UBE2C在肝細(xì)胞癌中的研究進(jìn)展

曹根玲 綜述 官成濃 審校

廣東醫(yī)科大學(xué)，廣東 湛江 524023

原發(fā)性肝癌是常見的惡性腫瘤，根據(jù)國際癌癥研究機構(gòu)(International Agency for Research on Cancer，IARC)的最新統(tǒng)計，在全球范圍內(nèi)，其發(fā)病率排第五名，死亡率在男性中排第二名，是全球第三大癌癥死亡原因。原發(fā)性肝癌包括肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)、肝內(nèi)膽管癌以及其他罕見類型。其中，以HCC最為常見，占75%～85%[1]。我國是全球HCC新發(fā)病例和死亡病例最多的國家，HCC 患者約占全球HCC 患者總數(shù)的50%[2]。近年來，隨著醫(yī)療水平的提高，肝癌的治療取得了巨大的進(jìn)步，治療手段也越來越多樣化，主要有外科手術(shù)治療、介入治療、放化療、靶向藥物治療及中醫(yī)藥治療等。然而，其治療效果仍不容樂觀，復(fù)發(fā)率高、預(yù)后差。因此，進(jìn)一步研究其發(fā)生發(fā)展的分子機制，識別新的生物標(biāo)志物和分子靶點，探索新的靶向治療方法是迫切需要的。目前對肝細(xì)胞癌進(jìn)行的研究表明，UBE2C在肝細(xì)胞癌中的表達(dá)水平顯著上調(diào)，且UBE2C的高表達(dá)是肝細(xì)胞癌患者無病生存率(DFS)和總生存率(OS)較差的預(yù)后因子，這就提示著UBE2C可能是治療HCC潛在的分子靶點。

1 泛素-蛋白酶體系統(tǒng)與UBE2C

1.1 泛素-蛋白酶體系統(tǒng) 泛素-蛋白酶體系統(tǒng)(ubiquitin proteasome system，UPS)由泛素、泛素激活酶(E1)、泛素結(jié)合酶(ubiquitin-conjugating enzyme，E2)、泛素連接酶(E3)、26S蛋白酶體及去泛素化酶組成，是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)降解的能量依賴性非溶酶體途徑，具有高度選擇性[3]。UPS 的作用過程復(fù)雜且精細(xì)，泛素分子可以通過其谷氨酸殘基與E1 的半胱氨酸殘基相結(jié)合形成高能硫酯鍵而被激活，活化的泛素與E2的活性中心相結(jié)合，在E3 的介導(dǎo)下轉(zhuǎn)移至靶蛋白，這個過程稱為單泛素化，可參與細(xì)胞自噬現(xiàn)象的調(diào)節(jié)、蛋白復(fù)合體的重組等過程，而要將靶蛋白降解則需要將至少4～5個泛素連接到靶蛋白上形成多聚泛素鏈?zhǔn)拱械鞍锥嗑鄯核鼗?，隨后，泛素化的靶蛋白被26S蛋白酶體的19S亞基識別并轉(zhuǎn)運到20S亞基上水解成含3～22個氨基酸殘基的多肽[4-5]。UPS 具有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的水平及活性、細(xì)胞代謝、細(xì)胞周期、基因轉(zhuǎn)錄和翻譯、細(xì)胞存活和凋亡的作用[6]，目前已有研究證實，UPS 的功能紊亂可引起神經(jīng)退行性疾病、自身免疫性疾病、視網(wǎng)膜病變、糖尿病和癌癥等[7-9]。

1.2 UBE2C 泛素結(jié)合酶(ubiquitin-conjugating enzyme，E2)是UPS的重要組成部分，根據(jù)其分子組成結(jié)構(gòu)分成四大類：Ⅰ類E2 僅含有核心區(qū)域，其對靶蛋白的泛素化作用需要E3 的幫助；Ⅱ類E2 含有核心區(qū)域和C-末端延伸結(jié)構(gòu)；Ⅲ類E2 含有核心區(qū)域和N-末端延伸結(jié)構(gòu)；IV類E2同時含有核心區(qū)域、C-末端延伸結(jié)構(gòu)和N-末端延伸結(jié)構(gòu)。由上可見，四類E2 都具有高度保守的核心區(qū)域，該區(qū)域由大約150 個氨基酸殘基組成，其中有一個特殊的半胱氨酸殘基在靶蛋白的泛素化過程中起關(guān)鍵性作用[10]。UBE2C 由染色體20q13.12 上的基因編碼而成，是泛素結(jié)合酶家族成員中第10 個被識別出來的，又被稱為UBCH10，屬于第Ⅲ類E2，其體積較小，相對分子質(zhì)量僅為19.6 kD，由179 個氨基酸殘基組成，起始的28 個氨基酸序列構(gòu)成N-末端的延伸區(qū)域，其余的151個氨基酸序列組成核心區(qū)域，UBE2C 也具有復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，包含1 個四股反向平行的β-折疊、1 個保守的310螺旋及4個α-螺旋。UBE2C 具有調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)程中關(guān)鍵蛋白的降解及調(diào)節(jié)有絲分裂紡錘體檢查點等作用，因此UBE2C的功能失調(diào)就可能導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。

2 UBE2C與腫瘤的關(guān)系

2.1 UBE2C 在腫瘤組織中的高表達(dá) TOWNSLEY等[11]在1997年首次克隆出了蚌類E2-C的人類同源基因UbcH10，并創(chuàng)建了UbcH10 蛋白的突變體(通過將具有催化作用的半胱氨酸改變?yōu)榻z氨酸)，且將其轉(zhuǎn)染到COS細(xì)胞進(jìn)行體外實驗，結(jié)果表明其蛋白突變體抑制了細(xì)胞周期蛋白A和B的降解，從而阻斷了細(xì)胞進(jìn)入到有絲分裂后期。早在2003年，OKAMOTO等[12]就采用RT-PCR 技術(shù)檢測了17 個E2 基因在人類25種正常組織和24種癌細(xì)胞系中的表達(dá)水平，該研究表明UBE2C在許多正常組織中表達(dá)極低，而在大多數(shù)癌細(xì)胞系中高表達(dá)。隨后ZHANG等[13]檢測了18例直腸癌及癌旁組織的UBE2C 蛋白水平和mRNA的表達(dá)情況，結(jié)果顯示，與癌旁組織相比較，癌組織中的UBE2C蛋白水平顯著升高，且mRNA水平幾乎是癌旁組織的3倍，其進(jìn)行的體外實驗證實了UBE2C可以促進(jìn)HR-8348細(xì)胞的增殖、抑制HR-8348細(xì)胞凋亡及增強其侵襲能力，體內(nèi)實驗也證實了這一結(jié)果。JIN等[14]采用RT-qPCR、Western blotting 等技術(shù)檢測了50 例肺癌臨床樣本，證實了肺癌組織中的UBE2C mRNA和蛋白水平高于癌旁組織，并可以促進(jìn)肺癌細(xì)胞的EMT，且Kaplan-Meier分析顯示，UBE2C表達(dá)水平越高，總生存期(OS)越短。KIM等[15]進(jìn)行的一項體外實驗表明HR+/HER2乳腺癌細(xì)胞中的雌激素可以與UBE2C啟動子區(qū)結(jié)合，從而上調(diào)UBE2C mRNA和蛋白的表達(dá)。此外，ZHANG 等[16]首次報道UBE2C mRNA 在胃癌組織中高表達(dá)，且受miR-17/20a的正向調(diào)控。目前研究還發(fā)現(xiàn)，UBE2C 在食管鱗癌、膀胱癌、前列腺癌、宮頸癌和胰腺癌等腫瘤組織中均高表達(dá)[17-21]。

2.2 UBE2C 在腫瘤中的作用機制 腫瘤的發(fā)生發(fā)展是一個包含基因表達(dá)改變和微環(huán)境改變的復(fù)雜過程，目前的研究證實UBE2C在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中起到關(guān)鍵性作用。國外學(xué)者曾報道在細(xì)胞有絲分裂過程中，后期促進(jìn)復(fù)合物/細(xì)胞周期體(APC/C)可以使蛋白酶體中分離酶抑制劑(securin)和細(xì)胞周期蛋白B(cyclin B)泛素化降解，使分離酶作用將姐妹染色單體結(jié)合在一起的黏連蛋白水解，從而引起姐妹染色單體分離，使細(xì)胞從有絲分裂中期進(jìn)入后期[22-23]。此外，在APC/C介導(dǎo)的泛素化過程中，UBE2C作為負(fù)責(zé)起始作用的蛋白酶可以將第一個泛素分子連接到底物上，UBE2C的缺失可以導(dǎo)致有絲分裂延遲，而其過表達(dá)則會導(dǎo)致染色體錯誤分離[24-25]。紡錘體組裝檢查點(spindle assembly checkpoint，SAC)由Mad1、Mad2、BubR1、Bub1、Bub3等構(gòu)成，可以與細(xì)胞分裂周期蛋白(CDC20)結(jié)合，形成Bub3-Cdc20-BubR1-Mad2 復(fù)合體，即有絲分裂檢查點復(fù)合物(MCC)。有研究證實共刺激分子CDC20 可以改變APC/C的構(gòu)象，提高UBE2C 與APC/C的結(jié)合力，因而促進(jìn)APC/C的泛素化活性[26-27]。既往研究表明，當(dāng)染色體還未附著于微管的時候，SAC就會催化MCC與CDC20 結(jié)合形成CDC20MCC，從而抑制已經(jīng)被激活的APC/C-CDC20 復(fù)合物的活性，阻止未成熟的姐妹染色單體分離，以防止細(xì)胞在未成熟的情況下進(jìn)入有絲分裂后期[22，28]，而UBE2C可以通過催化CDC20MCC 分子的泛素化而調(diào)控APC/C 的活性。由此可見，UBE2C 既可以直接參與securin、cyclin A、cyclin B 等相關(guān)蛋白的泛素化和降解過程，也可以調(diào)控紡錘體組裝檢查點的功能，這兩個作用均可以通過影響姐妹染色單體的分離而調(diào)控細(xì)胞周期，這可能是UBE2C參與腫瘤形成的一個重要作用機制。

3 UBE2C與肝細(xì)胞癌的關(guān)系

3.1 UBE2C在肝細(xì)胞癌中高表達(dá) 目前多項研究均表明UBE2C 在肝細(xì)胞癌中高表達(dá)。田明等[29]對30例肝癌患者的癌及癌旁組織UbcH10蛋白的表達(dá)水平進(jìn)行了檢測，結(jié)果顯示，癌組織中的表達(dá)率為93.33%，而在癌旁組織中的表達(dá)率僅有6.67%。隨后，董文亮等[30]采用免疫組化法檢測了109例原發(fā)性肝癌患者的癌及癌旁組織中UBE2C的表達(dá)情況，結(jié)果顯示癌組織中UBE2C 陽性表達(dá)率高達(dá)92.16%，而癌旁組織中的陽性表達(dá)率為64.22%。XIONG等[31]報道HCC組織中UBE2C mRNA 水平顯著升高，并與較高的HCC 分級相關(guān)。此外，MI 等[32]發(fā)現(xiàn)UBE2C 作為肝細(xì)胞癌的Hub基因存在，并且使用Oncomine數(shù)據(jù)庫對腫瘤組織和正常組織進(jìn)行了統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)UBE2C在肝細(xì)胞癌中高表達(dá)。此外，TIAN等[33]通過TCGA數(shù)據(jù)庫下載了50 份正常肝組織RNA-seq 樣本和374 份HCC組織RNA-seq樣本，并對其進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，結(jié)果顯示UBE2C在肝細(xì)胞癌中高表達(dá)，且對72例HCC患者的癌及癌旁組織進(jìn)行的RT-qPCR及免疫組化檢測也證實了這一結(jié)論。值得注意的是，目前對UBE2C在HCC中表達(dá)情況的研究都是對腫瘤組織的研究，而關(guān)于其在血液中的情況尚無報道，這是值得進(jìn)一步探究的。

3.2 UBE2C 在肝細(xì)胞癌中的作用機制 國內(nèi)外關(guān)于UBE2C 在肝細(xì)胞癌發(fā)生發(fā)展中作用的分子機制的報道仍舊很少。劉夢等[34]肝癌細(xì)胞系Huh-7細(xì)胞中的研究表明，UBE2C的過表達(dá)可以使其底物蛋白β-微管蛋白在蛋白水平的表達(dá)降低，而β-微管蛋白的降低可以使Wnt 信號通路增強以促進(jìn)下游基因JNK、細(xì)胞周期蛋D1 和MMP-7 的表達(dá)；需要注意的是，UBE2C不影響β-微管蛋白在mRNA 水平的表達(dá)。近期，LIU等[35]報道p53是UBE2C的底物，由此可推測UBE2C可能通過調(diào)節(jié)p53信號通路促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。ZHU等[36]采用免疫組化法檢測了135 例HCC 患者中PRIM1 蛋白的表達(dá)情況，顯示PRIM1 在HCC 中蛋白表達(dá)水平明顯高于癌旁組織；并且對TCGA數(shù)據(jù)庫中HCC 樣本的分析證實了在HCC 中PRIM1 與UBE2C呈正相關(guān)，進(jìn)一步的研究顯示PRIM1的表達(dá)水平可以調(diào)控UBE2C的表達(dá)水平，并且PRIM1可以調(diào)控PI3K/AKT/mTOR 信號通路和p53 信號通路的活性。體內(nèi)和體外的研究均表明PI3K/AKT/mTOR信號通路在肝細(xì)胞癌中起到關(guān)鍵性的作用[37]。WANG等[38]發(fā)現(xiàn)在胃癌中UBE2C 可以調(diào)控PI3K/AKT 信號通路的活性。然而UBE2C在HCC中是否可以通過調(diào)節(jié)PRIM1的表達(dá)水平而調(diào)控PI3K/AKT/mTOR信號通路的活性以促進(jìn)HCC的形成還尚未有報道。有趣的是，HUANG等[39]發(fā)現(xiàn)在HCC 組織中UBE2C 的表達(dá)水平與調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)、T濾泡輔助細(xì)胞(TFH)、巨噬細(xì)胞M0等免疫浸潤細(xì)胞呈顯著正相關(guān)，而與單核細(xì)胞等免疫浸潤細(xì)胞呈顯著負(fù)相關(guān)。浸潤性免疫細(xì)胞作為腫瘤微環(huán)境的組成部分影響著腫瘤的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移。既往就有報道，Treg 和TFH細(xì)胞在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮相反的作用。Treg 細(xì)胞可以通過免疫抑制作用維持免疫自我耐受性促成了腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸，從而抑制抗腫瘤免疫作用，與此相反，TFH細(xì)胞可以協(xié)助B細(xì)胞的增殖和抗體的產(chǎn)生，從而促進(jìn)抗腫瘤免疫作用[40-42]。由此可知UBE2C 可以通過調(diào)控免疫浸潤細(xì)胞影響HCC 的腫瘤微環(huán)境，作用于HCC 的發(fā)生發(fā)展。這一結(jié)果為尋找HCC免疫治療的方向提供了新思路。

3.3 UBE2C 高表達(dá)與肝細(xì)胞癌的預(yù)后 目前的研究證實了HCC中UBE2C的高表達(dá)意味著不良的預(yù)后及更短的生存時間。DONG 等[30]報道了UBE2C 在原發(fā)性肝癌組織中的高表達(dá)往往意味著不良的預(yù)后，其對患者治療后隨訪的結(jié)果顯示UBE2C 高表達(dá)患者的中位生存時間為23.32 個月，而UBE2C低表達(dá)的患者中位生存時間有33.32個月，顯而易見，UBE2C高表達(dá)的患者的中位生存時間明顯短于低表達(dá)者。田明等[43]也報道了UbcH10 高表達(dá)的肝癌患者比UbcH10低表達(dá)的肝癌患者總生存率低、存活時間短。且目前多項研究均顯示UBE2C 在不同HCC 組織學(xué)分化程度、淋巴結(jié)是否轉(zhuǎn)移患者中的表達(dá)水平具有差異，這也就代表UBE2C 可作為肝癌不良預(yù)后的獨立危險因素[29，43]。此外，XIONG 等[31]在體外進(jìn)行的功能缺失實驗證實了UBE2C 的表達(dá)水平與HCC 細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲成正性相關(guān)，而與對阿霉素和5-氟尿嘧啶等化療藥物的敏感性及對索拉非尼的敏感性成負(fù)性相關(guān)，這也使得UBE2C 高表達(dá)的患者預(yù)后差、生存率低。ZHU 等[36]做的功能試驗也顯示UBE2C 的沉默顯著抑制MHCC97H細(xì)胞的增殖和集落形成，而UBE2C的過表達(dá)增強了HepG2 細(xì)胞的侵襲行為。WEI 等[44]從GEO 數(shù)據(jù)庫中獲得了HCC 癌及癌旁組織樣本，并對其進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)UBE2C mRNA 的高表達(dá)明顯減短了臨床Ⅲ期HCC患者的生存時間。

4 總結(jié)

目前的研究結(jié)果均顯示，相較于癌旁組織，在肝細(xì)胞癌組織中UBE2C mRNA及蛋白的表達(dá)水平均顯著升高，且越高的UBE2C表達(dá)水平往往對應(yīng)著越差的病理分型。UBE2C的高表達(dá)可以促進(jìn)HCC細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力，并降低其對阿霉素和5-氟尿嘧啶等化療藥物及索拉非尼的敏感性，這也就意味著不良的預(yù)后。因此，UBE2C可能作為肝細(xì)胞癌預(yù)后的檢測指標(biāo)和治療潛在的分子靶點，而沉默UBE2C可能作為HCC新的治療手段。雖然已有研究發(fā)現(xiàn)UBE2C可以通過增強Wnt信號通路、調(diào)節(jié)p53信號通路、調(diào)控抗腫瘤免疫作用、改變腫瘤微環(huán)境來參與肝細(xì)胞癌的發(fā)生發(fā)展過程，但是對UBE2C 在HCC 中作用的分子機制仍舊是知之甚少，有待進(jìn)一步的探究。