TRIP13在多種惡性腫瘤中作用的研究進(jìn)展

柳杰,肖成,胡家倫,周晉宇,輝紅蕾，段秋婷，王玉明

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院，昆明650000)

惡性腫瘤是世界范圍內(nèi)僅次于心血管疾病的第二大死亡因素，據(jù)美國癌癥學(xué)會(huì)2018年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，新發(fā)惡性腫瘤病例數(shù)為173.5萬例，前列腺癌、肺癌和結(jié)直腸癌居男性惡性腫瘤發(fā)病率的前3位，占惡性腫瘤總發(fā)病例數(shù)的42%[1]。近年隨著人民生活方式的改變，自2010年起，惡性腫瘤已成為我國居民的第一大死亡原因。據(jù)2018年國家癌癥中心的統(tǒng)計(jì)，中國惡性腫瘤的發(fā)病率近十年來逐年升高,新發(fā)惡性腫瘤病例數(shù)380.4萬例(男性211.4萬例,女169.0萬例)[2]。但迄今為止，人們對(duì)惡性腫瘤的發(fā)病機(jī)制仍不明確，診斷主要依靠影像學(xué)檢查、生物標(biāo)志物、組織活檢，但三者均存在不同程度局限性。因此，迫切需要一種敏感性和特異性更高的生物標(biāo)志物用于惡性腫瘤的早期診斷。甲狀腺激素受體因子13(TRIP13)從基因類型上看屬于蛋白編碼基因，主要參與細(xì)胞減數(shù)分裂、細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移等過程。最新研究發(fā)現(xiàn)，TRIP13在多種惡性腫瘤組織中異常高表達(dá)。本文就TRIP13在多種惡性腫瘤中作用的研究進(jìn)展作一綜述。

1 TRIP13的結(jié)構(gòu)和功能

TRIP13基因位于5p15.33，屬于抗肌動(dòng)蛋白抗體(AAA)-ATP酶超家族成員，編碼432個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)。TRIP13含有保守的AAA+結(jié)構(gòu)域[3]，通過該家族蛋白質(zhì)ATP水解能誘導(dǎo)底物蛋白質(zhì)構(gòu)象形成六聚體，從而發(fā)揮生物學(xué)功能[4，5]。TRIP13是一種關(guān)鍵的有絲分裂調(diào)節(jié)劑，在減數(shù)分裂、有絲分裂及重組過程中具有至關(guān)重要的作用。最近有研究發(fā)現(xiàn)，AAA+酶與惡性腫瘤進(jìn)展有關(guān)[6]，如Reptin、pontin已被證實(shí)在多種惡性腫瘤組織中過表達(dá)，并與c-Myc和β連環(huán)蛋白相互作用，調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)錄活性，以促進(jìn)惡性腫瘤進(jìn)展，聯(lián)合檢測(cè)前列腺特異性抗原和Gleason可用于預(yù)測(cè)惡性腫瘤復(fù)發(fā)[7]。已有研究報(bào)道，TRIP13在結(jié)直腸癌(CRC)、頭頸部惡性腫瘤、多發(fā)性骨髓瘤(MM)、肺腺癌等惡性腫瘤組織中異常表達(dá)，且能明顯影響惡性腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移[8～10]。

2 TRIP13在惡性腫瘤中的作用

2.1 TRIP13在CRC中的作用 CRC是一種常見的、高發(fā)病率和病死率的惡性腫瘤。隨著生物信息學(xué)的不斷發(fā)展，通過對(duì)TRIP13的研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)TRIP13與癌胚抗原、CA199和TNM分期相關(guān)。多變量分析顯示，TRIP13可能是CRC的獨(dú)立預(yù)后指標(biāo)[11]，而且還可促進(jìn)CRC細(xì)胞休外增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移以及體內(nèi)皮下腫瘤形成。這些作用的潛在機(jī)制涉及TRIP13與介導(dǎo)G2-M轉(zhuǎn)變和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)的14-3-3蛋白YWHA2的相互作用。String數(shù)據(jù)庫顯示，TRIP13相互作用基因與其他DNA復(fù)制蛋白之間有明確的相互作用網(wǎng)絡(luò)。已有研究表明，14-3-3蛋白在細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡和EMT中發(fā)揮關(guān)鍵性作用[12]，其中TRIP13以YWHA2調(diào)節(jié)的方式調(diào)節(jié)EMT,YWHA2敲低可中和N-鈣黏蛋白(N-cadherin)、β-連環(huán)蛋白、Snail蛋白的上調(diào)效應(yīng)和E-鈣黏蛋白(E-cadherin)的下調(diào)效應(yīng)。EMT是上皮細(xì)胞來源的惡性腫瘤細(xì)胞獲得侵襲和遷移能力的重要生物學(xué)過程，可使上皮細(xì)胞失去極性，從而具備較高的侵襲與遷移、抗凋亡和降解細(xì)胞外基質(zhì)的能力。原發(fā)性上皮組織惡性腫瘤細(xì)胞通過EMT形成具有遷移能力的間充質(zhì)細(xì)胞，隨血流轉(zhuǎn)移至不同部位發(fā)揮生物學(xué)功能，在惡性腫瘤細(xì)胞開始轉(zhuǎn)移時(shí)E-cadherin表達(dá)降低,E-cadherin可維持細(xì)胞間緊密連接，阻止細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移，使惡性腫瘤細(xì)胞與周圍細(xì)胞的黏附力下降并逐漸分離。隨著細(xì)胞形態(tài)改變,開始表達(dá)多種間充質(zhì)細(xì)胞相關(guān)蛋白(如Vimentin和N-cadherin等)。轉(zhuǎn)移的惡性腫瘤細(xì)胞可以伸出偽足,內(nèi)含肌動(dòng)蛋白聚集成絲，肌絲收縮推動(dòng)了細(xì)胞遷移；同時(shí)，惡性腫瘤細(xì)胞分泌蛋白酶降解細(xì)胞外基質(zhì),使基底膜產(chǎn)生局部缺損，以允許惡性腫瘤細(xì)胞通過。在此過程中，EMT在E-cadherin表達(dá)下調(diào)和細(xì)胞形態(tài)改變過程中起關(guān)鍵性作用。Cadherin表達(dá)可以在轉(zhuǎn)錄、翻譯等多水平進(jìn)行調(diào)節(jié)，在不同的惡性腫瘤中，E-cadherin功能缺失可由基因突變產(chǎn)生的蛋白異常、異常的轉(zhuǎn)錄后修飾(磷酸化或糖基化)和增加的蛋白水解所致。Zeb-1作為EMT最關(guān)鍵的轉(zhuǎn)換分子，其表達(dá)可抑制miR-200，miR-200通過反饋調(diào)節(jié)抑制EMT過程。部分miRNA可通過靶向EMT中的轉(zhuǎn)錄因子(如Snai-1、Zeb等)或調(diào)節(jié)其中信號(hào)通路影響腫瘤轉(zhuǎn)移。如抑癌基因p53可誘導(dǎo)miR-34a和miR-192的表達(dá)，進(jìn)而抑制Snail-1和Zeb-2表達(dá)，阻止EMT進(jìn)程。免疫組化結(jié)果也證實(shí)，YWHA2在TRIP13高表達(dá)的惡性腫瘤組織中高表達(dá)，而在TRIP13敲低的惡性腫瘤組織中低表達(dá)。Kurita等[13]通過體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，TRIP13與CRC細(xì)胞的增殖和侵襲能力呈正相關(guān)關(guān)系。Sheng等[11]研究同樣表明,TRIP13高表達(dá)可以增強(qiáng)HCT116和SW480細(xì)胞的增殖和侵襲能力。以上說明，TRIP13以依賴YWHA2的方式調(diào)節(jié)EMT，并通過誘導(dǎo)EMT促進(jìn)CRC的進(jìn)展。EMT可使惡性腫瘤細(xì)胞從原發(fā)部位擴(kuò)散，并獲得間充質(zhì)細(xì)胞表型，從而增強(qiáng)了其侵襲和遷移能力。通過檢測(cè)TRIP13對(duì)關(guān)鍵EMT標(biāo)志物——E-cadherin、N-cadherin、β-連環(huán)蛋白和Snail蛋白表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)TRIP13能促進(jìn)EMT發(fā)生。運(yùn)用質(zhì)譜分析研究與TRIP13相互作用的蛋白質(zhì)，然后應(yīng)用GO和KEGG分析探索編碼這些蛋白質(zhì)基因的生物學(xué)功能和途徑，結(jié)果表明與TRIP13相互作用的基因參與G2-M細(xì)胞周期轉(zhuǎn)換，并且每個(gè)階段都受檢查點(diǎn)的高度控制和調(diào)控，以維持基因組在進(jìn)入有絲分裂前修復(fù)受損的DNA[14]。然而，在惡性腫瘤細(xì)胞進(jìn)化過程中，這種機(jī)制由于突變而被廢除，受損的DNA可以進(jìn)入有絲分裂，導(dǎo)致不受控制的惡性增殖。這些研究結(jié)果表明，TRIP13可能是CRC的潛在生物標(biāo)志物和治療靶標(biāo)。

2.2 TRIP13在頭頸部惡性腫瘤中的作用 頭頸部惡性腫瘤包括源于除眼、腦、耳、甲狀腺和食道外頭頸部任何組織或器官的惡性腫瘤，超過90%的頭頸部惡性腫瘤為鱗癌。最近十年，頭頸部惡性腫瘤的發(fā)病率明顯上升，是全球第6大常見惡性腫瘤[15]。每年新診斷的60萬例患者中有一半將在5年內(nèi)死亡[16]，其原因在于缺乏有效的早期診斷和預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)的手段。有研究表明，促進(jìn)DNA修復(fù)的途徑會(huì)誘導(dǎo)治療抵抗[17]。雙鏈斷裂是最危險(xiǎn)的DNA損傷類型，最常見的誘因是輻射和化療誘導(dǎo)[18]，生物體的雙鏈斷裂主要通過同源重組或非同源性末端接合(NHEJ)修復(fù)。同源重組需要的DNA模板通常來源于生殖細(xì)胞中的同源染色體或體細(xì)胞中的姐妹染色單體，其對(duì)于遺傳多樣性和遺傳信息在細(xì)胞和生物世代之間的傳播至關(guān)重要。而NHEJ在整個(gè)細(xì)胞周期中均有發(fā)生，并且是包括抗原受體多樣性和抗原特異性抗體產(chǎn)生在內(nèi)的生理過程所必需的。但因DNA末端沒有模板連接，故NHEJ通常不準(zhǔn)確，從而造成染色體不穩(wěn)定和惡性腫瘤發(fā)生，而未修復(fù)的DNA則導(dǎo)致細(xì)胞死亡。在惡性腫瘤中，雙鏈斷裂的有效修復(fù)可促進(jìn)治療抵抗以及隨后的復(fù)發(fā)。因此，抑制NHEJ會(huì)改善機(jī)體對(duì)治療的反應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠中TRIP13能介導(dǎo)雙鏈斷裂修復(fù)[19]，但還未見到其在人體中的研究。TRIP13過表達(dá)可導(dǎo)致正常細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化，而在頭頸部惡性腫瘤中過表達(dá)則可促進(jìn)侵襲性腫瘤生長、治療抵抗和DNA損傷修復(fù)增強(qiáng)。通過質(zhì)譜鑒定TRIP13，包括介導(dǎo)NHEJ的DNA依賴蛋白激酶的催化亞單位(DNA-PKCs)復(fù)合蛋白，結(jié)果顯示TRIP13能促進(jìn)NHEJ。TRIP13過表達(dá)使頭頸部惡性腫瘤對(duì)DNA-PKCs抑制劑敏感，并且對(duì)TRIP13 ATP酶活性進(jìn)行修飾會(huì)降低其雙鏈斷裂修復(fù)效率。這些研究表明，頭頸部惡性腫瘤治療耐藥的機(jī)制，并強(qiáng)調(diào)以NHEJ為目標(biāo)來克服治療耐藥的新思路。在NHEJ修復(fù)期間，TRIP13能與包括KU70、KU80和DNA-PKCs蛋白結(jié)合，KU70和KU80在游離DNA末端形成異二聚體，招募并激活DNA-蛋白激酶[20](DNA-依賴性蛋白激酶的催化亞基)，隨后再招募DNA依賴的蛋白激酶(DNA-PK)復(fù)合物的其他成員(如Artemis、XRCC4和DNA連接酶Ⅳ)，從而發(fā)揮修復(fù)作用。鑒于TRIP13具有ATP酶的作用，可能提供裝配DNA-PKCs復(fù)合物所需的能量，活化的DNA-PK復(fù)合物可抑制或促進(jìn)細(xì)胞凋亡。這表明TRIP13可能通過增強(qiáng)NHEJ在細(xì)胞中的存活而發(fā)揮作用。

2.3 TRIP13在MM中的作用 MM是一種以骨髓中惡性漿細(xì)胞增多為特征的克隆性腫瘤，是全球第二大惡性血液病。大多數(shù)MM患者仍然無法治愈。作為一種異質(zhì)性疾病，MM以典型的非整倍體和復(fù)發(fā)性染色體畸變?yōu)樘攸c(diǎn)，導(dǎo)致染色體不穩(wěn)定(CIN)[21]。有研究表明，TRIP13是與MM藥物抗性和疾病復(fù)發(fā)密切相關(guān)的10個(gè)CIN基因之一[22]。在MM中尤其是在高危MM中，TRIP13顯著上調(diào)[23]。一直以來，人們只關(guān)注到CIN相關(guān)基因與MM的耐藥性和預(yù)后不良相關(guān)。據(jù)報(bào)道，人TRIP13是一種新的動(dòng)力定位蛋白，可與有絲分裂檢查點(diǎn)沉默蛋白p31相互作用，并在有絲分裂中發(fā)揮重要作用[24]。染色體的錯(cuò)誤分離和非整倍性往往與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，與人TRIP13具有93%同一性的小鼠TRIP13也可以在體外和體內(nèi)導(dǎo)致細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化。這些結(jié)果證實(shí)，TRIP13具有致癌潛力。主軸檢查點(diǎn)蛋白質(zhì)也稱有絲分裂檢查點(diǎn)復(fù)合體(MCC)，由MAD2、BubR1和Bub3組成，可保證染色體分離的準(zhǔn)確性[25]。MCC監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的缺陷導(dǎo)致染色體錯(cuò)誤分離，可導(dǎo)致惡性腫瘤的發(fā)生和腫瘤耐藥性的產(chǎn)生[26]。最近研究證明，TRIP13與MAD2結(jié)合蛋白p31能使MCC失活，呈現(xiàn)為有絲分裂檢查點(diǎn)沉默蛋白[27]。MAD2的降低是由于高TRIP13增強(qiáng)的MAD2泛素化和蛋白酶體降解引起的，但目前尚不清楚TRIP13如何促進(jìn)MAD2泛素化?？紤]到TRIP13在MAD2構(gòu)象變化中具有使蠕蟲中MCC失活的作用，TRIP13可能對(duì)抑制MAD2以破壞MCC和減弱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有雙重作用。磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)信號(hào)通路在調(diào)節(jié)MM細(xì)胞的存活、增殖、遷移和耐藥性方面具有關(guān)鍵性作用。此外，泛素化和其他蛋白質(zhì)的降解過程中發(fā)生PI3K/Akt的激活可調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)生和化學(xué)抗性[28]。而Akt途徑介導(dǎo)TRIP13和PI3K/Akt抑制誘導(dǎo)的MAD2降解，可部分恢復(fù)機(jī)體對(duì)硼替佐米的耐藥性。故特異性抑制TRIP13表達(dá)，可能提供了一種新的治療方案來克服MM中的耐藥性。

2.4 TRIP13在慢性淋巴細(xì)胞白血病(CLL)中的作用 CLL是一種不可治愈的B細(xì)胞惡性腫瘤，也是西半球最常見的白血病形式[29]。有研究表明，TRIP13在CLL患者中過表達(dá)[30]。微陣列分析表明，TRIP13在CLL中的生物學(xué)功能主要與細(xì)胞凋亡和細(xì)胞增殖有關(guān)。與對(duì)照細(xì)胞相比，TRIP13 siRNA表達(dá)細(xì)胞表現(xiàn)出更慢的細(xì)胞增殖速率并發(fā)生細(xì)胞凋亡。TRIP13敲低通過不依賴于p53的PUMA誘導(dǎo)CLL細(xì)胞凋亡。TRIP13上調(diào)是由c-Myc依賴性轉(zhuǎn)錄激活誘導(dǎo)的。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，TRIP13抑制導(dǎo)致PUMA誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡不依賴于p53。另外，原癌基因c-Myc可以通過調(diào)節(jié)其在CLL細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄來促進(jìn)TRIP13表達(dá)。在人類CLL中常存在TRIP13過表達(dá)，并且與CLL的進(jìn)展顯著相關(guān)。TRIP13的表達(dá)降低可誘導(dǎo)CLL細(xì)胞凋亡并抑制CLL細(xì)胞增殖。c-Myc/TRIP13/PUMA軸調(diào)節(jié)不依賴于p53的CLL細(xì)胞凋亡。這項(xiàng)研究表明，TRIP13過表達(dá)在B細(xì)胞腫瘤中可以促進(jìn)人類CLL的致瘤性。以往研究認(rèn)為,c-Myc與侵襲性非霍奇金淋巴瘤的分子發(fā)病機(jī)制有關(guān)，然而越來越多的證據(jù)表明，c-Myc在CLL中也具有關(guān)鍵性作用。c-Myc通過直接結(jié)合其啟動(dòng)子區(qū)域來促進(jìn)TRIP13的活性。Cheng等[31]報(bào)道，TRIP13是c-Myc過表達(dá)惡性腫瘤細(xì)胞中c-Myc依賴性合成致死基因。因此推測(cè)，c-Myc/TRIP13/PUMA通過抑制細(xì)胞凋亡在促進(jìn)B細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化中起關(guān)鍵性作用。由于對(duì)TRIP13的研究很少，在CLL細(xì)胞中鑒定TRIP13蛋白的功能是一項(xiàng)重大進(jìn)步。TRIP13有潛力作為預(yù)測(cè)疾病進(jìn)展的指標(biāo)，并有可能作為預(yù)測(cè)CLL患者預(yù)后的指標(biāo)。但需要對(duì)TRIP13的臨床應(yīng)用進(jìn)行轉(zhuǎn)化研究，以產(chǎn)生一種方法學(xué)去評(píng)估TRIP13在CLL中的作用。

2.5 TRIP13在肺腺癌中的作用 非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)居全球癌癥死亡率的第一位，占所有肺癌病例的80%～85%。NSCLC包括肺腺癌、大細(xì)胞癌(SCLC)和鱗狀細(xì)胞癌(SCC)，肺腺癌是最常見的類型[32]。盡管SCLC和SCC發(fā)病率正在下降，但肺腺癌的發(fā)病率在全球范圍內(nèi)持續(xù)上升，尤其是女性；并且肺腺癌患者的總體預(yù)后仍然很差，整體5年生存率僅為15%[33]。已有研究證實(shí)，TRIP13過表達(dá)可在體外非惡性SCC細(xì)胞中惡性轉(zhuǎn)化[10]，并且TRIP13高表達(dá)的NSCLC患者預(yù)后較差[34]。

TRIP13在NSCLC發(fā)展中的作用仍知之甚少。Piscitello等[35]研究發(fā)現(xiàn)，在人肺腺癌腫瘤中TRIP13 mRNA和蛋白表達(dá)均上調(diào)。臨床研究顯示，TRIP13表達(dá)與腫瘤大小、T分期、N分期呈正相關(guān)關(guān)系；Kaplan-Meier分析顯示，TRIP13表達(dá)升高與較低的總體存活期有關(guān)。同時(shí)，TRIP13可促進(jìn)肺腺癌細(xì)胞增殖、克隆形成和遷移，抑制細(xì)胞凋亡和體外G2/M期轉(zhuǎn)移。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，TRIP13與dsDNA斷裂修復(fù)和PI3K/Akt信號(hào)傳導(dǎo)通路相關(guān)的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)存在很大的相關(guān)性。TRIP13可促進(jìn)Akt Ser473和p38 MAPK Thr180/Tyr182活性，下調(diào)Akt Thr308/mTOR Ser2448活性，下調(diào)促凋亡Bad蛋白和切割的caspase-3蛋白表達(dá)，并上調(diào)survivin蛋白表達(dá)。這些結(jié)果表明，TRIP13表達(dá)增強(qiáng)可促進(jìn)肺腺癌進(jìn)展。以往對(duì)TRIP13的研究著重于作為MCC沉默蛋白的作用。MCC功能障礙促進(jìn)染色體錯(cuò)誤分離和非整倍性，這是許多惡性腫瘤的標(biāo)志。除了MCC沉默，TRIP13可能在dsDNA斷裂修復(fù)中具有重要作用。在Mo等[36]研究發(fā)現(xiàn)，TRIP13可與RAD51、FEN1相互作用。TRIP13通過促進(jìn)磷酸化Akt Ser473，抑制RAD51-BRCA 1/2灶形成來抑制同源重組；抑制Akt Thr308/mTOR Ser2448活化，從而抑制RAD51-BRCA1/2灶形成，繼而發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)功能。

整合上述信息發(fā)現(xiàn)，通過抑制RAD51、BRCA1/2介導(dǎo)的同源重組提高TRIP13表達(dá)可促進(jìn)肺腺癌進(jìn)展。TRIP13還可通過下調(diào)促凋亡的磷酸化BadMC136和切割的caspase-3 Asp175并上調(diào)survivin，繼而促進(jìn)肺腺癌進(jìn)展。進(jìn)一步研究TRIP13與Akt Ser473-RAD51和Akt Thr308-mTOR Ser2448-RAD51-BRCA1潛在的相互作用，可更好地理解TRIP13在抑制同源重組方面的作用，為肺腺癌的治療提供新思路。

TRIP13基因通過調(diào)控細(xì)胞減數(shù)分裂等相關(guān)過程，干擾紡錘體組裝檢查點(diǎn)進(jìn)而影響分裂，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。TRIP13高表達(dá)還與惡性腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。但目前對(duì)TRIP13基因的研究尚處初步階段，還有很多的調(diào)控機(jī)制有待于進(jìn)一步探索。相信隨著研究的不斷深入，TRIP13有望成為診斷、治療、預(yù)后等多種惡性腫瘤的分子靶點(diǎn)。