三基序家族蛋白在肝細胞癌中的研究進展

劉國滿,韋花媚,浦澗

(1.右江民族醫學院附屬醫院a.肝膽外科,b.臨床病理與診斷研究中心,廣西百色 533000;2.右江民族醫學院研究生學院,廣西百色 533000)

原發性肝癌是中國主要的惡性腫瘤之一,其發病率和病死率分別名列我國第四位和第二位。其中,肝細胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是原發性肝癌中最常見的病理類型,占75%～85%[1]。盡管肝癌的臨床治療已經取得了重大進展,如肝切除術、肝移植、介入治療和化學治療,但HCC患者的預后仍然極差[2]。因此,探尋更為精準而高效的診療方案亟待解決。近年來,愈來愈多的證據表明三基序家族蛋白(tripartite motif,TRIM)在惡性腫瘤疾病中起到重要作用,隨著研究的不斷深入,其在HCC中的作用機制也不斷被揭示。TRIM有望成為HCC潛在的治療靶點。現就TRIM在HCC中的研究進展作一綜述,為在HCC中的深入研究提供文獻參考。

1 TRIM概述

TRIM蛋白最早由REDDY在非洲爪蟾細胞中發現,并命名為非洲爪哇核因子7[3]。TRIM蛋白是一種家族蛋白,目前在人類及直系同源物中已發現80多種,其存在于幾乎所有真核多細胞的動物體內[4]。WU等[5]通過研究將TRIM28、TRIM37、TRIM45和TRIM59確定為調節HCC的TRIM家族高級成員。之后,越來越多的研究表明TRIM與HCC的發生發展密切相關。

1.1 TRIM的結構隨著研究的不斷深入,TRIM的結構已被闡明,從N端到C端依次為鋅-指結構域、一個或二個B盒結構域、螺旋-螺旋結構域和可變的C-末端,因此又被稱為RBCC家族[6]。鋅-指結構域由半胱氨酸和組氨酸獨特的線性排列構成,大部分始于氨基端的10～20個氨基酸殘基,能夠介導多種底物和自身泛素化[7-8]。目前已發現的TRIM中有8個是不含RING結構的,分別是TRIM14、TRIM16、TRIM20、TRIM29、TRIM66、TRIM70、TRIM76和TRIML2[9]。B-box結構域包括B-box1和B-box2,其與鋅離子結合的氨基酸殘基分別是Cys和His。此結構域的具體功能尚不完全明確[10]。卷曲螺旋結構域介導TRIM家族成員和其他蛋白質之間的同聚和異聚相互作用,還定義了特定的亞細胞定位[11]。此外,TRIM后面通常具有復雜的C端結構域,其為基因家族劃分為不同的亞群提供了基礎,最終將其劃分成十一個亞家族(C-Ⅰ～C-Ⅺ),且已知C-Ⅳ亞家族包括33個TRIM蛋白,能產生所有主要的泛素修飾,是最大的TRIM亞群[12]。

1.2 TRIM的生物學功能蛋白質在翻譯后進行修飾,泛素化是其中一種重要的修飾方式。泛素化通過激活(E1)、結合(E2)和連接(E3)酶進行一系列酶促反應,從而調節細胞內蛋白質的激活和降解,達到維持細胞穩態,進而保障生命活動[13]。大部分TRIM具有E3泛素連接酶活性。E3泛素連接酶不僅可以特異性識別底物蛋白,而且能將底物蛋白與E2泛素結合酶連接起來。TRIM參與細胞的多種生物學過程,如細胞增殖、細胞分裂、腫瘤疾病的轉化、細胞代謝的調節、染色質狀態的改變、調節基因轉錄、翻譯后修飾等[14]。此外,TRIM家族還參與了癌癥、神經精神疾病、炎癥性疾病、染色體異常發育疾病及傳染病的發生和發展[15]。

2 TRIM在HCC中的作用

2.1 TRIM與HCC增殖肝癌細胞過度增殖是HCC的一個重要特征,也是HCC的研究重點。目前,研究發現許多TRIM成員參與HCC的增殖過程。余慶等人[16]發現,TRIM5α可抑制人肝癌細胞的增殖,促進其凋亡并抑制體內成瘤。HUANG等[17]也發現,TRIM3通過將細胞周期阻滯在G0/G1期來抑制細胞增殖,從而抑制肝癌發展。但近年來,更多學者研究發現,TRIM在HCC中有促進其增殖的作用。苑偉等人[18]通過免疫組織化學和細胞克隆法檢測發現,敲低TRIM28可以顯著下調β-catenin的蛋白水平,且對Hep3B肝癌細胞的增殖起到抑制作用,從而證實了TRIM28可促進Hep3B肝癌細胞增殖。在另一項研究中,伍雋華等[19]還發現TRIM47通過促進肝癌細胞增殖使得肝癌患者的預后變差。此外,徐小杰等[20]也發現TRIM59在HCC中明顯高表達,并且促進HCC細胞增殖。以上研究表明,TRIM對肝癌細胞的增殖具有雙重作用,其作用機制尚不完全明確。

2.2 TRIM與HCC轉移轉移是指癌細胞在遠離其起源器官的器官中生長,是癌癥最致命的表現。上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)可以促進HCC的進展和復發,也是HCC轉移和早期復發的關鍵步驟[21]。大量研究表明TRIM與HCC的轉移、侵襲密切相關。LI等[22]發現過表達的TRIM55導致E-cadherin的高表達和Vimentin及MMP2的低表達,從而抑制肝癌細胞的轉移。然而,更多研究發現TRIM家族在HCC轉移中起到促進作用。ZHANG等[23]研究發現敲低TRIM11可使E-cadherin表達增加、Vimentin和N-cadherin表達減少,進而抑制肝癌細胞的遷移和侵襲。另一項研究中,張旭等人[24]發現,敲低TRIM28對肝癌細胞HepG2和HCC LM3的侵襲及遷移能力具有顯著抑制作用。同樣,ZHANG等[25]也發現TRIM66在HCC中顯著高表達,且與HCC患者的腫瘤分期呈正相關。進一步探究發現,TRIM66通過降低E-cadherin的表達,促進EMT,從而促進HCC的惡性進展。

2.3 TRIM與HCC化療耐藥HCC具有先天性耐藥的特點,并且普遍對放化療不敏感。盡管不同的化療藥物應運而生,但化療耐藥仍然是HCC治療失敗的重要因素。研究表明,隨著療程和治療時間的延長,絕大多數HCC患者會產生化療耐藥,導致預后非常差[26]。HCC的化療耐藥過程很復雜,根據大量研究結果,我們發現TRIM通過不同的機制參與HCC的化療耐藥。過表達的TRIM32可以加速G1-S期的轉變,誘導HCC患者對奧沙利鉑產生耐藥[27]。TAN等[28]發現TRIM37在HCC組織和細胞系中均呈高表達,尤其在對索拉非尼耐藥的HCC患者中。進一步探究發現TRIM37通過增強AKT活性和磷酸化水平,激活AKT信號傳導,從而增強HCC細胞對索拉非尼的耐藥性,相反,抑制TRIM37表達可增加HCC細胞對索拉非尼的敏感性。另一項研究中,YUAN等[29]發現,通過敲低TRIM25可以增強表柔比星對磷酸酶、張力蛋白同源物和磷酸化的影響,從而增加HCC細胞對表柔比星的敏感性。此外,FAN等[30]也發現敲低TRIM62可通過抑制核因子-κB的表達,從而抑制HCC細胞增殖、侵襲和轉移,并且使其對索拉非尼更敏感。綜上所述,TRIM通過不同的信號通路機制參與HCC細胞的化療耐藥過程。盡管近年來TRIM在HCC中的研究愈來愈多,但是臨床上耐藥性的有效策略仍有待進一步探究。我們需要更加充分了解化學耐藥性背后的分子途徑,以設計更好的治療方法造福HCC患者。

3 TRIM在HCC發生發展中的相關信號通路

3.1 TRIM通過調控p53促進HCC發生發展p53是一種關鍵的腫瘤抑制因子,也是許多相關分子級聯反應的中心效應物。楊洲等[31]通過生物信息學分析認為TP53在HCC中顯著高表達,且其表達水平與HCC患者預后密切相關。研究表明TP53基因無突變和低表達對患者預后相對更好。涂開峰[32]通過實驗研究發現p53基因突變率在HCC中可高達50%,并且實驗結果提示p53基因的突變與HCC轉移密切相關。絕大多數的TRIM通過與p53及其信號通路的相互作用來促進HCC的進展。研究表明,上調TRIM31能夠誘導TSC1-TSC2復合物的泛素化,并通過p53-AMPK途徑在肝癌進展中發揮促癌作用[12]。另一項研究發現,TRIM59在HCC中呈高表達,通過降低p53蛋白表達水平,可以促進HCC細胞生長和轉移[33]。此外,GE等[34]根據癌癥基因組圖譜數據庫分析認為TRIM37在HCC組織中的表達高于正常組織,其機制主要是通過TRIM37與p53蛋白相互作用,誘導E3連接酶活性、泛素化和降解,進一步促進肝細胞癌的發生發展。通過以上研究,我們發現相當多的TRIM蛋白參與p53的調控,同時也被p53所調控。TRIM家族通過與p53蛋白的相互作用,從而促進HCC的發生發展。

3.2 TRIM通過調控NF-κB信號通路促進HCC發生發展核轉錄因子(NF-κB)在癌癥領域一直是研究的熱點。NF-κB家族在HCC發生發展中具有關鍵作用,其也是炎癥信號通路的重要成員[35]。TRIM能夠通過調控NF-κB信號通路促進HCC的發生和發展。NF-κB的異常激活可以加速HCC的惡化[36]。應漢寧[9]通過實驗發現TRIM59與PPM1B結合后能夠使PPM1B泛素化降解和IKKβ磷酸化,從而激活NF-κB信號通路,進而促進HCC發生與發展。另一項研究也發現TRIM44的高表達可以增強HCC細胞的侵襲和遷移能力,同時還可以通過加速NF-κB活化來增強HCC細胞對阿霉素的抵抗力[37]。此外,FAN等[30]研究還發現,在HCC中敲低TRIM62可以降低IKKβ磷酸化,增加IκBα水平,并下調細胞核中的NF-κB p65水平,從而導致Vimentin和N-cadherin水平明顯降低,E-cadherin水平升高,抑制HCC發生上皮間充質轉化。這也證實了TRIM62通過調控NF-κB信號通路促進HCC的發生發展。癌癥治療研究的熱點之一是終止NF-κB過度活化。上述研究表明TRIM可通過調控NF-κB通路促進HCC的發生發展。

3.3 TRIM通過調控其他信號通路促進HCC發展在約50%的HCC患者中可以發現異常激活的PI3K/AKT信號通路,并且該通路能夠促進HCC的發展[38-39]。研究發現TRIM家族與AKT信號通路聯系密切。YANG等[40]認為TRIM11與PHLPP1相互作用,通過去磷酸化抑制AKT信號通路的激活,從而促進HCC細胞增殖、遷移和侵襲。mTOR可以通過上游AKT經磷酸化后而激活,并且mTOR通路的激活與肝癌密切相關[41]。王夢林等[42]研究發現,在肝癌HePG2細胞中,過表達的TRIM47激活mTOR和Wnt信號通路,從而促進肝癌HePG2細胞的增殖與遷移。此外,AMPK、KEAP1-NRF2和雙特異性磷酸酶6(DUSP6)信號通路在HCC中也發揮著重要作用。ZHU等[43]研究發現TRIM24通過AMPK信號傳導促進HCC的發展。LIU等[44]還發現TRIM25通過靶向KEAP1-NRF2通路促進HCC的細胞存活和生長。此外,HU等[45]認為,過表達的TRIM7增強了DUSP6的多泛素化和降解,從而促進HCC細胞增殖。

3.4 TRIM通過調節Wnt/β-catenin信號通路抑制HCC發生發展Wnt/β-catenin是調節HCC發生和發展的主要信號通路之一,并參與HCC增殖、遷移和轉移[46]。大量研究表明TRIM通過Wnt/β-catenin信號通路來調節HCC的發生發展。FAN等[47]研究發現,TRIM66通過激活Wnt/β-catenin信號,在HCC中發揮促癌作用。然而,大多數TRIM在HCC中激活Wnt/β-catenin信號通路時更多的是充當抑癌因子。如XU等[48]研究發現TRIM29通過抑制Wnt/β-catenin信號通路,從而抑制肝癌細胞的增殖、遷移和侵襲。此外,YANG等[49]通過研究也發現,TRIM56在HCC中呈低表達,且與HCC的病理分期和預后密切相關。進一步研究發現,TRIM56通過抑制Wnt信號和靶向RBM24來減緩HCC的惡性發展。ZHANG等[50]也認為TRIM 21的高表達通過促進β-catenin泛素化和降解來抑制肝癌細胞的侵襲。在另一項研究中,TONG等[51]還發現TRIM36通過Wnt/β-catenin通路,激活細胞凋亡并抑制HCC細胞增殖、侵襲和遷移。以上研究說明Wnt/β-catenin信號通路與HCC增殖、侵襲和遷移密切相關,我們有望進一步研究該信號通路以尋找治療HCC的新治療靶點。

由此可見,在HCC中TRIM與多條信號通路密切相關。一方面,同一個TRIM成員可能直接或間接參與多條信號通路,既能夠作為癌基因又能作為抑癌基因。另一方面,一個信號通路可能受多個分子共同調節。我們只有充分了解TRIM家族的調控網絡,才能更好地尋找HCC的新診療方法。

4 展望

TRIM在HCC的增殖、轉移、耐藥中具有關鍵作用。其主要通過p53信號通路、NF-κB信號通路、Wnt/β-catenin信號通路和其他相關通路在HCC中發揮促癌或抑癌作用。目前,人們對TRIM的關注度越來越高,但其在HCC中的具體分子機制并未闡明。一些TRIM蛋白是HCC的獨立預后因素,表明它們在早期診斷、預后評估和臨床治療中的潛力。因此,深入研究TRIM的生物學功能及其機制,將為HCC的臨床診斷和治療提供方向。