泛素一蛋白酶體系統(tǒng)在血液腫瘤中的研究進(jìn)展

曹海武，王 智，柳 萍，李凌浩，趙曉紅

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬無(wú)錫市第二人民醫(yī)院血液科，江蘇 無(wú)錫 214002)

泛素一蛋白酶體系統(tǒng)在血液腫瘤中的研究進(jìn)展

曹海武，王 智，柳 萍，李凌浩，趙曉紅

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬無(wú)錫市第二人民醫(yī)院血液科，江蘇 無(wú)錫 214002)

泛素-蛋白酶體系統(tǒng)是真核細(xì)胞內(nèi)重要的蛋白質(zhì)質(zhì)控系統(tǒng)，主要降解細(xì)胞內(nèi)80%～90%泛素化的蛋白質(zhì)，并調(diào)節(jié)炎癥、細(xì)胞增生與分化、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞周期進(jìn)程、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、抗原提呈、免疫應(yīng)答、細(xì)胞凋亡和DNA修復(fù)等各種細(xì)胞生物學(xué)功能。當(dāng)泛素-蛋白酶體系統(tǒng)對(duì)靶蛋白的降解功能失常時(shí)，可以導(dǎo)致血液腫瘤的發(fā)生。研究泛素-蛋白酶體系統(tǒng)異常的特異性關(guān)鍵蛋白，將有可能發(fā)現(xiàn)血液系統(tǒng)腫瘤的新的診斷標(biāo)志，為臨床治療提供新的分子靶點(diǎn)。

泛素-蛋白酶體系統(tǒng)；蛋白質(zhì)降解；血液腫瘤

泛素-蛋白酶體系統(tǒng)(Ubiquitin-proteasome system，UPS)是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的主要途徑，參與細(xì)胞內(nèi)80%以上蛋白質(zhì)的降解，在維持人體正常生理功能中扮演重要的角色[1]。細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子、腫瘤抑制因子、轉(zhuǎn)錄激活因子和抑制因子、細(xì)胞表面受體以及突變或受損的蛋白質(zhì)均為UPS的靶蛋白，受到UPS的調(diào)控[2]。UPS發(fā)生異常與血液腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有著密切的關(guān)系。研究UPS異常的特異性關(guān)鍵蛋白在血液腫瘤中的作用，對(duì)臨床尋找血液系統(tǒng)腫瘤新的治療途徑有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 UPS的組成和功能

UPS由泛素(Ubiquitin，Ub)、泛素活化酶(Ubiquitinactivating enzyme，E1)、泛素結(jié)合酶(Ubiquitin conjugating enzyme，E2)、泛素連接酶(Ubiquitin protein ligase，E3)、蛋白酶體及其底物(蛋白質(zhì))構(gòu)成。泛素-蛋白酶體發(fā)揮作用時(shí)，首先通過(guò)泛素與一系列關(guān)聯(lián)酶的作用，把要降解的目標(biāo)蛋白質(zhì)泛素化使之變性并標(biāo)記，然后由26S的蛋白酶體復(fù)合物降解泛素化的蛋白質(zhì)，同時(shí)釋放出可再次利用的游離泛素[3]。26S蛋白酶體由20S核心顆粒(CP)和1個(gè)或2個(gè)19S調(diào)節(jié)顆粒(RP)構(gòu)成，CP是26S蛋白酶體的水解核心，RP參與對(duì)靶蛋白的特異性識(shí)別。泛素化的靶蛋白結(jié)構(gòu)被展平進(jìn)入26S蛋白酶體的催化中心，然后被降解為各種長(zhǎng)度的小分子多肽，泛素分子則可被泛素解離酶(DUBs)從底物上水解下來(lái)，重復(fù)利用。蛋白的泛素化過(guò)程需要E1、E2、E3三類(lèi)酶的協(xié)同作用，其中E1主要負(fù)責(zé)催化泛素使之活化，E2主要負(fù)責(zé)接受E1轉(zhuǎn)來(lái)的泛素形成相應(yīng)的E2-Ub硫醚，而E3則參與蛋白底物的識(shí)別，在調(diào)節(jié)泛素與蛋白底物連接的特異性上起著中心作用。UPS是細(xì)胞內(nèi)一系列生命進(jìn)程的重要調(diào)節(jié)方式，與疾病的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切[4]。

2 UPS與血液系統(tǒng)腫瘤

2.1 蛋白酶體抑制劑與多發(fā)性骨髓瘤 蛋白酶體抑制劑誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡與核因子κB信號(hào)通路有關(guān)，其通過(guò)抑制IκB降解，阻止NF-κB活化或使NF-κ B失活，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。其尚可通過(guò)影響細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶(External signal regulated kinase，ERK)/絲裂元活化蛋白激酶(Mitogen-activited protein kinase，MAPK)途徑促凋亡。也可以通過(guò)影響B(tài)cl-2蛋白家族及細(xì)胞周期相關(guān)蛋白誘導(dǎo)凋亡。許多臨床研究顯示其在體內(nèi)外均具有顯著的抗腫瘤效應(yīng)[5-6]。硼替佐米(Bortezomib)是第一個(gè)被FDA批準(zhǔn)的用于治療復(fù)發(fā)、難治多發(fā)性骨髓瘤(MM)的蛋白酶體抑制劑[7]。Richardson等[8]報(bào)道，硼替佐米治療初治MM的有效率可達(dá)到45%。San Miguel等[9]報(bào)道硼替佐米與美法侖、沙利度胺、地塞米松等其他化療藥物聯(lián)用可提高有效率及完全緩解(CR)率，為硼替佐米單藥治療的2倍左右，但最佳的藥物組合并不確定。美國(guó)UPFRONT(多中心隨機(jī)開(kāi)放Ⅲ期臨床試驗(yàn))對(duì)300例老年初診MM患者的治療進(jìn)行研究，以硼替佐米為基礎(chǔ)化療方案(硼替佐米+地塞米松、硼替佐米+地塞米松+沙利度胺和硼替佐米+馬法蘭+潑尼松方案)，采用硼替佐米(1.6 mg/m2，第1、8、15、22天，35 d為一個(gè)療程，共5個(gè)療程)，8個(gè)療程誘導(dǎo)治療后，三組的完全緩解率+接近完全緩解率分別為24%、36%和31%，非常好的部分緩解率分別為36%、44%和40%；再予維持治療5個(gè)療程后，三組的完全緩解率+接近完全緩解率分別為31%、38%和34%，非常好的部分緩解率分別為39%、47%和44%。提示硼替佐米用于維持治療MM可提高總有效率，而且末梢神經(jīng)炎的發(fā)生率并沒(méi)有增加，患者耐受性良好[10]。新一代蛋白酶體抑制劑卡非佐米(Carfilzomib)，選擇性且不可逆地與蛋白酶體上靶點(diǎn)結(jié)合，從而發(fā)揮腫瘤抑制作用?？ǚ亲裘讍嗡幓蚺c其他藥物聯(lián)合治療具有較強(qiáng)的抗MM作用，毒副反應(yīng)小，特別是周?chē)窠?jīng)病變發(fā)生率較低，患者耐受性好，用藥安全性高，臨床可長(zhǎng)期使用[11]。最近，F(xiàn)DA已經(jīng)批準(zhǔn)其用于治療以前使用過(guò)硼替佐米的MM患者[12]。最近又報(bào)道有新的蛋白酶體抑制劑Delanzomib，研究發(fā)現(xiàn)其可克服硼替佐米的耐藥，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景[13]。此外目前正在進(jìn)行的臨床前或Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗(yàn)的新一代蛋白酶體抑制劑還有MLN9708、Oprozomib以及Marizomib等[14]。

2.2 蛋白酶體抑制劑與淋巴瘤 2008年FDA批準(zhǔn)硼替佐米作為套細(xì)胞淋巴瘤(MCL)治療的二線藥物。硼替佐米可通過(guò)上調(diào)含BH3結(jié)構(gòu)的NOXA蛋白誘導(dǎo)MCL細(xì)胞凋亡，亦可通過(guò)穩(wěn)定BAK蛋白和(或)非Caspase依賴(lài)途徑誘導(dǎo)B系非霍奇金淋巴瘤細(xì)胞凋亡[15-16]。Lamm等[17]用硼替佐米、利妥昔單抗和地塞米松聯(lián)合治療復(fù)發(fā)難治的MCL，結(jié)果總反應(yīng)率(Overall response rate，ORR)為81.3%，完全緩解率(CR)為43.8%，平均無(wú)病生存時(shí)間和總生存時(shí)問(wèn)分別為12.1個(gè)月和38.6個(gè)月。Holkova等[18]使用硼替佐米(1.3 mg/m2dl、4、8、11)聯(lián)合組蛋白去乙酰胺酶抑制劑Vorinostat(400 mg口服d1～5，d8～12)治療MCL和難治復(fù)發(fā)彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤(Diffuse large B cell lymphoma，DLBCL)結(jié)果顯示，既往未使用過(guò)硼替佐米的17例MCL患者總有效率(CR率+PR率)為47%，26例DLBCL患者總有效率為12%。Dasmahapatra等[19]研究發(fā)現(xiàn)較低濃度的新一代蛋白酶體抑制劑卡非佐米聯(lián)合應(yīng)用最小致死濃度的組蛋白去乙酰胺酶抑制劑vorinostat和SNDX-275，能夠顯著抑制MCL細(xì)胞株的生長(zhǎng)并誘導(dǎo)其凋亡，且對(duì)硼替佐米耐藥的MCL細(xì)胞株也有效。T細(xì)胞淋巴瘤方面，Zinzani等[20]予以硼替佐米(1.3 mg/m2dl、4、8、11，21天為一個(gè)療程，共6個(gè)療程)治療外周T細(xì)胞淋巴瘤未特指型(PTCLU)僅皮膚累及的患者和皮膚T細(xì)胞淋巴瘤(CTCL)患者15例，結(jié)果ORR為67%。

2.3 wwp2、PTEN與急性髓系腫瘤 wwp2(Ww domain containing E3 ubiquitin protein ligase 2)又稱(chēng)AIP2(Atrophin-1 interacting protein 2)，是一種屬于NEDD4家族的E3，參與多項(xiàng)生理過(guò)程，如調(diào)解轉(zhuǎn)錄、胚胎肝細(xì)胞存亡、T淋巴細(xì)胞活化、細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)等[21]。Maddika等[22]研究發(fā)現(xiàn)wwp2的底物之一是PTEN蛋白。PTEN是繼P53、PRb之后發(fā)現(xiàn)的又一抑癌因子，其通過(guò)使酸性磷酸化蛋白去磷酸作用負(fù)調(diào)控三磷酸肌醇激酶(PI3K/AKT)、灶性粘連激酶(FAK)、絲裂酶原蛋白激酶(MAPK)等多種信號(hào)途徑，從而調(diào)控細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡及腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移[23]。研究發(fā)現(xiàn)，PTEN表達(dá)異常普遍存在于急性髓系腫瘤患者中，并在其疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起著重要的作用[24-25]。而wwp2能夠作用于腫瘤抑制因子PTEN，通過(guò)泛素-蛋白酶體途徑使之降解，從而使腫瘤細(xì)胞得以存活。提示wwp2極有可能參與急性髓系腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，與其臨床指標(biāo)相關(guān)，并可能成為其靶向治療的目標(biāo)。

3 結(jié) 語(yǔ)

UPS是細(xì)胞內(nèi)ATP依賴(lài)的蛋白質(zhì)選擇性降解的主要途徑。從細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞核以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等處的蛋白質(zhì)，甚至mRNA的穩(wěn)定性都受到UPS的調(diào)控。UPS發(fā)生異常與血液系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展有著密切的關(guān)系，這主要是由于異常的UPS對(duì)細(xì)胞內(nèi)重要功能蛋白質(zhì)的降解失常所造成的。充分認(rèn)識(shí)和闡明UPS成員在血液腫瘤細(xì)胞中出現(xiàn)的異常的特異性關(guān)鍵蛋白，將有可能發(fā)現(xiàn)血液腫瘤的新的診斷標(biāo)志，為血液系統(tǒng)腫瘤的治療提供新的思路。

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Advances of the ubiquitin-proteasome system in hematologic neoplasms.

CAO Hai-wu,WANG Zhi,LIU Ping,LILing-hao,ZHAO Xiao-hong.

Department of Hematology,No.2 Hospital of Wuxi Affiliated to Nanjing Medical University, Wuxi 214002,Jiangsu,CHINA

The ubiquitin-proteasome system is an important protein quality control system in eukaryotic cells,mainly degrading 80%～90%ubiquitylated proteins in cells,and regulating many kinds of biological functions in cells such as inflammation,cell proliferation and differentiation,signal transduction,cell cycle progression,transcriptional regulation,antigen presentation,immune response,apoptosis and DNA repairing.The malfunction of ubiquitin-proteasome system in the targeted proteins could lead to the occurrence of hematologic neoplasm.The research of the specific key protein in abnormal ubiquitin-proteasome system will help us find a new diagnostic marker of hematological tumors and provide a new molecular target for the clinical treatment.

Ubiquitin-proteasome system;Protein degradation;Hematologic neoplasm

R733

A

1003—6350（2014）24—3672—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.24.1429

2014-06-17)

無(wú)錫市醫(yī)管中心重大（協(xié)作）項(xiàng)目（編號(hào)：YGZX1119）

王 智。E-mail：drwangl965@163.com