TRIM家族在卵巢癌中的研究進展

李世穎 于 洋 韓鳳娟

卵巢癌是女性常見的惡性腫瘤之一,發生率僅次于宮頸癌及子宮內膜癌,呈逐年上升及年輕化趨勢。2020年全球范圍內,新增病例達31萬例,其中死亡病例達21萬例。在我國每年大約有5.2萬名婦女罹患卵巢癌,死亡者高達2.3萬例,其病死率居婦科惡性腫瘤之首[1～3]。由于發病隱匿,臨床表現不典型,在早期篩查和診斷上尚不完善,導致70%的患者在初診時已經是中晚期,而其5年生存率只有47%[4,5]。目前,卵巢癌標準的治療方案是最大程度癌細胞減滅術及鉑類-紫杉醇聯合化療[6]。隨著現代分子生物學技術的進步,分子靶向治療愈來愈成為研究的突破口,因此,為卵巢癌尋找治療與轉移相關分子靶標,已成為當前重要研究內容[7]。

三方基序 (tripartite motif,TRIM) 蛋白家族在調節細胞周期進程、凋亡、自噬、基因表達、染色質重塑、信號轉導和免疫應答中發揮著截然不同的生理和病理作用[8,9]。越來越多的研究證實,TRIM家族是一個進化快速蛋白家族,它可以通過多種途徑調節卵巢癌細胞中的相關基因,影響卵巢癌細胞的增殖、遷移、侵襲和耐藥性。本文就TRIM家族蛋白的結構以及在卵巢癌中潛在作用機制的發揮等方面,展開以下綜述。

一、TRIM家族概述

TRIM家族作為E3泛素連接酶家族的成員之一,其基因的總數與生物體的進化程度呈正相關,在進化越高等的生物中總體基因數量越多[14]。例如,在研究中發現,無脊椎動物黑腹果蠅中僅擁有7個TRIM基因,隨著脊椎動物的進化,出現了大規模的擴增,在小鼠、大鼠、狗、貓以及奶牛中具有60～70個TRIM基因[10]。而在人類中,目前已超過80個已知的TRIM基因,其中大約有20個基因關系到惡性腫瘤的發生、發展[11]。

TRIM家族蛋白的典型結構特征是“RBCC”,即從N端到C端依次為無名指區鋅-指結構域(RING-finger domain),1個或2個B-box結構域以及螺旋-螺旋結構域(Coil- Coil region)[12]。其中,鋅-指結構域,具有泛素連接酶催化活性的特征,可通過介導自身或者靶蛋白發生泛素化[13]。在卵巢癌中,TRIM家族蛋白通過其E3泛素連接酶活性,對泛素化進程進行修飾,活化或抑制多個信號途徑,調節多個關鍵蛋白和目標基因的表達,從而促進卵巢腫瘤的發生、發展。

二、TRIM家族蛋白在卵巢癌中的作用

卵巢癌的發生、發展是一個多通路、多靶點、多因素共同作用的復雜過程。隨著對TRIM家族的研究不斷深入,發現其通過其泛素-蛋白酶途徑,激活或抑制Akt/ ERK通路、Wnt/β-catenin通路、NF-κB通路以及p53通路等多信號通路,在卵巢癌細胞的增殖、遷移、侵襲以及對化療藥物的敏感度等多方面發揮重要的作用,作為促癌因子或抑癌因子影響卵巢癌的發生、發展全過程(圖1)。

圖1 TRIM蛋白參與卵巢癌發生、發展

1.TRIM家族蛋白對卵巢癌細胞增殖的作用:TRIM蛋白在卵巢癌細胞及腫瘤組織中均呈異常表達狀態,通過調控與卵巢癌細胞周期及增殖分化密切相關重要靶蛋白的表達,如細胞周期蛋白(Cyclin)、細胞周期蛋白依賴性激酶(CDK)、細胞周期蛋白依靠性激酶抑制蛋白(p21)以及腫瘤抑制因子(p53),從而在卵巢癌細胞的增殖生長方面發揮著關鍵作用。如研究發現,TRIM19蛋白在卵巢癌細胞SKOV3、A2780以及OVCAR3中均呈高表達;敲低TRIM19蛋白的表達可介導p53依賴的凋亡信號通路,促進周期調節因子Cyclin D、CDK2以及p21、p53、Bax凋亡蛋白的表達,顯著抑制SKOV3細胞的增殖生長,促進其凋亡[14]。王琪等[15]研究指出,TRIM19在卵巢癌患者組織樣本中亦呈現高表達,其通過上調p53,調控Cyclin B、CDK1、p21等因子的表達,抑制卵巢癌細胞的增殖狀態。邱馭旻[16]研究證實,TRIM50在卵巢癌組織中的表達水平與卵巢癌臨床分期和病理分級呈負相關;TRIM50顯著抑制卵巢癌細胞的增殖、克隆形成能力以及卵巢癌異種移植瘤的生長。此外,Song等[17]研究發現,非編碼RNA miR-5193通過靶向下調TRIM11的表達,誘導p53、p21等關鍵蛋白的表達,進而抑制卵巢癌細胞的增殖生長。

同時,TRIM蛋白通過調節促凋亡因子(caspase-3、caspase-7、Bax)、凋亡蛋白(Bcl-2)以及細胞程序性死亡因子(PDCD4),介導卵巢癌細胞凋亡,從而實現抑制卵巢癌細胞增殖的目的。而TRIM21被證實在多種癌癥的發生和發展過程中起到了重要的調控作用,特別是在腫瘤細胞的增殖、自噬方面[18]。如Sun 等[19]研究發現,TRIM21在卵巢癌組織及細胞中的表達水平較低;通過提高TRIM21蛋白的表達,能抑制caspase-3和caspase-7等促凋亡因子的表達,從而抑制卵巢癌細胞的增殖生長。此外,萬璐[20]研究發現,TRIM27與PDCD4在卵巢癌293T細胞中的表達存在共定位關系,并且TRIM27對PDCD4蛋白表達具有顯著的負調控作用;而PDCD4作為一個與凋亡相關的抑癌因子,TRIM27通過泛素-蛋白酶體途徑增加其降解,從而促進卵巢癌的增殖生長。

綜上所述,TRIM家族蛋白通過介導Akt/ ERK通路以及p53通路等多信號通路,調控相應通路中的關鍵蛋白、細胞周期調節因子以及凋亡蛋白的表達,從而在卵巢癌細胞增殖生長中發揮著重要的作用。

2.TRIM家族蛋白對卵巢癌細胞侵襲轉移的作用:TRIM家族中的多種蛋白通過介導相關信號通路的轉導,參與上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)調控過程,從而影響卵巢癌細胞侵襲與轉移。研究證實,TRIM44與多種人類惡性腫瘤的進展及預后相關。Zhu等[21]和Li等[22]研究證實,下調TRIM44的表達可通過降低TRIM44的表達而使E-鈣黏蛋白(E-cadherin)升高,使N-鈣黏蛋白(N-cadherin)和纖黏蛋白(fibronectin)的表達降低,減少EMT的發生,抑制卵巢癌細胞的侵襲和轉移能力。同時,Zhao 等[23]通過對25例卵巢癌患者的TRIM56轉錄水平與EMT過程中關鍵調節因子——波狀蛋白(Vimentin)表達的關系進行分析,證實了TRIM56與Vimentin表達在卵巢癌患者中呈負相關;下調TRIM56的表達,顯著抑制SKOV3人卵巢癌細胞中Vimentin的泛素連接酶的降解,參與調節EMT進程,從而促進卵巢癌細胞的侵襲與轉移。

TRIM家族蛋白通過介導FAK/Akt/MMP、NF-κB等多信號通路的轉導,調控基質金屬蛋白酶家族(MMPs)中重要成員MMP9的表達,從而降解腫瘤細胞外基質(ECM),破壞阻止卵巢癌細胞侵襲和轉移的屏障,影響著卵巢癌的侵襲、浸潤以及轉移。TRIM59被稱為MRF1(mouse ring finger protein 1),為1種表面分子,位于第3號染色體上,是TRIM超家族的C-Ⅺ亞家族成員之一,其生物學作用與腫瘤密切相關[24]。Zhang 等[25]研究發現,TRIM59在上皮性卵巢癌組織和細胞中均呈高表達狀態;沉默TRIM59蛋白的表達可以抑制FAK/Akt/MMP信號通路的轉導,下調p-FAK、Akt、p-Akt以及MMP9等關鍵蛋白的表達水平,進而降低卵巢癌細胞的侵襲、轉移能力。而Wang 等[26]和Qiu等[27]通過深入研究TRIM59促進卵巢癌細胞侵襲與轉移的作用機制發現,TRIM59 mRNA可以通過靶向性上調促癌蛋白——膜聯蛋白A2的表達,促進卵巢癌細胞的侵襲,加速卵巢癌的惡性進展。以上研究表明,TRIM59作為一個促癌因子,促進卵巢癌細胞侵襲與轉移,推動著卵巢癌的發生與發展。

綜上所述,TRIM家族蛋白通過介導Wnt/β-catenin、FAK/Akt/MMP、NF-κB等多信號通路,調控EMT進程以及基質金屬蛋白酶(MMP9)的表達,進而在卵巢癌細胞的侵襲與轉移中發揮關鍵作用。

3.TRIM家族蛋白對卵巢癌耐藥中的作用:TRIM蛋白在卵巢癌耐藥細胞株以及臨床組織中均呈異常表達,通過影響腫瘤干細胞(CSC)樣表型以及對腫瘤細胞對化療藥物的敏感度,成為調控卵巢癌耐藥的關鍵靶標。TRIM29被稱為共濟失調毛細血管擴張組D補體(ataxia telangiectasia group D-complementing,ATDC)基因產物,可以抵抗電離輻射,位于染色體11q23,是TRIM家族的成員[28]。Hao等[29]研究發現,在SKOV3/DDP、A2780/DDP順鉑耐藥卵巢癌細胞以及臨床組織中TRIM29 mRNA的表達升高,而其高表達與卵巢癌患者預后不良息息相關;在進一步的順鉑耐藥的卵巢癌細胞中敲低的TRIM29表達,可以抑制順鉑耐藥卵巢癌細胞的CSC樣特征(集落形成能力、侵襲性、球體形成能力),干預卵巢癌細胞的耐藥。而Qiao等[30]在進一步的研究中發現,TRIM29通過VEZF1轉錄因子促進SET結合蛋白1(SETBP1)轉錄激活,進而驅動的SETBP1/SET/PP2A 軸,促進CSC樣表型以及卵巢癌耐藥。同時,越來越多的證據表明,TRIM蛋白通過影響卵巢癌細胞的化學抗性以及對化療藥物的敏感度,在卵巢癌的化療耐藥中扮演重要角色。而Jiang等[31]研究發現,TRIM27在卵巢癌組織和細胞系中的表達增加,miR-383-5p的表達則明顯下降;進一步的生物信息學研究表明,TRIM27可以作為miR-383-5p的調控重要靶標;上調miR-383-5p的表達時,可以顯著抑制TRIM27的表達,增加了紫杉醇處理下卵巢癌細胞對紫杉醇的敏感度以及卵巢癌細胞凋亡率,從而抑制卵巢癌的化療耐藥。此外,常旺燕等[32]研究發現,TRIM21在卵巢癌耐藥組織中的表達水平顯著高于非耐藥組織;過表達TRIM21的CAOV3細胞通過介導激活Wnt/β-catenin信號通路,干預尼拉帕尼的抗腫瘤活性;進一步應用Wnt/β-catenin抑制劑XAV-939后,能夠顯著逆轉TRIM21在卵巢癌中耐藥作用。

綜上所述,TRIM家族蛋白在卵巢癌耐藥組織及細胞株中均呈現異常表達的生物學狀態,其經microRNA靶向調控以及信號通路等多渠道干預,調控著卵巢癌細胞CSC樣表型以及其對化療藥物的耐藥性,而在卵巢癌耐藥中發揮著關鍵效應。

三、展 望

綜上所述,TRIM家族蛋白其特殊的分子結構,可以通過介導Akt/ERK、Wnt/β-catenin、NF-κB等信號通路,調控關鍵蛋白及目的基因的表達,參與調節卵巢癌細胞多種過程,包括增殖、遷移、侵襲以及耐藥等生物學行為,進一步促進或抑制卵巢癌的發生、發展。TRIM家族中TRIM59、TRIM24、TRIM50、TRIM44、TRIM56等基因有望成為卵巢癌臨床診斷及預后判斷的新生物學標志物,同時這些基因還可能成為卵巢癌治療的重要靶點。目前,許多TRIM家族成員在卵巢癌中的作用尚未被發現,且在卵巢癌中具有作用的TRIM家族蛋白成員所涉及的信號通路及分子機制知之不多,需要進一步摸索和探究。因此,對TRIM家族在卵巢癌發病過程中的作用機制進行深入的探討,可能為卵巢癌患者的診斷、預后以及治療提供新的參考,從而為臨床卵巢癌的治療提供更為可靠的依據。