膜相關環狀蛋白在腫瘤中作用的研究進展

王暖，楊麗娟，劉成霞

濱州醫學院附屬醫院，山東濱州256600

MARCH 蛋白家族是近年來新發現的E3泛素化連接酶家族，由MARCH1～11 組成。MARCH 蛋白的主要結構有N 末端的RING-CH 結構、兩個或多個TM 跨膜結構域，但是這些蛋白的結構并不完全相同，有的MARCH 蛋白含有介導蛋白相互作用的C末端PDZ結合域或參與胞吞作用的C末端基于酪氨酸的YXXΦ 結構域［1］。MARCH 蛋白廣泛表達在各種組織中，不僅參與很多細胞功能，比如蛋白泛素化、抗原提呈、胞內轉運、精子發生等等，而且可通過調控腫瘤的增殖、侵襲、自噬等惡性生物學行為參與腫瘤的發生發展。現將MARCH 蛋白在腫瘤中作用的研究進展綜述如下。

1 MARCH1在腫瘤中的作用

MARCH1在次級淋巴組織、B 細胞、單核細胞和未成熟的樹突細胞中高表達，主要功能是泛素化MHC-Ⅱ、CD86 等分子參與免疫系統的抗原提呈過程［2］，在過敏性哮喘、MODS、糖尿病［3］等疾病的致病機制和進展過程中也發揮了重要作用。由于腫瘤異質性的原因，MARCH1 在不同腫瘤中發揮的作用也不同。

MENG 等［4］發現，MARCH1 在原發性卵巢惡性腫瘤組織中高表達。體外實驗發現，MARCH1 能夠促進卵巢癌細胞的增殖、遷移和侵襲等惡性生物學行為，MARCH1 與NF-κB 通路形成正反饋回路并且敲低MARCH1 抑制Wnt/β-catenin 通路分子的表達，具有潛在的促癌作用。XIE 等［5］發現，MARCH1 在肝癌組織和細胞中高表達，通過PI3K/AKT/β-catenin通路促進肝癌細胞的增殖和侵襲，體內實驗也證明MARCH1 可能是肝癌的一個潛在癌基因。XIE 等［6］研究發現，從天然新型菌株棘孢曲霉里分離出來的癸二酸可通過下調MARCH1 表達來抑制肝癌細胞的增殖、遷移和侵襲，促進肝癌細胞凋亡。以上研究表明，MARCH1在卵巢癌和肝癌中具有促癌作用。

與MARCH1 在卵巢癌和肝癌中的作用相反，MARCH1 作為miR-653 的下游靶標，在膀胱癌中低表達并抑制腫瘤的增殖，ciRs-6 通過海綿吸附miR-653 提高MARCH1 的表達水平來抑制膀胱癌的生長［7］，表明MARCH1在膀胱癌中具有抑癌作用。

2 MARCH2在腫瘤中的作用

MARCH2 作為首個被鑒定為可能與病毒免疫逃逸有關的新型泛素連接酶家族成員，主要在囊泡運輸中起作用。

自噬是一種主要的細胞降解途徑，其在腫瘤發展的不同階段發揮不同的作用，一方面自噬可通過誘導腫瘤細胞凋亡抑制腫瘤的生長，另一方面自噬通過降解和再利用各種細胞營養物質促進晚期惡性腫瘤的生長。XIA 等［8］報道，MARCH2 參與了自噬的調控，MARCH2 基因敲除介導的自噬可以發揮抗腫瘤活性，其機制是通過PIK3CA/AKT/MTOR 途徑發揮作用。MARCH2除了RING-CH 結構和TM 跨膜結構域之外，還有PDZ結構域。研究發現，MARCH2與囊性纖維化跨膜電導調節劑因子（CFTR）相互作用需要PDZ 結構域［9］。CFTR 可以作為氯離子的通道對其他運輸途徑進行調節，CTFR 缺陷通過活性氧（ROS）/TG2/BECN1 介導的自噬抑制作用誘導囊性纖維化中聚集體的形成和肺部炎癥。MARCH2促進CTFR 的泛素化降解并抑制CTFR 介導的腫瘤細胞自噬，提示MARCH2 可能作為自噬的負調節因子在腫瘤中發揮作用。MARCH2 主要分布在內質網，內質網應激也是調控自噬的通路之一。研究發現，結腸癌中MARCH2通過內質網應激調控自噬［9］，沉默MARCH2 通過ATF4/CHOP/TRIB3/AKT/MTOR信號軸最終促進自噬的發生。

除此之外，MARCH2 在胃癌組織中表達陽性率明顯高于正常黏膜組織，而且MARCH2 的表達與腫瘤分化程度、浸潤深度、淋巴結轉移等臨床病理特征有相關性［10］，提示MARCH2 可能是胃癌的一個治療靶標分子。根據ONCOMINE 癌癥微陣列數據庫，MARCH2 在膀胱癌、前列腺癌和結腸癌中低水平表達，而在黑色素瘤中高表達，但還需要實驗進一步驗證其功能。

3 MARCH3在腫瘤中的作用

MARCH3 在氨基酸水平上與MARCH2 具有高度一致性，其具有PDZ 結構域，在囊泡運輸中發揮重要作用。現有文獻并無MARCH3 在腫瘤方面的研究。

4 MARCH4在腫瘤中的作用

MARCH4 與MARCH9 高度同源，其在免疫系統中發揮重要的調節作用，但并未發現其在腫瘤中的作用機制。

5 MARCH5在腫瘤中的作用

MARCH5 具有四個跨膜結構域，是一種主要位于線粒體外膜的E3 泛素化連接酶。MARCH5 在所有組織中都有表達，在B細胞、支氣管上皮細胞和甲狀腺中高表達。MARCH5 通過調節線粒體融合蛋白1（MFN1）、線粒體融合蛋白2（MFN2）、Drp1 的活性，在控制線粒體形態和運輸中具有至關重要的作用。

研究發現，MARCH5 在卵巢癌組織中的表達明顯上調［11］，MARCH5 能夠調節卵巢癌細胞的自噬、遷移和侵襲，其作用是通過TGF-β1/Smad2/3 途徑介導的，提示MARCH5 可能是卵巢癌的候選癌基因之一，是卵巢癌治療的潛在靶標。對宮頸癌的研究發現，MARCH5 在宮頸癌組織中的表達較正常組織升高，且與分級存在相關性，MARCH5 參與了宮頸癌細胞的增殖、遷移和侵襲過程［12］。

Drp1、PGAM5 和Bax 都是線粒體相關蛋白，能夠調控腫瘤的生長和凋亡。下調MARCH5 表達后，Drp1 表達下降，PGAM5 和Bax 表達上升，提示其可能通過調控線粒體相關蛋白參與腫瘤細胞的惡性生物 學 行 為。TANG 等［13］發 現，在 乳 腺 癌 中，與MARCH5 低表達患者比較，MARCH5 高表達患者的生存率明顯降低；MARCH5 主要通過誘導細胞周期G1期向S 期轉變來促進乳腺癌細胞的生長。miR-30a 可抑制MARCH5 促進的乳腺癌細胞的生長和轉移，MARCH5 的致癌作用主要是線粒體裂變增加和ROS產生介導的。另有研究發現，在鼻咽癌中，miR-373通過靶向MARCH5可發揮抑制腫瘤的作用。

由上可見，MARCH5 主要是通過線粒體途徑調控腫瘤生長、轉移和侵襲。

6 MARCH6在腫瘤中的作用

MARCH6 主要定位在內質網。MARCH6 是膽固醇合成和脂質代謝的關鍵調節因子，可通過靶向羥甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶和角鯊烯單加氧酶降解來抑制膽固醇合成，同時在控制肝細胞膽固醇穩態中具有多方面作用。

膽固醇積累是前列腺癌的標志，前列腺癌細胞利用膽固醇進行細胞膜、器膜合成，加速細胞周期進程，促進致癌信號轉導途徑的激活和自分泌雄激素信號傳導。因此，消除膽固醇蓄積是治療前列腺癌的目標之一。通過對數據庫中原發性前列腺癌患者的數據分析發現，MARCH6 與雄激素受體基因表達呈顯著正相關。MARCH6 能夠抑制膽固醇合成途徑，Sp1 作為MARCH6 的轉錄調節因子在轉錄水平調控MARCH6 表達。MARCH6 在前列腺癌中可能作為一種抑癌基因通過抑制膽固醇合成進而抑制前列腺癌的發生發展［14］。還有研究發現，慢病毒沉默MARCH6 基因可以抑制乳腺癌細胞增殖，引起細胞周期G1期阻滯，在乳腺癌中發揮促癌作用。在其他腫瘤中并無MARCH6的相關研究進展。

7 MARCH7在腫瘤中的作用

MARCH7 在神經元、干細胞和淋巴細胞中高表達，在T細胞增殖和神經元發育中起關鍵作用。

HU 等［15］報道，MARCH7 在卵巢癌中高表達，與卵巢癌的發生和轉移有關；進一步研究發現，miR-101 與MARCH7 基因的3"UTR 區有潛在的結合位點，miR-101 通過調控MARCH7 來調控卵巢癌細胞的增殖、遷移和侵襲。MARCH7 可以充當內源性RNA，通過與miR-200a 競爭來調節自噬相關基因7（ATG7）的表達來參與細胞自噬活動。MARCH7 還可促進TGF-β 介導的卵巢癌自噬，抑制TGF-β/Smad2/3 信號途徑，下調MARCH7、AYG7 的表達。可見，TGF-β/Smad2/3/MARCH7/ATG7形成反饋回路調節卵巢癌的自噬。

在宮頸癌組織中，MARCH7 表達異常高于正常宮頸組織，沉默Hela細胞中MARCH7的表達會導致細胞增殖和侵襲減少。研究表明，MARCH7 可調節VAV2/RAC1/CDC42 信號通路的活性［16］。VAV2 是鳥嘌呤核苷酸轉化因子家族成員之一，對腫瘤的生長、新生血管形成和轉移具有重要作用。VAV2 是RAC1 和CDC42 的激活劑，VAV2/RAC1 途徑通過控制局灶性黏附激酶活性來調節癌細胞的黏附。沉默MARCH7 可抑制VAV2、RAC1、CDC42 表達，因此推測MARCH7 可能是宮頸癌的致癌基因之一，是宮頸癌治療的潛在靶點。

子宮內膜癌是婦科常見腫瘤之一，癌組織中MARCH7 高表達與不良預后呈正相關，MARCH7 通過Snail 介導的EMT 促進侵襲和轉移，同時MARCH7 被鑒定為miR-27b-3p 的靶標分子，miR-27b-3p 通過MARCH7 調控子宮內膜癌的遷移和侵襲。研究提示，miR-27b-3p/MARCH7/Snail信號軸參與了子宮內膜癌的生長和轉移。

由此可見，MARCH7 在婦科腫瘤中的地位非常重要，它通過各種機制參與婦科腫瘤的發生發展，可能作為婦科腫瘤的潛在治療靶點。

8 MARCH8在腫瘤中的作用

MARCH8 是第一個被發現的哺乳動物MARCH蛋白，MARCH8 過表達下調多種免疫蛋白，包括MHC-Ⅱ、B7-2、TfR、CD166等。

KUMAR 等［17］使用cDNA 芯片將MARCH8 鑒定為食管鱗狀細胞癌的差異表達基因之一。實驗證明，食管鱗狀細胞癌中的MARCH8 mRNA 表達顯著增加，沉默MARCH8 表達可抑制細胞增殖、遷移和侵襲，并誘導凋亡。研究發現，MARCH8 還參與了胃癌順鉑耐藥的過程，耐順鉑的人胃癌細胞（BGC823 和SGC7901）對腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體（TRAIL）表現出高敏感性的死亡受體4（DR4）［18］。JWA是促進順鉑誘導的胃癌細胞凋亡的分子，它通過上調MARCH8 促進DR4 的泛素化降解，降低胃癌細胞中TRAIL 的敏感性。但是在獲得順鉑耐藥的GC 細胞中，JWA 表達降低導致MARCH8 表達下調，抑制了DR4 的泛素化，從而賦予了更穩定的DR4 表達，增強了順鉑耐藥胃癌細胞對TRAIL 的敏感性。YIN 等［19］發現，敲低MARCH8通過PI3K 和β-catenin 信號通路可降低胃癌細胞的活力并誘導其凋亡；基于MARCH8 在食管癌和胃癌中的上述作用，MARCH8 是否在消化道腫瘤方面作為一種致癌基因還需進一步探索。

MARCH8 也參與了其他腫瘤的發生發展。在婦科腫瘤中，MARCH8 介導的TRAIL 受體1 下調可抑制乳腺癌細胞凋亡；參與宮頸癌細胞的增殖、遷移和侵襲；通過Wnt/β-catenin 途徑促進卵巢癌的惡性生物學行為。在神經膠質瘤中，miR-199a-5p表達下降；MARCH8 過表達能部分逆轉miR-199a-5p 對膠質瘤細胞的抑癌作用，提示MARCH8 在膠質瘤中可能促進腫瘤的生長。然而MARCH8 在非小細胞肺癌（NSCLC）中作用與其他腫瘤相反，MARCH8 在NSCLC 組織中表達下降，MARCH8 過表達通過PI3K/mTOR 信號通路抑制NSCLC 細胞的增殖和轉移［20］。以上研究表明，MARCH8 在腫瘤發生發展中起重要作用，但其機制并不明確，仍需繼續研究。

9 MARCH9在腫瘤中的作用

MARCH9 主要在淋巴細胞中表達，定位于溶酶體和高爾基體。

研究發現，與正常肺組織相比，MARCH9 在肺腺癌腫瘤組織中下調，與淋巴結轉移密切相關，而且MARCH9 是肺腺癌的獨立預后生物標志物。細胞間黏附分子1（ICAM-1）參與T 細胞活化和活化淋巴細胞的跨內皮遷移過程中免疫突觸的形成，具有致癌作用。MARCH9 過表達會導致ICAM-1 表達降低，導致ICAM-1 在溶酶體中降解。在肺腺癌中，MARCH9 與ICAM-1 相互作用，MARCH9 過表達減弱了ICAM-1 的表達，抑制腫瘤的遷移和侵襲，但對細胞周期和凋亡無明顯影響［21］。這提示MARCH9通過下調ICAM-1信號轉導來抑制腫瘤進展，該研究有助于指導肺腺癌患者的靶向治療策略。

10 MARCH10在腫瘤中的作用

MARCH10 在男性和女性生殖器官中表達，通過調節精子鞭毛的形成和維持，參與精子的發育過程。關于MARCH10 在腫瘤中的作用目前尚無報道。

11 MARCH11在腫瘤中的作用

MARCH11 與MARCH4、MARCH9 密切相關，主要作用與精子發生有關。但是在一項新型的癌癥特異性甲基化基因組研究中，MARCH11 基因的啟動子甲基化有潛力作為NSCLC 檢測的生物標志物用作預測預后［22］，其具體的分子機制還需進一步探索。

MARCH 家族蛋白是各種細胞生理過程的重要分子，從基本的抗原提呈到線粒體裂變運輸、脂質合成分解、精子發生等都有MARCH 蛋白的參與。總體來說，MARCH 蛋白在腫瘤方面的研究較少，盡管很多文獻表明MARCH 蛋白在腫瘤發生發展中具有重要作用，但是研究并未深入。腫瘤的形成、發生和轉移是一個非常復雜的過程，MARCH 蛋白未來的研究工作應集中在發揮作用具體的底物、結合伴侶、轉錄調控和翻譯后修飾等方面，這些問題的進一步研究將幫助我們更深入地了解MARCH 蛋白在腫瘤生理和病理過程中的作用機制。