三基序家族蛋白在肝细胞癌中的研究进展

刘国满,韦花媚,浦涧

(1.右江民族医学院附属医院a.肝胆外科,b.临床病理与诊断研究中心,广西百色 533000;2.右江民族医学院研究生学院,广西百色 533000)

原发性肝癌是中国主要的恶性肿瘤之一,其发病率和病死率分别名列我国第四位和第二位。其中,肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是原发性肝癌中最常见的病理类型,占75%～85%[1]。尽管肝癌的临床治疗已经取得了重大进展,如肝切除术、肝移植、介入治疗和化学治疗,但HCC患者的预后仍然极差[2]。因此,探寻更为精准而高效的诊疗方案亟待解决。近年来,愈来愈多的证据表明三基序家族蛋白(tripartite motif,TRIM)在恶性肿瘤疾病中起到重要作用,随着研究的不断深入,其在HCC中的作用机制也不断被揭示。TRIM有望成为HCC潜在的治疗靶点。现就TRIM在HCC中的研究进展作一综述,为在HCC中的深入研究提供文献参考。

1 TRIM概述

TRIM蛋白最早由REDDY在非洲爪蟾细胞中发现,并命名为非洲爪哇核因子7[3]。TRIM蛋白是一种家族蛋白,目前在人类及直系同源物中已发现80多种,其存在于几乎所有真核多细胞的动物体内[4]。WU等[5]通过研究将TRIM28、TRIM37、TRIM45和TRIM59确定为调节HCC的TRIM家族高级成员。之后,越来越多的研究表明TRIM与HCC的发生发展密切相关。

1.1 TRIM的结构随着研究的不断深入,TRIM的结构已被阐明,从N端到C端依次为锌-指结构域、一个或二个B盒结构域、螺旋-螺旋结构域和可变的C-末端,因此又被称为RBCC家族[6]。锌-指结构域由半胱氨酸和组氨酸独特的线性排列构成,大部分始于氨基端的10～20个氨基酸残基,能够介导多种底物和自身泛素化[7-8]。目前已发现的TRIM中有8个是不含RING结构的,分别是TRIM14、TRIM16、TRIM20、TRIM29、TRIM66、TRIM70、TRIM76和TRIML2[9]。B-box结构域包括B-box1和B-box2,其与锌离子结合的氨基酸残基分别是Cys和His。此结构域的具体功能尚不完全明确[10]。卷曲螺旋结构域介导TRIM家族成员和其他蛋白质之间的同聚和异聚相互作用,还定义了特定的亚细胞定位[11]。此外,TRIM后面通常具有复杂的C端结构域,其为基因家族划分为不同的亚群提供了基础,最终将其划分成十一个亚家族(C-Ⅰ～C-Ⅺ),且已知C-Ⅳ亚家族包括33个TRIM蛋白,能产生所有主要的泛素修饰,是最大的TRIM亚群[12]。

1.2 TRIM的生物学功能蛋白质在翻译后进行修饰,泛素化是其中一种重要的修饰方式。泛素化通过激活(E1)、结合(E2)和连接(E3)酶进行一系列酶促反应,从而调节细胞内蛋白质的激活和降解,达到维持细胞稳态,进而保障生命活动[13]。大部分TRIM具有E3泛素连接酶活性。E3泛素连接酶不仅可以特异性识别底物蛋白,而且能将底物蛋白与E2泛素结合酶连接起来。TRIM参与细胞的多种生物学过程,如细胞增殖、细胞分裂、肿瘤疾病的转化、细胞代谢的调节、染色质状态的改变、调节基因转录、翻译后修饰等[14]。此外,TRIM家族还参与了癌症、神经精神疾病、炎症性疾病、染色体异常发育疾病及传染病的发生和发展[15]。

2 TRIM在HCC中的作用

2.1 TRIM与HCC增殖肝癌细胞过度增殖是HCC的一个重要特征,也是HCC的研究重点。目前,研究发现许多TRIM成员参与HCC的增殖过程。余庆等人[16]发现,TRIM5α可抑制人肝癌细胞的增殖,促进其凋亡并抑制体内成瘤。HUANG等[17]也发现,TRIM3通过将细胞周期阻滞在G0/G1期来抑制细胞增殖,从而抑制肝癌发展。但近年来,更多学者研究发现,TRIM在HCC中有促进其增殖的作用。苑伟等人[18]通过免疫组织化学和细胞克隆法检测发现,敲低TRIM28可以显著下调β-catenin的蛋白水平,且对Hep3B肝癌细胞的增殖起到抑制作用,从而证实了TRIM28可促进Hep3B肝癌细胞增殖。在另一项研究中,伍隽华等[19]还发现TRIM47通过促进肝癌细胞增殖使得肝癌患者的预后变差。此外,徐小杰等[20]也发现TRIM59在HCC中明显高表达,并且促进HCC细胞增殖。以上研究表明,TRIM对肝癌细胞的增殖具有双重作用,其作用机制尚不完全明确。

2.2 TRIM与HCC转移转移是指癌细胞在远离其起源器官的器官中生长,是癌症最致命的表现。上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)可以促进HCC的进展和复发,也是HCC转移和早期复发的关键步骤[21]。大量研究表明TRIM与HCC的转移、侵袭密切相关。LI等[22]发现过表达的TRIM55导致E-cadherin的高表达和Vimentin及MMP2的低表达,从而抑制肝癌细胞的转移。然而,更多研究发现TRIM家族在HCC转移中起到促进作用。ZHANG等[23]研究发现敲低TRIM11可使E-cadherin表达增加、Vimentin和N-cadherin表达减少,进而抑制肝癌细胞的迁移和侵袭。另一项研究中,张旭等人[24]发现,敲低TRIM28对肝癌细胞HepG2和HCC LM3的侵袭及迁移能力具有显著抑制作用。同样,ZHANG等[25]也发现TRIM66在HCC中显著高表达,且与HCC患者的肿瘤分期呈正相关。进一步探究发现,TRIM66通过降低E-cadherin的表达,促进EMT,从而促进HCC的恶性进展。

2.3 TRIM与HCC化疗耐药HCC具有先天性耐药的特点,并且普遍对放化疗不敏感。尽管不同的化疗药物应运而生,但化疗耐药仍然是HCC治疗失败的重要因素。研究表明,随着疗程和治疗时间的延长,绝大多数HCC患者会产生化疗耐药,导致预后非常差[26]。HCC的化疗耐药过程很复杂,根据大量研究结果,我们发现TRIM通过不同的机制参与HCC的化疗耐药。过表达的TRIM32可以加速G1-S期的转变,诱导HCC患者对奥沙利铂产生耐药[27]。TAN等[28]发现TRIM37在HCC组织和细胞系中均呈高表达,尤其在对索拉非尼耐药的HCC患者中。进一步探究发现TRIM37通过增强AKT活性和磷酸化水平,激活AKT信号传导,从而增强HCC细胞对索拉非尼的耐药性,相反,抑制TRIM37表达可增加HCC细胞对索拉非尼的敏感性。另一项研究中,YUAN等[29]发现,通过敲低TRIM25可以增强表柔比星对磷酸酶、张力蛋白同源物和磷酸化的影响,从而增加HCC细胞对表柔比星的敏感性。此外,FAN等[30]也发现敲低TRIM62可通过抑制核因子-κB的表达,从而抑制HCC细胞增殖、侵袭和转移,并且使其对索拉非尼更敏感。综上所述,TRIM通过不同的信号通路机制参与HCC细胞的化疗耐药过程。尽管近年来TRIM在HCC中的研究愈来愈多,但是临床上耐药性的有效策略仍有待进一步探究。我们需要更加充分了解化学耐药性背后的分子途径,以设计更好的治疗方法造福HCC患者。

3 TRIM在HCC发生发展中的相关信号通路

3.1 TRIM通过调控p53促进HCC发生发展p53是一种关键的肿瘤抑制因子,也是许多相关分子级联反应的中心效应物。杨洲等[31]通过生物信息学分析认为TP53在HCC中显著高表达,且其表达水平与HCC患者预后密切相关。研究表明TP53基因无突变和低表达对患者预后相对更好。涂开峰[32]通过实验研究发现p53基因突变率在HCC中可高达50%,并且实验结果提示p53基因的突变与HCC转移密切相关。绝大多数的TRIM通过与p53及其信号通路的相互作用来促进HCC的进展。研究表明,上调TRIM31能够诱导TSC1-TSC2复合物的泛素化,并通过p53-AMPK途径在肝癌进展中发挥促癌作用[12]。另一项研究发现,TRIM59在HCC中呈高表达,通过降低p53蛋白表达水平,可以促进HCC细胞生长和转移[33]。此外,GE等[34]根据癌症基因组图谱数据库分析认为TRIM37在HCC组织中的表达高于正常组织,其机制主要是通过TRIM37与p53蛋白相互作用,诱导E3连接酶活性、泛素化和降解,进一步促进肝细胞癌的发生发展。通过以上研究,我们发现相当多的TRIM蛋白参与p53的调控,同时也被p53所调控。TRIM家族通过与p53蛋白的相互作用,从而促进HCC的发生发展。

3.2 TRIM通过调控NF-κB信号通路促进HCC发生发展核转录因子(NF-κB)在癌症领域一直是研究的热点。NF-κB家族在HCC发生发展中具有关键作用,其也是炎症信号通路的重要成员[35]。TRIM能够通过调控NF-κB信号通路促进HCC的发生和发展。NF-κB的异常激活可以加速HCC的恶化[36]。应汉宁[9]通过实验发现TRIM59与PPM1B结合后能够使PPM1B泛素化降解和IKKβ磷酸化,从而激活NF-κB信号通路,进而促进HCC发生与发展。另一项研究也发现TRIM44的高表达可以增强HCC细胞的侵袭和迁移能力,同时还可以通过加速NF-κB活化来增强HCC细胞对阿霉素的抵抗力[37]。此外,FAN等[30]研究还发现,在HCC中敲低TRIM62可以降低IKKβ磷酸化,增加IκBα水平,并下调细胞核中的NF-κB p65水平,从而导致Vimentin和N-cadherin水平明显降低,E-cadherin水平升高,抑制HCC发生上皮间充质转化。这也证实了TRIM62通过调控NF-κB信号通路促进HCC的发生发展。癌症治疗研究的热点之一是终止NF-κB过度活化。上述研究表明TRIM可通过调控NF-κB通路促进HCC的发生发展。

3.3 TRIM通过调控其他信号通路促进HCC发展在约50%的HCC患者中可以发现异常激活的PI3K/AKT信号通路,并且该通路能够促进HCC的发展[38-39]。研究发现TRIM家族与AKT信号通路联系密切。YANG等[40]认为TRIM11与PHLPP1相互作用,通过去磷酸化抑制AKT信号通路的激活,从而促进HCC细胞增殖、迁移和侵袭。mTOR可以通过上游AKT经磷酸化后而激活,并且mTOR通路的激活与肝癌密切相关[41]。王梦林等[42]研究发现,在肝癌HePG2细胞中,过表达的TRIM47激活mTOR和Wnt信号通路,从而促进肝癌HePG2细胞的增殖与迁移。此外,AMPK、KEAP1-NRF2和双特异性磷酸酶6(DUSP6)信号通路在HCC中也发挥着重要作用。ZHU等[43]研究发现TRIM24通过AMPK信号传导促进HCC的发展。LIU等[44]还发现TRIM25通过靶向KEAP1-NRF2通路促进HCC的细胞存活和生长。此外,HU等[45]认为,过表达的TRIM7增强了DUSP6的多泛素化和降解,从而促进HCC细胞增殖。

3.4 TRIM通过调节Wnt/β-catenin信号通路抑制HCC发生发展Wnt/β-catenin是调节HCC发生和发展的主要信号通路之一,并参与HCC增殖、迁移和转移[46]。大量研究表明TRIM通过Wnt/β-catenin信号通路来调节HCC的发生发展。FAN等[47]研究发现,TRIM66通过激活Wnt/β-catenin信号,在HCC中发挥促癌作用。然而,大多数TRIM在HCC中激活Wnt/β-catenin信号通路时更多的是充当抑癌因子。如XU等[48]研究发现TRIM29通过抑制Wnt/β-catenin信号通路,从而抑制肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭。此外,YANG等[49]通过研究也发现,TRIM56在HCC中呈低表达,且与HCC的病理分期和预后密切相关。进一步研究发现,TRIM56通过抑制Wnt信号和靶向RBM24来减缓HCC的恶性发展。ZHANG等[50]也认为TRIM 21的高表达通过促进β-catenin泛素化和降解来抑制肝癌细胞的侵袭。在另一项研究中,TONG等[51]还发现TRIM36通过Wnt/β-catenin通路,激活细胞凋亡并抑制HCC细胞增殖、侵袭和迁移。以上研究说明Wnt/β-catenin信号通路与HCC增殖、侵袭和迁移密切相关,我们有望进一步研究该信号通路以寻找治疗HCC的新治疗靶点。

由此可见,在HCC中TRIM与多条信号通路密切相关。一方面,同一个TRIM成员可能直接或间接参与多条信号通路,既能够作为癌基因又能作为抑癌基因。另一方面,一个信号通路可能受多个分子共同调节。我们只有充分了解TRIM家族的调控网络,才能更好地寻找HCC的新诊疗方法。

4 展望

TRIM在HCC的增殖、转移、耐药中具有关键作用。其主要通过p53信号通路、NF-κB信号通路、Wnt/β-catenin信号通路和其他相关通路在HCC中发挥促癌或抑癌作用。目前,人们对TRIM的关注度越来越高,但其在HCC中的具体分子机制并未阐明。一些TRIM蛋白是HCC的独立预后因素,表明它们在早期诊断、预后评估和临床治疗中的潜力。因此,深入研究TRIM的生物学功能及其机制,将为HCC的临床诊断和治疗提供方向。