泛素-蛋白酶体通路与神经生长因子家族的肿瘤相关性研究进展

刘晓君综述 王玉华审校

泛素化是蛋白质翻译后重要修饰之一，是蛋白质降解信号，被泛素化修饰的蛋白质被蛋白酶识别从而被降解。近年来，人们通过对泛素化-蛋白酶体通路研究的深入，发现其是细胞内蛋白质选择性降解的主要途径,参与细胞凋亡、MHCⅠ类抗原的递呈、细胞周期以及细胞内信号传导等过程,对维持细胞的稳态具有极其重要的意义[1]。在细胞周期中，细胞内蛋白质的产生和降解保持着动态平衡，如果这一动态平衡被破坏，就会造成严重的细胞增殖或分化的异常，进而导致多种疾病的发生。尤其是一些泛素-蛋白酶体系统的底物是生长因子的，他们如果不能正常地从细胞内降解，就会引发肿瘤。近年来，神经生长因子及其受体在肿瘤中的相关表达及作用国内外相关研究也较为广泛，我们对泛素-蛋白酶体通路与神经生长因子家族研究进展及其与肿瘤相关性进行综述。

1 泛素-蛋白酶体通路(UPP)与肿瘤的相关性

1.1 泛素-蛋白酶体通路(UPP)概述

泛素化过程，首先是在ATP参与下,游离的泛素被活化酶E1激活,即E1的半胱氨酸残基与泛素的C末端甘氨酸残基形成高能硫酯键。然后,活化的泛素被转移到E2的活性半胱氨酸残基上,形成高能硫酯键。接着，E2再将泛素传递给相应的E3。E3可直接或间接地促进泛素转移到靶蛋白上,使泛素的C末端羧酸酯与靶蛋白赖氨酸的ε2氨基形成异肽键,或转移到已与靶蛋白相连的泛素上形成多聚泛素链，以上即泛素化过程[2]。在此过程中泛素连接酶E3是泛素-蛋白酶体通路选择性降解机制的关键因素,它能特异性地识别被降解的蛋白,并将其与泛素相连接[3]。泛素-蛋白酶体系统降解蛋白的特异性由泛素连接酶E3决定，因此，泛素连接酶E3家族及其相关作用机制引起国内外学者的密切关注。泛素连接酶E3是1个蛋白家族，根据其结构可以分为以下4 类：N-末端规则E3，(N-end rule E3) 家族、HECT家族、环指E3(RINGfinger)家族、环指相关E3 家族，在UPP中多数情况下是泛素连接酶E3参与底物的识别，它在调节泛素与底物连接的特异性上起着中心作用[4，5]。泛素连接酶E3参与调控肿瘤发生、分化等多个过程，它在癌形成过程中发挥重要作用，其中Nedd4家族调节多种生长因子受体(如表皮生长因子受体EGFR；血管内皮生长因子VEGFR等)的降解和胞吞作用。Nedd4家族是目前研究比较清楚的一类HECT E3。人类中共发现了9种Nedd4蛋白，包括NEDD4，NEDD4-2 (NEDD4L)，ITCH，SMURF1，SMURF2,WWP1，WWP2，NEDL1和NEDL2[6～8]。这9种蛋白它们具有相似的结构：包括1个N末端的C2区域和蛋白中央2～4个WW区域[9]。

1.2 泛素-蛋白酶体通路(UPP)与肿瘤

目前相关研究表明，Nedd4家族多种蛋白在肿瘤细胞中都过度表达，比如Smurf2，WWP1，NEDD4-2和Smurf1等。其中值得一提的是，NEDD4-2已被证明在老鼠睾丸，肾脏，肝脏，肺，脑，心脏中表达[10]。NEDD4-2的功能在于调节上皮钠离子通道(the Epithelial Na+ Channel，ENaC)，即通过在泛素化过程中与上皮钠离子通道结合，增加ENaC的表达活性。除了ENaC外，电压门控钠通道也可以激发NEDD4-2的调控，这些通道也成为细胞功能的关键。NEDD4-2已发现负调节TGFβ信号通路[11]。TGFβ信号转导通路调节上皮细胞的增殖，分化，迁移和凋亡，促进晚期癌症细胞的侵袭和转移。由此可见，NEDD4-2泛素化过程异常与肿瘤的发生、发展有着密切的关系。

2 神经生长因子及受体与肿瘤的相关性

2.1 神经生长因子及受体概述

神经生长因子( nerve growth factor，NGF) 是1种多功能、多肽性的物质,它通过特异的靶细胞表面的神经生长因子受体( nerve growth factor receptor,NGFR)介导产生生物学效应。 神经生长因子受体(NGFR)有2种,为高亲和力受体( Trk A)和低亲和力受体(p75) 。两者都是Ⅰ型跨膜蛋白,其中Trk A是1种具有内在酪氨酸激酶活性的膜受体,是NGF的功能性受体,主要由1种跨膜酪氨酸激酶gp140 Trk组成。当NGF与Trk A结合后,在NGF作用下gp140 Trk能够自我催化酪氨酸残基磷酸化,从而增强自身的酪氨酸激酶活性,这是NGF发挥生物效应的始动阶段。活化后的Trk A 将接受到的信号向细胞内传送则需通过ras原癌基因编码蛋白p21 ras,随后通过RAS/MAPK信号通路的激活,影响基因的转录和翻译,表现为对细胞生长的调控[12]。 NGF与TrkA之间的相互作用是影响恶性肿瘤细胞生长、扩展和播散的重要因素。p75是包括肿瘤坏死因子( TNF) 受体及T淋巴细胞特异抗原OX40在内的细胞表面蛋白超级家族成员之一,是NGF的辅助性受体。结构组成及氨基酸序列分析结果提示p75是1种不含有细胞内信号转导结构的糖蛋白，与NGF的亲和力较低,与NGF结合后的解离速度快( T1/2约为10 s) 。p75与NGF结合后，可激活转录因子NF-κB，最终导致细胞凋亡；同时也可以增强NGF与高亲和力的受体Trk A的结合力,增加Trk A的自身磷酸化作用,从而影响信号转导[ 13～15 ]。

2.2 NGF/ NGFR与肿瘤

近年来，国内外许多学者开始重视神经生长因子及受体在肿瘤中的相关研究。在许多肿瘤如乳腺癌[16]、胆管癌[17]、肺癌[18]、神经母细胞瘤[19]、食管癌[20]、子宫颈癌[21]、胰腺癌[22]等组织中检测到NGF及NGFR的表达，提示NGF及NGFR与肿瘤的关系十分密切。据目前国内外相关研究证实，p75NTR 可抑制前列腺癌[23,24]、膀胱癌[25]、胃癌[26]等肿瘤细胞的增殖。这种作用是通过细胞周期阻滞和诱导凋亡来实现的。p75NTR 能通过增加G1期细胞数量、减少S期细胞数量来阻断细胞周期的进程。Descamps 等对表达2种类型NGFR 的乳腺癌细胞株进行研究，发现NGF 对乳腺癌细胞的促分裂作用需要TrkA 的酪氨酸酶活性，也需要丝裂酶原激活的蛋白激酶( MAPK) 的级联效应，但与p75NTR无关；相反，NGF 的抗凋亡作用需要p75NTR 及转录因子NFB 的激活，但不需要MAPK 激酶链，说明NGF 的活性需要2条独特的信号转导通路，NGF 能够通过调节细胞增殖和凋亡之间的平衡来影响肿瘤的生长[27]。有研究者对5个胰腺癌细胞系( PANC-1,MIA-PaCa-2,CAPAN-1,ASPC-1,T3M4)的进一步研究发现，NGF对TrkA mRNA表达水平高的胰腺癌细胞系( PANC-1,MIA-PaCa-2)具有促进增殖和转移的作用；而对TrkA表达水平低的胰腺癌细胞系(T3M4)起抑制细胞增殖和转移的作用，说明NGF对胰腺癌细胞生长的影响取决于2种受体表达水平及两者之间的平衡。以上研究文献均已明确NGF 及其受体可在多种肿瘤中表达，并影响肿瘤的发生发展。

3 泛素-蛋白酶体通路(UPP)与神经生长因子家族的相关性

Arevalo等指出TrkA是泛素连接酶Nedd4-2的作用底物，Nedd4-2通过其WW区域与TrkA的非磷酸化的PY基序相连接，并且介导了神经生长因子(NGF)依赖的TrkA泛素化过程，此过程中NGF可促使Nedd4-2磷酸化激活并最终导致TrkA内化降解[28]。

综上所述，异常的泛素-蛋白酶体生物学行为与恶性肿瘤有着极其密切的关系，主要是因为异常的泛素-蛋白酶体通路对细胞内蛋白质降解失常所致。同时，泛素化过程中细胞信号传导过程复杂，涉及多蛋白结构和功能变化。基于蛋白表达异常是与肿瘤发生密切相关的因素，人们针对泛素—蛋白酶体通路与神经生长因子家族相关联系已深入研究。研究提示TrkA的泛素连接酶Nedd4L-2调节过程与恶性肿瘤的发生、进展密切相关，而信号传导途径中还有许多问题需要进一步探讨与研究，调节机制需要进一步明确。受体酪氨酸激酶TrkA泛素化调节与肿瘤病理生理关系的进一步研究将有助于开发出作用于恶性肿瘤细胞的相关靶点抑制剂，为肿瘤的药物治疗取得新的突破。

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