非小細胞肺癌中泛素特異性蛋白酶10及真核翻譯起始因子4G1的相關研究進展

徐 芮，徐增光，張志文，高達程，石武祥

（1.桂林醫學院公共衛生學院，廣西 桂林 541199；2.上海同濟大學醫學院上海東方醫院轉化醫學研究中心，上海 200120；3.錦州醫科大學，遼寧 錦州 121000；4.桂林醫學院人文與管理學院，廣西 桂林 541199）

肺癌（lung cancer）是最常見的肺部原發性惡性腫瘤，其中非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）發病率高達80%。NSCLC 最常見的類型為腺癌，其細胞常含粘液導致局部浸潤，血液轉移早發，而75%的NSCLC 患者診斷時已為中晚期[1]，生存率極低，醫療費用昂貴，使得NSCLC 早期診斷成為亟待攻克的一大難題。當前臨床對NSCLC 仍較多聚焦于晚期治療方案，早期診斷標志物存在很大的探索空間，而癌癥通路因子是生物標志物研究中的關鍵。其中，關于泛素特異性蛋白酶10（ubiquitinspecific protease 10，USP10）、真核翻譯起始因子4G1（eukaryotic translation initiation factor 4 gamma 1，EIF4G1）存在很大的潛在價值。本文主要對EIF4G1和USP10 近幾年腫瘤相關研究進展進行綜述，以期為肺癌生物標志物的進一步研究奠定基礎。

1 USP10 生物學功能對NSCLC及多種腫瘤的影響機制

1.1 USP10的NSCLC 腫瘤相關功能特性 腫瘤分子標志物是提示腫瘤存在的信號，一般在某種腫瘤組織中的含量大大超過對應的正常組織從而指示該腫瘤的發生，可用于后續診斷、治療及預后評估。若對分子標志物傳遞的信號加以重視，可以更快發現腫瘤，也可通過涉及的分子機制或信號通路調控腫瘤的發生發展。USP10 特征之一是在癌組織和癌旁組織中的表達差異。與肺癌的癌旁正常組織相比，NSCLC 細胞系和原代組織中USP10的表達量明顯減少。USP10的重新表達抑制了NSCLC 增殖和遷移，敲除USP10 后可觀察到NSCLC 細胞增殖和遷移增強，重新表達USP10 后再次抑制NSCLC 細胞活性[2]。相似的，在宮頸鱗狀細胞癌中，USP10 蛋白表達量比正常鱗狀上皮組織低，且與宮頸鱗狀細胞癌的臨床分期、浸潤深度呈負相關，與P53 蛋白表達量呈正相關[3]。就宮頸鱗狀細胞癌而言，腫瘤組織中USP10 表達量變化與其惡性程度相關，普遍認為USP10 參與了腫瘤的進展，且P53 可能為信號通路的一環。

USP10 另一特征在于復雜的生物學功能，其中備受關注的是去泛素化。泛素是蛋白質降解的提示信號，泛素化通過多酶級聯反應結合泛素于靶蛋白，對基因表達、信號傳導等存在重要調節作用，是常見的可逆的蛋白質翻譯后修飾。顧名思義，去泛素化是通過特殊的酶分離泛素和靶蛋白，是泛素化的逆向調節。二者共同參與維持正常和病理條件下蛋白質半衰期、蛋白質活性和蛋白質定位的穩定[4]。USP10 屬于去泛素化酶（DUB），主要定位于細胞質，對翻譯后轉移至細胞質的蛋白發揮去泛素化的功能，如P53、Notch/SIRT6[5]、Beclin1 和Vps34[6]等 蛋白。DUBs 是龐大的酶家族，泛素特異性肽酶（USPs）是最大分支，USP10 作為重要一員調節了多種細胞過程，包括細胞周期、凋亡、自噬調節、泛素回收、DNA 損傷修復、應激顆粒形成等。此外，USP10 也充當腫瘤抑制因子或致癌基因，在神經退行性疾病和傳染病中起重要作用。

1.2 USP10 通過調控P53 參與腫瘤信號通路 P53是抑癌因子，其編碼的蛋白質有轉錄因子的功能，可調控下游靶基因。如P53 通過作用于CDK 抑制因子p21、凋亡先導因子PUMA 和Bax、糖酵解調節因子TIGAR 和AMPK 分別調節細胞周期G1阻滯、細胞凋亡、能量代謝、細胞自噬[7-9]等轉錄因子依賴性功能。此外，P53 通過蛋白互作調控細胞凋亡，在核中與Mdm2 相互作用，被泛素化后轉移至細胞質后降解。USP10 是P53 穩定性的重要調節劑，在未受應激的細胞中，USP10 去泛素化可以抵消Mdm2的作用，增強野生型P53的功能并抑制細胞增殖；在發生DNA 損傷時，USP10 會易位到細胞核中使P53去泛素化，使P53 回到細胞核，修復依賴于P53的DNA 損傷。但超50%的惡性腫瘤會發生P53 基因突變，USP10 對突變型P53 細胞有促進增殖的作用[10,11]。可見，對于不同類型的P53，USP10 將表現抑癌促癌的不同作用，如作用于野生型P53 時，USP10主要發揮抑癌因子的功能，反之則促癌[12,13]。

USP10 對P53的調節也與其他分子連結緊密。如USP10 去泛素化自噬關鍵調節因子BECN1 穩定Vps34 復合物，USP10 與Vps34 復合物相互調節。Vps34 復合物不同組分間的表達量呈一致性改變[14]。因此，Vps34 復合物對USP10 穩定性存在逆向調節，Vps34 復合物也可通過USP10 調節P53 蛋白水平，三者組成了相互調控的三角關系。

在NSCLC 中，Hu C 等[15]在癌癥基因組圖譜（TCGA）數據庫中發現，高水平USP10 與突變型P53的NSCLC 總體生存率較差存在相關性，但與野生型P53 無關。同樣地，USP10的遺傳耗竭或藥理學抑制，顯著抑制了缺乏野生型P53的肺癌異種移植物的生長，并使其對順鉑敏感，而USP10 與致癌蛋白組蛋白去乙酰化酶6（HDAC6）互作。在無效P53的USP10 敲低的NSCLC-H1299 細胞系中，重新引入USP10 或HDAC6 會導致順鉑耐藥，因此證明了存在“USP10-HDAC6-順鉑抗性”軸。同時，USP10 和HDAC6的表達量在NSCLC 患者樣本中呈正相關。USP10mRNA的高表達與NSCLC的低總體生存率在一組鉑類化療晚期NSCLC 患者中存在相關性，USP10 可以提示缺乏野生型P53的肺癌患者對鉑類療法敏感，即USP10 可能成為預測患者對鉑類反應的潛在生物標志物。

2 EIF4G1的功能研究

2.1 EIF4G1 對PD的作用機制 EIF4G1 是翻譯起始因子復合物EIF4F的組成蛋白之一，是作用廣泛的支架蛋白，對翻譯起重要作用。其主要參與蛋白質合成的初始步驟，將mRNA 募集到核糖體上，也與其他翻譯起始相關因子結合使之發揮各自的作用。如EIF4G 與ATP 依賴性RNA 解旋酶真核翻譯起始因子4A（EIF4A）的結合增強了EIF4A 在溶液和擁擠環境中的活性[16]。但對EIF4G1的功能研究尚存在爭議。有研究最初在多代家庭中發現EIF4G1 罕見突變與帕金森病（PD）的風險增加有關。Deng H 等[17]研究發現EIF4G1 變異與常染色體顯性PD（PARK18）相關，功能研究顯示這些變體可能損害細胞對壓力的快速動態反應能力從而參與PD的病程發展，表明EIF4G1 對PD的致病性有一定的影響，但仍需不同來源的大樣本患者進一步研究。但后續研究發現，在EIF4G1 和DNAJC13、UCHL1 等類似基因座中涉及的罕見變異很少，并在隊列中產生了矛盾的結果。Saini P 等[18]對來自3 個不同隊列的2408 例PD 患者和3444 例對照者使用分子倒置探針進行了全面測序、負荷分析和優化序列核關聯測試，多重比較校正后，發現無基因與PD 之間存在顯著關聯。Huttenlocher J 等[19]在龐大的受試群體中也發現EIF4G1 突變與PD 無關。Nichols N 等[20]的研究數據同樣不支持EIF4G1 作為高風險PD 基因座。總之，EIF4G1 對PD的作用仍存在爭議，關于EIF4G1的研究也出現停滯。

2.2 EIF4G1 功能與NSCLC及多種腫瘤的關系 研究認為，EIF4G1 功能與NSCLC及多種腫瘤相關。與相應的正常組織相比，EIF4G1 在肺鱗狀細胞癌、乳腺癌等惡性腫瘤中的表達量均明顯增高[21]。如在卵巢癌組織中，EIF4G1的表達顯著增高，且與卵巢漿液性癌的不良預后密切相關[22]。約50%的肺癌中均檢測到染色體3q27的非正常擴增。二者共同提示了EIF4G1 不僅促進蛋白翻譯，與腫瘤的發生進展也密切相關，還有望成為NSCLC的潛在分子標記物。Hu M 等[23]在探索長鏈非編碼RNA 尿路上皮癌相關因子1（lncRNA UCA1）的作用及其在前列腺癌（PCa）放射抗性中的潛在機制的研究中發現，EIF4G1的表達與UCA1 有關。多項研究發現[24-27]，UCA1 可以使多種miRNA 調控RNA 分子，如miR-124、miR-200c、miR-185-5p、miR-135a 和miR-145-5p。因此，研究人員假設UCA1 可能通過抑制miRNA 功能來調節EIF4G1的表達，結果顯示miR-331-3p 可能是UCA1的潛在靶標，而EIF4G1 具有miR-331-3p的結合位點[28]。在野生型UCA1 組中，可以通過miR-331-3p模擬處理抑制熒光素酶活性，但在突變序列中未觀察到變化，表明UCA1 與miR-331-3p 結合。此外，在PCa 組織中，miR-331-3p的表達與UCA1 水平或EIF4G1 水平呈負相關，并在抗miR-331-3p 成功恢復了表達，表明UCA1 通過靶向miR-331-3p 調節EIF4G1的表達，EIF4G1 在PCa的作用通路中存在調控作用。

Ryu I 等[29]發現，miRNA 與互補的靶mRNA 結合將核糖核蛋白復合物募集到mRNA 是由EIF4G1 調控的，其通過促進Ago2 與帽結合復合物的結合參與了miRNA 介導的轉錄后基因沉默。Ramírez-Valle F等[30]研究發現，EIF4G1的消耗會降低細胞蛋白質的合成并導致營養缺乏或蛋白激酶mTOR的抑制，進而損害細胞活性，促進自噬。EIF4G1的表達減少選擇性地抑制細胞生長相關的mRNA 翻譯，使分解代謝途徑因子增加。其他EIF4G 家族成員的并未發現類似結果，這提示高水平EIF4G1 可能特異性地增加腫瘤細胞的增殖。楊磊[31]探索了應激EIF4G1 對無義介導的mRNA 降解（NMD）及自噬的調控作用，結果顯示饑餓應激的細胞中EIF4G1的表達減少后，細胞自噬增強，能量循環增加，幫助細胞應對環境刺激，同時NMD 活性抑制，抗應激因子表達增加，細胞應激緩和，增強的自噬進一步抑制EIF4G1 表達，表示EIF4G1 調控了NMD及細胞自噬，提示其對腫瘤細胞的調控可能存在相似的模式。

3 EIF4G1 或與USP10 共同作用于NSCLC

Del Valle L 等[32]根據EIF4G1 在多種癌癥中過度表達的現象，對其在NSCLC 發病機制、免疫調節功能中的臨床相關性和治療潛力進行了深入研究，發現EIF4G1 在NSCLC 組織中的表達水平遠高于鄰近或正常肺組織，并與NSCLC 患者的生存顯著相關，EIF4G1 與免疫檢查點分子（如NSCLC 中PD-1）具有顯著關聯。EIF4G1 小分子抑制劑也對NSCLC發揮明顯的抑制作用。蛋白質陣列結果進一步確定了NSCLC 細胞中存在由EIF4G1 控制的蛋白質特性，這是EIF4G1 首次被證明對NSCLC的免疫調節功能、臨床相關性和治療潛力，提示EIF4G1 將是極具前景的肺癌生物標志物。通過免疫共沉淀和TAP-MS 分析，EIF4G1 被發現為USP10的互作蛋白，而USP10 調節P53 依賴的下游功能。可以推測，EIF4G1 與USP10及P53 之間的關系很可能存在NSCLC 相關的信號通路，即EIF4G1 很可能與腫瘤明星因子USP10 相互調控，并共同參與了NSCLC及多種腫瘤的發生發展，這將是NSCLC 相關腫瘤機制研究的一條新思路。

4 展望及總結

尋找新的腫瘤分子標志物推動肺癌早期診斷的發展是防治肺癌的根本方法，不僅是基礎研究中腫瘤機制新的突破口，也是預防與臨床醫療更快更早開展應對措施的預警信號。腫瘤通路的明星因子USP10，在腫瘤發生機制中與眾多因子存在密切的相互作用；EIF4G1 在NSCLC 中高表達，且已被證明與USP10 存在相互作用。不僅如此，EIF4G1 與USP10 在肺癌和癌旁組織中的表達存在顯著差異，這提示可能存在肺癌發生機制的新的分子通路。EIF4G1 有望成為普遍認可的肺癌生物標志物，在肺癌的早發現、早診斷和早治療中發揮指示作用，給肺癌尤其是NSCLC 患者帶來新的曙光。EIF4G1 與USP10 是否可以作為肺癌的早期診斷的重要指標將是今后研究的熱點問題。但目前EIF4G1的相關研究仍未引起較大的關注。

EIF4G1 作為潛在腫瘤尤其是NSCLC的分子標志物，是極有發展前景的。后續研究需要進一步證明其對于NSCLC及同類腫瘤是否具有優良的早期診斷相關的靈敏度和特異度，這將為腫瘤早篩提供新的指標。應考慮其是否存在器官特異性，可以發揮腫瘤定位的作用；是否存在與腫瘤體積或臨床分期的相關性、判斷腫瘤的預后；考慮其半衰期情況，可以實時檢測腫瘤的動態變化，監測腫瘤的治愈、復發和轉移；尋找精密度高、準確性高和操作方便的測定EIF4G1的方法。普遍認可的肺癌生物標志物，配合形態學分析，臨床預后分析甚至細化至單細胞分型，最終對一定數量臨床病例的驗證，才是EIF4G1 和USP10 在USCLC及相關腫瘤中的完整價值，進而實現基礎研究向臨床研究的轉化。