25的過表達(dá)促進(jìn)了經(jīng)多西他賽處理的LNCaP的增殖，抑制了細(xì)胞凋亡。在TRIM25過表達(dá)的PCa細(xì)胞中，G3BP2介導(dǎo)的P53出核機(jī)制降低了P53活性。TRIM25的表達(dá)與細(xì)胞質(zhì)中P53的增多和G3BP2表達(dá)顯著相關(guān)。此外，TRIM25表達(dá)的下調(diào)導(dǎo)致PCa模型小鼠腫瘤細(xì)胞生長減少，細(xì)胞質(zhì)P53含量增加。表明TRIM25的過表達(dá)通過調(diào)控P53易位機(jī)制與G3BP2相互作用促進(jìn)PCa細(xì)胞增殖、抑制PCa細(xì)胞的凋亡[6]。

2.TRIM與膀胱腫瘤：TRIM24具有促進(jìn)腫瘤發(fā)生與發(fā)展的活性。TRIM24可以促進(jìn)P53的泛素化降解。DNA損傷時(shí)，ATM激酶破壞TRIM24-P53間的相互作用且促進(jìn)P53的降解，終止DNA損傷應(yīng)答[21]。TRIM24與膀胱癌惡性程度存在一定關(guān)系，且與膀胱癌的高pTNM分期和分級存在著相關(guān)性[22-24]。在TRIM24相對低表達(dá)的細(xì)胞株BIU-87進(jìn)行質(zhì)粒轉(zhuǎn)染，結(jié)果轉(zhuǎn)染TRIM24后BIU87細(xì)胞增殖率、克隆能力增強(qiáng)，且Cyclin D1的表達(dá)明顯升高，表明TRIM24基因具有調(diào)控細(xì)胞周期相關(guān)蛋白表達(dá)的功能[25]。在膀胱癌細(xì)胞株中，選取TRIM59的mRNA表達(dá)量相對較高的T24 和5637細(xì)胞系進(jìn)行研究。通過siRNA轉(zhuǎn)染細(xì)胞、siTRIM59后，發(fā)現(xiàn)N-cadherin、Vimentin和基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloprotein, MMP9)的表達(dá)下降，T24和5637細(xì)胞的遷移和侵襲能力明顯下降[4]。結(jié)果揭示，在膀胱癌細(xì)胞中，siTRIM59抑制EMT過程、下調(diào)MMP9，抑制膀胱癌細(xì)胞的遷移和侵襲。

3.TRIM與腎腫瘤：與鄰近的非癌性腎組織相比，腎透明細(xì)胞癌(clear cell renal cell carcinoma, ccRCC)中miR-629表達(dá)顯著上調(diào)，而TRIM33表達(dá)明顯下調(diào)[26]。在ccRCC細(xì)胞中，抑制TGF/Smad通路可以減弱細(xì)胞遷移和侵襲，但對細(xì)胞增殖沒有直接影響[27-28]。有實(shí)驗(yàn)證明，miR-629直接靶向抑制TRIM33的表達(dá)，導(dǎo)致Smad2/3和Smad4的結(jié)合，進(jìn)而促進(jìn)TGF-Smad信號通路的表達(dá)而促進(jìn)ccRCC的遷移和侵襲[29]。

四、結(jié)論與展望

綜上，TRIM蛋白通過影響細(xì)胞的增殖、凋亡、DNA損傷修復(fù)和EMT等調(diào)節(jié)泌尿系腫瘤進(jìn)展。目前TRIM基因敲除的小鼠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有限，需要更多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析來確定具體的TRIM分子功能機(jī)制以及TRIM在泌尿系腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用。目前，硼替佐米(蛋白酶體抑制劑)已經(jīng)用于套細(xì)胞淋巴瘤的治療，其可促使蛋白合成與降解平衡失調(diào)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。盡管硼替佐米有很好的臨床療效，但也有諸多毒副作用，如引起神經(jīng)病變等[30-31]。因而，需要更精準(zhǔn)的靶向蛋白酶體抑制劑。然而，靶向E3連接酶藥物有很高的敏感性，深入了解TRIM、泛素化蛋白酶體系統(tǒng)和E3連接酶的功能，可能為發(fā)現(xiàn)有效的腫瘤治療靶點(diǎn)提供理論依據(jù)。