TRIMs家族蛋白在結直腸癌發病相關信號轉導通路中的研究進展

尚峰進，李錫勇，張浩然，韓鵬飛，連長紅

作者單位：1長治醫學院附屬和平醫院，a胃腸外科，b骨科，山西 長治 046000；2長治醫學院第一臨床學院，山西 長治 046000

結直腸癌（colorectal cancer，CRC）是目前全球高發癌癥，也是全球癌癥死亡的主要原因之一，流行病學調查結果顯示，2020 年全球結直腸癌新發病例193.16 萬，死亡病例93.52 萬，分別位于所有惡性腫瘤的第3 位和第2 位［1-2］，盡管以手術、化療、靶向治療以及免疫治療為主的綜合治療方法可以延緩腫瘤進展，但CRC 的病死率依然很高，這主要與結直腸腫瘤的強轉移潛力和高復發率的生物學特性有關［3］。在我國，CRC 發病率處于逐年上升趨勢，并且多數CRC 病人在確診時已屬于中晚期，因此，研究腫瘤的發生和發展對CRC 病人預后至關重要［4］。在大多數CRC 病例（70%）中，原發惡性腫瘤和許多環境風險因素有關，包括不良的飲食習慣、年齡、病原體和慢性腸道炎癥，后兩者均受到個體微生物群的嚴重影響［5］。僅約30%的CRC 病人中觀察到癌癥的遺傳基礎，在這些病例中，CRC 主要與影響癌基因表達的染色體和微衛星的不穩定性有關。CRC的其他遺傳機制包括異常基因融合、基因拷貝的倍增以及表觀遺傳改變，特別是DNA 甲基化和組蛋白乙酰化［6］。

在過去10 年中，越來越多的研究表明，除了遺傳和表觀遺傳學對結直腸癌的影響外，泛素-蛋白酶體系統（ubiquitin proteasome system，UPS）對致癌蛋白或腫瘤抑制因子的異常轉換在CRC 的病因和發病機制中同樣起著關鍵作用。泛素化過程負責蛋白質質量控制、DNA 修復、細胞周期調節和維持細胞形態。具體而言，目標蛋白底物被識別并與泛素連接酶（ubiquitin ligase，E3）結合，用小泛素分子標記。具有E3泛素連接酶活性的蛋白質包括TRIM家族的蛋白質［7-8］。

TRIMs家族成員是進化上高度保守的一類蛋白質，其結構特征均包含一個N 端RING 指結構域、一個或兩個稱為B盒結構域（B1和B2）的鋅指基序、一個相關的卷曲螺旋結構域（CCD），最后是一個高度可變的C 末端結構域（SPRY），其中C 末端結構域代表人類TRIMs 家族成員中最常見的變體［9］。到目前為止，已在人類中鑒定出70 多種TRIMs 蛋白，根據C 末端結構域的組織差異，TRIMs 進一步分為11 個亞家族（C-Ⅰ到C-Ⅺ）［9］。研究表明不同TRIMs 家族蛋白通過與腫瘤發生相關的特異性靶向信號級聯，發揮其不同的功能效應。與此同時，一個TRIMs 家族成員也可以通過多種機制，影響腫瘤細胞的增殖、遷移、侵襲和凋亡等生物學過程。目前，雖然對TRIMs 家族成員的研究較多，但對TRIMs 通過相關的信號轉導通路的綜述不多，現對TRIMs 家族蛋白相關信號轉導通路對CRC 的發生發展機制做一詳細的闡述，并分析相關研究對未來臨床實踐的指導意義。

1 TRIMs蛋白和p53信號轉導通路

研究表明，許多TRIMs 蛋白通過對p53 穩定性和活性的調節，進而影響化療藥物的耐藥性［10］。大多數TRIMs 蛋白屬于p53 負調節基因，其大多通過泛素化蛋白酶體降解途徑或通過阻止p53進入細胞核來削弱其轉錄活性從而發揮促癌作用。目前，在CRC 中過表達的P53 抑制性TRIMs 家族成員包括TRIM23［11］、TRIM24［12］和TRIM28［13］。來自多個數據集的研究表明TRIM23 在CRC 中顯著表達與病人低生存率（P＜0.05）相關。基因集富集分析（gene set enrichment analysis，GSEA）顯示p53 與細胞周期信號通路相關的基因在TRIM23 高表達的病人中富集［11］。在機制上，TRIM23可以使細胞停滯在G1期，并通過增加p53泛素化來促進腫瘤細胞的增殖。與TRIM23 相似，在Kaplan-Meier 生存分析顯示［12］，TRIM24 即轉錄中介因子1α（TIF1α）的過表達與CRC病人腫瘤大小（P=0.026 9）、臨床分期（P=0.006 1）、血清癌胚抗原的水平（P=0.017 6）以及病人的低生存率（P＜0.0001）呈正相關。此外，多因素COX 回歸分析顯示：臨床分期［風險比46.196；95%CI：（11.97，178.26）；P＜0.001］和TRIM 24 的表達［風險比13.782；95%CI：（4.09，46.48）；P＜0.001］是CRC 中獨立預后標志物。 TRIM24 被ATM 介導的TRIM24 S768 磷酸化而損傷DNA 的穩定性，這導致TRIM24-p53的相互作用減弱并促進了TRIM24的降解［14］。TRIM28（也稱為轉錄中間因子1β）可直接與雙微體同源基因2（murine double minute2，Mdm2）結合形成復合物，通過靶向降解p53 促進CRC 細胞的存活［13］。因此，在CRC 病人癌癥組織中，TRIM28 水平顯著升高。另外，TRIM28 的表達增加（尤其是在基質細胞中）是CRC 中復發的標志物之一。值得注意的是，TRIM28 協同Mdm2 促進p53 與組蛋白去乙酰化酶1（histone deacetylase 1，HDAC1）形成復合體，從而阻止p53的乙酰化。然而，這種特殊機制對CRC發展的影響尚不清楚。

2 TRIMs蛋白和Wnt/β-catenin信號轉導通路

目前，僅有一個TRIMs 家族成員TRIM58 被確定為通過調節Wnt/β-catenin 信號轉導通路來發揮作用［16］。TRIM58代表TRIMs家族的腫瘤抑制成員，其在CRC 中具有特征性下調。TRIM58 的低表達與CRC 病人的低生存率（P＜0.007 7）相關，臨床病理特征分析表明：TRIM58 低表達與臨床分級呈正相關（P＜0.05），特別是T 分期（P＜0.004）。此外，單因素COX 回歸分析顯示TRIM58 表達是一個獨立的生存預后因素（P=0.044），95%CI：（1.0，3.0）。從機制上講，TRIM58 低表達還可以通過激活EMT 和基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）基因的表達來促進CRC 細胞侵襲［15］。類似的腫瘤抑制作用主要與TRIM58 對β-catenin 的失活有關，已在胃癌（gastriccancer，GC）細胞系中得到證實。因此，TRIM58 過表達導致β-catenin 泛素化明顯增加，隨后使其蛋白酶體降解［16］。總之，這些研究表明TRIM58 主要通過Wnt/β-catenin 信號的失活在胃腸道發揮腫瘤抑制活性。

3 TRIMs蛋白和TGFβ-Smad信號轉導通路

研究表明，TRIMs 蛋白成員主要通過特定信號模塊（TGFβ 受體、R-Smads 和Co-Smads）的靶向降解參與TGFβ 信號通路的調控。TRIM25 和TRIM47 已證明與TGFβ 信號通路直接相關［17］。在CRC 中，TRIM25 和TRIM47 通過直接干擾TGFβ 信號通路發揮其致癌特性。其中TRIM25 是通過TGFβ 受體信號通路對TGFβI型受體選擇性抑制劑（Alk5）的調控來促進CRC 細胞的增殖［18］。與TRIM25 相反，TRIM47 通過增加Co-Smad 蛋白Smad4 的泛素化和降解對TGFβ-Smad 信號產生負面干擾，從而誘導CRC細胞增殖［19］。

4 TRIMs蛋白和PI3K/Akt信號轉導通路

CRC 中PI3K/Akt 活性的增加可依賴于某些TRIMs 蛋白表達水平的增加，尤其是TRIM14［20］、TRIM27［21］和TRIM59［22］等。這些TRIMs 家族蛋白通過PI3K/Akt 信號轉導通路促進Akt 磷酸化，導致內源性PI3K拮抗劑的多泛素化和降解增加［20］，從而促進CRC 細胞增殖和EMT［21］。目前研究認為，TRIM14 與CRC 的淋巴結轉移（P=0.007）、腫瘤大小（P=0.0023）和低生存率（P=0.0060）等不良預后相關，進而與晚期TNM 分期（P=0.0377）相關。TRIM27 的表達與侵襲能力（P=0.005）、淋巴結轉移數目（P=0.014）、腫瘤分期（P=0.004）和肝轉移（P=0.043）呈正相關，并且和低生存率（P=0.0193）有關。此外，單因素COX 回歸分析顯示：TRIM 27 的表達（P=0.023）可作為獨立預后因子，95%CI為（1.14，6.05）。TRIM 59 表達水平增高與TNM 分期（P=0.001）、淋巴結轉移（P=0.011）、浸潤深度（P=0.034）和遠處轉移（P=0.005）相關性顯著，并且和病人的生存時間（P=0.005 6）相關［20-22］。

5 TRIMs蛋白和STAT3信號轉導通路

研究表明，CRC 中TRIMs 家族蛋白中的多個成員可介導STAT3 過度激活，包括TRIM14［23］、TRIM27［24］、TRIM29［25］和TRIM52［26］。與匹配的癌旁組織相比，由STAT3 途徑介導的CRC 細胞系的致瘤特征伴隨著CRC 組織中相應TRIMs 蛋白表達水平的增加而增加，并且與病人的總體生存率低相關，其中TRIM14（P=0.006 0）、TRIM27（P=0.019 3）、TRIM29（P=0.009 1）、TRIM52（P=0.017 7）。這表明，CRC 中異常表達的TRIMs 蛋白與組成性STAT信號通路相關。

TRIM14 主要通過誘導鞘氨醇激酶1（sphingosine kinase 1，SPHK1）促進CRC 細胞遷移和侵襲，該激酶通過增加鞘氨醇1-磷酸（sphingosine 1-phosphate，S1P）的合成從而促進結腸炎相關癌（colitisassociated cancer，CAC）中STAT3 的激活和散發性CRC 中STAT3 的激活［23］。CRC 細胞中TRIM14 的過表達通過增加STAT3 磷酸化誘導包括MMP-2、MMP-9 和血管內皮源性生長因子（vascular endothelial derived growth factor，VEGF））在內的STAT3腫瘤相關靶基因的表達［23］。與TRIM14 相比，在裸鼠中過表達人類TRIM27 可誘導形成含有JAK1-STAT3的復合物，在IL-6 刺激下使STAT3 完全磷酸化，進而可以直接干擾CAC中的下游基因表達［24］。

TRIM29 的過表達可顯著促進CRC 細胞的增殖、遷移和侵襲。其機制主要通過磷酸化JAK2 和STAT3 蛋白，并使其數量顯著增多，這表明TRIM29的過表達促進了組成性JAK2/STAT3 途徑活性，從而在CRC 細胞中發揮多種致瘤功能［25］。TRIMs 激活STAT3 的機制在TRIM52 介導的信號轉導通路中更具說服力。TRIM52 過度表達增強了Shp2 的多泛素化和蛋白酶體降解，Shp2 是一種參與STAT3 負調節的蛋白酪氨酸磷酸酶［26］。這表明TRIM52 可作為E3連接酶在體內降解Shp2。

6 TRIMs蛋白和NF-κB信號轉導通路

TRIMs蛋白可靶向介導轉錄激活因子中的二聚體轉錄因子家族NF-κB，NF-κB 被認為和STAT3 一樣在CRC 中發揮重要的作用。TRIMs 蛋白在CRC和CAC 中的致瘤性是通過激活兩條NF-κB 途徑中的一條來實現的。Wang等［27］發現，CRC中過表達的TRIM31 通過介導促炎細胞因子TNF、IL-1β 和IL-6來激活典型的NF-κB 途徑，進而促進CRC 細胞的侵襲和轉移。相比之下，TRIM14 是通過阻止自噬銜接蛋白p62介導的自噬降解物p100/p52來激活非經典NF-κB途徑。前體蛋白p100及其加工產物p52的穩定是通過TRIM14 依賴性招募去泛素化酶USP14 來實現的，該酶可切割p100/p52 的K63 連接泛素鏈，從而破壞目標信號，并進一步阻止自噬降解［28］。因此，研究認為，大多數CRC 和CAC 中表現出的NF-κB 異常激活可遵循著以上兩種不同的途徑：經典途徑或非經典激活途徑［29-31］。

綜上所述，我們總結了近年來在TRIMs 蛋白在CRC 發生和發展中不同作用的研究進展。值得注意的是，特定TRIMs 蛋白的腫瘤調節作用機制不盡相同，可能同時影響不同的致瘤特征，包括凋亡、EMT、轉移、抗藥性和炎癥。在過去幾年中，越來越多的研究表明，與匹配的癌旁組織相比，CRC 病人組織中TRIMs蛋白表達豐富。