CUEDC2蛋白研究進展

胡時棟，鄒貴軍，杜曉輝

(解放軍總醫(yī)院普通外科，北京 100853)

細胞的的重要生理活動，如細胞周期，信號轉(zhuǎn)導，細胞增殖等都受到嚴格，精細的調(diào)控，許多生物分子都參與其中。如果調(diào)控出現(xiàn)紊亂，細胞可能會出現(xiàn)異常生理活動，對于一個完整的機體來說可能出現(xiàn)病理改變，繼而導致嚴重不良后果，研究細胞活動的調(diào)控機制對于防治疾病意義重大。CUEDC2是由國內(nèi)學者張學敏首次報道的一種蛋白分子，近年來關于CUEDC2的研究不斷深入，CUEDC2在重要細胞活動中發(fā)揮調(diào)控作用的關鍵機制逐漸被闡明。現(xiàn)以目前的研究成果，對CUEDC2結構和功能進行總結。

1 蛋白結構

CUEDC2(CUE domain containing 2)是一種分子量大約為32kDa的蛋白質(zhì)，氨基酸組成數(shù)目為287，酸性，定位于第144位至187位的一段氨基酸序列中含有CUE結構域(coupling of ubiquitin conjugation to ER degradation)，CUEDC2在人體所有組織，器官中均有表達，在大腦，心臟，睪丸高表達［1－2］。

3個α-螺旋構成了CUE的結構域，其中存在α-螺旋1中的MFP基序守序列和存在α-螺旋3中的LL基序夠和泛素發(fā)生作用，能夠進行單泛素化修飾，多泛素化修飾也能發(fā)生，穩(wěn)定性較好［3－4］。化學位移滴定實驗顯示CUE結構域中的Phe56-Met65，Cys163，Val165，Val153，Gln169，Ser164，Gly152，Asp178，Thr162，Ala173區(qū)域及 Asp32-Asp45附近區(qū)域柔性較大，Val155，Leu157，Glu158，Glu166 區(qū)域柔性欠佳，Leu150-Asp178區(qū)域在CUEDC2發(fā)生泛素化作用時變化很大;根據(jù)CUEDC2(1－133)主鏈與側鏈的指認結果和CSI預測的二級結構分布圖發(fā)現(xiàn)E3-E22，E30-L43，T59-L64，R74-K94 構 成 了CUEDC2(1-133)的主要α螺旋區(qū)域，α螺旋比例為36.6%，基于二維1H-15N HSQC譜圖信息，DYANA計算得出CUEDC2(1－133)N端連接緊密程度相對高，C端主要是沒有規(guī)則的卷曲;SDS-PAGE顯示CUEDC2(1－190)蛋白的穩(wěn)定性較好，化學位移歸屬結果中，主鏈85%通過軟件能夠得到較為完全的歸屬，二維1H-15N HSQC譜圖檢測出現(xiàn)的峰形較好，表現(xiàn)出良好的總體折疊［5］。

圖1 CUEDC2(1-133)溶液蛋白平均視圖（引自崔佳梅 2011《CUEDC2的溶液結構及其與泛素相互作用的核磁共振研究》）

2 細胞周期調(diào)控

細胞周期對于生物生存至關重要，包括細胞的復制和分裂。真核細胞周期包括M，G1，S，G2四個時期，G1，S，G2為分裂間期，M期包括有絲分裂期和胞質(zhì)分裂期。對人的細胞進行體外培養(yǎng)增殖，在理想狀態(tài)下，分裂間期時間可以達到23 h，M期為1h。細胞正確的完全復制需要間期的有效調(diào)控，細胞在G1期為DNA復制做好各項準備，DNA在S期進行復制，G2期是有絲分裂前的準備期。CUEDC2對于細胞周期的調(diào)控影響很大，目前的研究發(fā)現(xiàn)其在有絲分裂期和G1期有著重要作用。

圖2 CUEDC2調(diào)控有絲分裂期

2.1 有絲分裂期調(diào)控

有絲分裂期的調(diào)控紊亂易致細胞凋亡或者細胞增殖失控，繼而產(chǎn)生癌癥［6］。周期蛋白依賴性蛋白激酶(cyclin-dependent kinase，Cdk)活性變化是調(diào)控細胞周期的關鍵，在有絲分裂期，M周期蛋白與Cdk1結合促進有絲分裂進行［7］。后期促進復合體(anaphase-promoting complex or cyclosome，APC/C)是一種泛素連接酶(ubiquitin-protein ligase，E3)，活化需要結合亞基Cdc20或Cdh1，通過K48位泛素化介導有絲分裂期和G1期的重要調(diào)控蛋白降解［8－9］。 紡 錘 體 結 合 檢 測 點 (spindle assembly checkpoint，SAC)通過檢測著絲粒是否正確結合到紡錘體上的方式來決定有絲分裂是否由中期進入后期，完成姐妹染色單體分離，有絲分裂阻滯缺陷蛋白2(mitotic arrest deficient2，Mad2)會附著在未正確結合的著絲粒上，并且與Cdc20結合，抑制APC/CCdc20的活性［10］。CUEDC2能夠被M-Cdk磷酸化，進而結合Cdc20，導致Mad2與APC/C-Cdc20分離，SAC及時失活，活化的APC/C-Cdc20通過泛素化-蛋白酶體的方式對靶蛋白M周期蛋白和securin蛋白降解，導致M-Cdk活性降低，活化的separase蛋白酶切割姐妹染色單體上的黏合復合體亞基;SAC的失活、M-Cdk活性降低、黏合復合體的完整性缺失共同促進姐妹染色單體的分離，導致有絲分裂中期向后期非正常轉(zhuǎn)換，可能出現(xiàn)染色體錯誤分離，有促進腫瘤發(fā)生的可能［11］。

2.2 G1 期調(diào)控

G1期APC/C與Cdh1結合發(fā)揮作用，非磷酸化的CUEDC2可以與APC/C-Cdh1復合體的Cdh1上的KEN結構域相互作用，抑制 APC/C-Cdh1活性［12］。當 DNA發(fā)生損傷時，p53蛋白活化，使得Cdk的抑制蛋白p21表達增加，Cdk活性下降是細胞對DNA損傷的一種保護機制，避免細胞周期推進導致遺傳信息復制出錯［13－14］。紫外線誘導DNA損傷時，p21會被降解，無法發(fā)揮作用［15］。在紫外線作用下，CUEDC2通過ERK1/2磷酸化被泛素化介導途徑降解，激活APC/C-Cdh1活性，APC/C-Cdh1降解S周期蛋白，S-Cdk活性的降低使細胞停留在G1 期，無法進入 S 期［16］。

圖3 CUEDC2調(diào)控G1期

3 信號轉(zhuǎn)導通路調(diào)控

3.1 NF-κB 信號通路調(diào)控

核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB家族包括五個成員:c-Rel、RelB、p50、p52 和 p65(RELA)，成員之間以同源二聚體異源二聚體的形式在未受刺激細胞的胞質(zhì)中與抑制性蛋白IκB結合，處于失活狀態(tài)，機體受到感染等外界刺激時，活化IκB激酶(inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase，IKK)，IKK 磷酸化 IκB 導致其被蛋白酶體降解［17］。NF-κB 與 IκB 發(fā)生分離，進入胞核對其靶基因白介素1B(interleukin-1B，IL1B)，白介素6(interleukin-6，IL6)，白介素8(interleukin-8，IL8)等發(fā)揮轉(zhuǎn)錄活性，激活炎癥反應［18］。

兩個高度同源的亞單位IKKα、IKKβ和一個調(diào)節(jié)亞單位IKKγ構成了IKK復合物。CUEDC2通過和蛋白磷酸酶1(PP1)的調(diào)節(jié)亞單位GADD34作用對PP1進行招募組成復合體，再與IKK復合體的IKKα、IKKβ結合使活化的IKK去磷酸化，導致IκB不能有效激活［19］。CUEDC2對通過 IKK活化的NF-κB通路可以有效抑制，如白介素1和TNFα刺激產(chǎn)生的活化，對不通過IKK作用發(fā)生NF-κB激活的途徑確無抑制作用如紫外線刺激產(chǎn)生的NF-κB通路激活［20］。

圖4 CUEDC2調(diào)控 NF-κB

3.2 JAK-STAT信號通路調(diào)控

JAK-STAT是細胞因子受體活化介導的信號傳導通路，在免疫細胞的激活、通訊、造血等方面發(fā)揮重要作用，JAK磷酸化STAT，STAT以同源或異源二聚體的形式進入胞核對靶基因表達進行調(diào)控［21－22］。STAT3的活化能夠引起由細胞變化誘導的腫瘤性血管形成，抑制機體抗腫瘤免疫，促進腫瘤的進展［23－24］。CUEDC2 通過促進延伸蛋白 C 與 JAKSTAT通路抑制蛋白SOCS3結合來提高SOCS3穩(wěn)定性，在此基礎上，CUEDC2與SOCS3相互作用，共同對細胞因子介導的JAK1-STAT3通路發(fā)揮抑制作用，在一定程度上抑制由 STAT3導致的腫瘤進展［25］。

圖3 CUEDC2調(diào)控G1期

4 腫瘤調(diào)控

4.1 乳腺癌

孕激素受體(progesterone receptor，PR)在乳腺癌細胞增殖中發(fā)揮作用，預示乳腺癌的進展［26］。CUEDC2通過CUE結構域結合PR，通過泛素蛋白酶體途徑促進孕激素誘導的PR降解;CUEDC2的180－226氨基酸區(qū)域能夠發(fā)揮抑制PR介導的激活MAPK通路作用，減弱孕激素對乳腺癌細胞生長的影響［27］。

雌激素受體(estrogen receptor，ER)與PR均歸屬于核受體超家族成員，ER包括ERα、ERβ和ERγ;ERα、ERβ在乳腺組織中表達，可形成異源二聚體，同源二聚體，包括六個功能結構域(A-F)，配體的轉(zhuǎn)錄激活區(qū)(ligand dependentactivation function 1，AF-1)存在于 A，B區(qū)，DNA結合域(DNA binding domain，DBD)則分布在C區(qū)，ER在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用［28－29］。CUEDC2 在 DBD 與 ERα發(fā)生作用，通過泛素蛋白酶體途徑導致ERα減少，ERα表達下降能導致乳腺癌患者對于激素治療產(chǎn)生耐藥;臨床研究顯示乳腺癌中CUEDC2表達減少與與ERα蛋白數(shù)量有明確的負相關，乳腺癌患者高表達CUEDC2對他莫昔芬內(nèi)分泌治療出現(xiàn)明顯的耐藥而且更易復發(fā)［30］。CUEDC2在 AF-1和 DBD與ERβ發(fā)生相互作用，抑制ERβ轉(zhuǎn)錄活性，對ERβ蛋白質(zhì)表達不產(chǎn)生影響［31］。臨床研究發(fā)現(xiàn)乳腺浸潤性導管癌中CUEDC2與褪黑素受體表達正相關，CUEDC2對乳腺癌的發(fā)展及轉(zhuǎn)移發(fā)揮促進作用［32］。

4.2 其他腫瘤

在慢性髓性白血病細胞系K562中CUEDC2表達水平較伊馬替尼耐藥細胞系K562/G01高;在K562中敲低CUEDC2表達后對伊馬替尼耐藥增強，K562/G01過表達CUEDC2對伊馬替尼耐藥減弱;慢性髓性白血病細胞中CUEDC2表達和伊馬替尼耐藥及NF-κB活化負相關［34］。肝癌組織中普遍存在CUEDC2的表達，CUEDC2的高表達與腫瘤的預后不良有關，可以作為潛在的評估肝癌預后的有效指標［35］。肺腺癌低表達 CUEDC2，CUEDC2 通過IP3K/AKT信號通路發(fā)揮抑制肺腺癌細胞增殖的作用，可以作為肺腺癌患者獨立預后的指標［36］。

5 其他重要調(diào)控

CUEDC2可以和熱休克蛋白70相互作用，可能在調(diào)節(jié)熱休克蛋白70介導的壓力反應中發(fā)揮重要作用［37］。CUEDC2對單核細胞向巨噬細胞分化有重要調(diào)控作用，分化過程中的表達明顯上調(diào)，表達受miR-324-5p調(diào)控;缺少CUEDC2表達的巨噬細胞對炎癥反應更加強烈;敲除CUEDC2的小鼠對葡聚糖硫酸鈉誘導的結腸炎更加敏感而且更易發(fā)生結腸炎相關的腫瘤［38］。CUEDC2可能與ASK1發(fā)生作用，繼而激活 JNK通路，導致心肌細胞死亡;敲除CUEDC2基因可以明顯減少小鼠由缺血再灌注造成的心肌細胞死亡數(shù)目和心肌梗死的面積范圍;CUEDC2通過對SERCA2a的活性和穩(wěn)定性進行調(diào)控，促進心功能不全的發(fā)生，對在慢性應激狀態(tài)下的心肌細胞可能產(chǎn)生負性作用［39］。

6 總結與展望

CUEDC2作為一種新發(fā)現(xiàn)的具有重要調(diào)控功能的蛋白質(zhì)，已經(jīng)引起了科研人員重點關注，CUEDC2促進有絲分裂中期向后期轉(zhuǎn)變，阻滯G1期向S期轉(zhuǎn)變，抑制NF-κB，JAK-STAT信號通路，調(diào)控腫瘤生長和耐藥等重要作用已被陸續(xù)報道。但關于CUEDC2的研究尚有許多問題仍未解決。蛋白質(zhì)發(fā)揮功能與其動態(tài)結構密切相關，CUEDC2的動態(tài)結構還未明確。細胞周期的S期和G2期對于細胞增殖意義重大，CUEDC2在S期及G2期是否能夠發(fā)揮重要調(diào)控作用不得而知。CUEDC2抑制ER的轉(zhuǎn)錄活性的確切機制尚不清晰。CUEDC2在乳腺癌和慢性髓性白血病中發(fā)揮耐藥作用不一，CUEDC2在肝癌和肺腺癌中發(fā)揮的預后作用也不同，CUEDC2在不同腫瘤中發(fā)揮作用的機制和功能尚需探討。CUEDC2的表達調(diào)控機制有待完善等等。對CUEDC2相關的未知領域深入探究意義重大，能夠為今后臨床以CUEDC2為靶點進行重點疾病防治提供重要的理論基礎。

［1］ Man J，Zhang X.CUEDC2:an emerging key player in inflammation and tumorigenesis［J］.Protein Cell，2011，2(9):699 －703.

［2］ 崔佳梅，張明，張學敏，等.CUEDC2中CUE結構域的表達純化及結構初探［J］.生物技術通訊，2011，22(4):509 －512.

［3］ Prag G，Misra S，Jones EA，et al.Mechanism of ubiquitin recognition by the CUE domain of Vps9p［J］.Cell，2003，113(5):609 －620.

［4］ Kang RS，Daniels CM，F(xiàn)rancis SA，et al.Solution structure of a CUE-ubiquitin complex reveals a conserved mode of ubiquitin binding［J］.Cell，2003，113(5):621 －630.

［5］ 崔佳梅.CUEDC2的溶液結構及其與泛素相互作用的核磁共振研究［D］.北京:中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院，2011.

［6］ Weaver BA，Cleveland DW.The role of aneuploidy in promoting and suppressing tumors［J］.JCell Biol，2009，185(6):935 －937.

［7］ Murray AW.Recycling the cell cycle:cyclins revisited ［J］.Cell，2004，116(2):221 －234.

［8］ Sullivan M，Morgan DO.Finishingmitosis，one step at a time［J］.Nat Rev Mol Cell Biol，2007，8(11):894 － 903.

［9］ Peters JM.The anaphase promoting complex/cyclosome:amachine designed to destroy［J］.Nat Rev Mol Cell Biol，2006，7(9):644 －656.

［10］ Zhang M，Kothari P，Lampson MA.Spindle assembly checkpoint acquisition at themid-blastula transition［J］.PLoSONE，2015，10(3):e0119285.

［11］ Gao YF，Li T，Chang Y，et al.Cdk1-phosphorylated CUEDC2 promotes spindle checkpoint inactivation and chromosomal instability［J］.Nat Cell Biol，2011，13(8):924 －933.

［12］ Zhang WN，Zhou J，Zhou T，et al.Phosphorylation-triggered CUEDC2 degradation promotes UV-induced G1 arrest through APC/C(Cdh1)regulation［J］.Proc Natl Acad SciU SA，2013，110(27):11017－11022.

［13］ van den Bosch M，Bree RT，Lowndes NF.The MRN complex:coordinating and mediating the response to broken chromosomes［J］.EMBO Rep，2003，4(9):844 －849.

［14］ DupréA，Boyer-Chatenet L，G autier J.Two-step activation of ATM by DNA and the Mre11-Rad50-Nbs1 complex［J］.Nat Struct Mol Biol，2006，13(5):451 －457.

［15］ BendjennatM，Boulaire J，Jascur T，et al.UV irradiation triggers ubiquitin-dependent degradation of p21(WAF1)to promote DNA repair［J］.Cell，2003，114(5):599 －610.

［16］周杰.CUEDC2在紫外照射誘導G1/S期阻滯中的功能及機制研究［D］.北京:中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院，2014.

［17］ Pede V，Rombout A，Vermeire J，et al.Expression of ZAP70 in chronic lymphocytic leukaemia activates NF-kappaB signalling［J］.Br JHaematol，2013，163(5):621 －630.

［18］ Aggarwal BB.Nuclear factor-kappaB:the enemy within［J］.Cancer Cell，2004，6(3):203 －208.

［19］ Li HY，Liu H，Wang CH，et al.Deactivation of the kinase IKK by CUEDC2 through recruitmentof the phosphatase PP1［J］.Nat Immunol，2008，9(5):533 － 541.

［20］李慧艷.CUEDC2通過抑制IKK復合體磷酸化下調(diào)NF-κB通路［D］.北京:中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院，2007.

［21］ Levy DE，Darnell JE Jr.Stats:transcriptional control and biological impact［J］.Nat Rev Mol Cell Biol，2002，3(9):651 －662.

［22］ Levy DE，Lee CK.What does Stat3 do?［J］.JClin Invest，2002，109(9):1143－1148.

［23］ YuH，Jove R.The STATs of cancer—newmolecular targets come of age［J］.Nat Rev Cancer，2004，4(2):97 －105.

［24］ Lee H，Deng J，Kujawski M，et al.STAT3-induced S1PR1 expression is crucial for persistent STAT3 activation in tumors［J］.Nat Med，2010，16(12):1421 －1428.

［25］ Zhang WN，Wang L，Wang Q，et al.CUEDC2(CUE domain-containing 2)and SOCS3(suppressors of cytokine signaling3)cooperate to negatively regulate Janus kinase 1/signal transducers and activators of transcription3 signaling［J］.JBiol Chem，2012，287(1):382－392

［26］ Skildum A，F(xiàn)aivre E，Lange CA.Progesterone receptors induce cell cycle progression via activation ofmitogen-activated protein kinases［J］.Mol Endocrinol，2005，19(2):327 － 339.

［27］ Zhang PJ，Zhao J，Li HY，etal.CUE domain containing2 regulates degradation of progesterone receptor by ubiquitin-proteasome［J］.EMBO J，2007，26(7):1831 －1842.

［28］袁禮，吳煥文，任新瑜，等.三陰乳腺癌與非三陰乳腺癌臨床病理特征差異及與雌激素受體β和表皮生長因子受體表達的關系［J］.協(xié)和醫(yī)學雜志，2015，6(1):1 －8.

［29］ Cuzick J，Dowsett M，Pineda S，et al.Prognostic value of a combined estrogen receptor，progesterone receptor，Ki-67，and human epidermal growth factor receptor2 immunohistochemical score and comparison with the Genomic Health recurrence score in early breast cancer［J］.JClin Oncol，2011，29(32):4273 －4278.

［30］周衛(wèi)，蔡燕，劉青松，等.女性系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者雌激素受體的表達［J］.川北醫(yī)學院學報，2014，29(1):53 －56.

［31］ Pan X，Zhou T，Tai YH，etal.Elevated expression of CUEDC2 protein confers endocrine resistance in breast cancer［J］.Nat Med，2011，17(6):708 －714.

［32］陳媛，趙潔，張佩景，等.CUEDC2與雌激素受體β相互作用并抑制其轉(zhuǎn)錄活性［J］.生物技術通訊，2009，20(5):619 －621.

［33］ 曾建，陳麗萍，陳淼，等.乳腺癌組織中褪黑素受體 MT1和CUEDC2的表達及臨床意義［J］.臨床腫瘤學雜志，2012，17(9):795－800.

［34］ Zhang H，Chang G，Wang J，etal.CUEDC2 sensitizes chronicmyeloid leukemic cells to imatinib treatment［J］.Leuk Res，2013，37(11):1583－1591

［35］王伯慶，薛峰，丁偉，等.CUEDC2在肝細胞癌組織中的表達及其臨床預后的意義［J］.中國病理生理雜志，2015，31(1):124－129.

［36］孫龍華，林耿鵬，朱智文，等.CUEDC2在肺腺癌中的表達及其抑制腫瘤細胞增殖分子機制研究［A］.見:中華醫(yī)學會呼吸病學年會——2013(第十四次全國呼吸病學學術會議)論文匯編［C］.遼寧大連:2013.239.

［37］ Gong L，Wang CH，Huang YJ，et al.CUEDC2 interacts with heat shock protein 70 and negatively regulates its chaperone activity［J］.Biochem Biophys Res Commun，2014，447(1):64 －69.

［38］ ChenY，Wang SX，Mu R，et al.Dysregulation of themiR-324-5p-CUEDC2 axis leads to macrophage dysfunction and is associated with colon cancer［J］.Cell Rep，2014，7(6):1982 －1993.

［39］蹇朝.CUEDC2和ATF6α調(diào)控心肌內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激致細胞凋亡作用的研究［D］.重慶:第三軍醫(yī)大學，2012.