泛素-蛋白酶体途径在病毒性肝炎、肝硬化、肝癌中作用的研究进展

胡娜，公倩，来卫东

(山东医学高等专科学校，山东临沂276000)

蛋白质是机体重要的功能分子，所有机体组织细胞中都存在蛋白质降解途径。泛素-蛋白酶体途径(UPP)是存在于真核细胞胞质和核内的主要非溶酶体蛋白水解系统，由泛素、E1泛素活化酶、E2泛素结合酶、E3泛素连接酶、26 S蛋白酶体以及去泛素化酶(DUB)等多种酶组成。UPP在细胞内蛋白质的降解过程中起主要作用，可高效、高选择性地降解细胞内近80%的蛋白质，在生命活动过程中发挥极其重要的作用，参与细胞分化、热休克反应、蛋白质的翻译转录、抗原呈递以及细胞的凋亡和免疫介导等。如果机体UPP发生异常，就会导致生物体出现一系列的反应，例如炎症、癌症以及神经退化等疾病发生。因此，该途径是潜在的疾病诊治干预靶点，与疾病的发展有着密不可分的关系。现对UPP在病毒性肝炎、肝硬化、肝癌等肝脏疾病发生发展中的作用综述如下。

1 UPP与病毒性肝炎

病毒性肝炎是一种由不同病毒引起的以肝脏炎症及坏死病变为主的一组感染性疾病。其中，乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)可引起慢性肝炎的发生，进一步导致肝纤维化、肝硬化甚至肝癌，对人们的生活及健康带来严重威胁。

HBV中的X基因编码的一种多功能蛋白(HBx)，具有广泛而强大的反式激活能力，能通过直接或间接的蛋白质相互作用参与感染肝细胞的凋亡增殖、DNA损伤修复以及周期改变等胞内病理生理过程，并促进肝癌的发生[1，2]。Zhao等[3]研究表明，过表达E3泛素连接酶Siah-1能够有效降低HBx蛋白水平，缩短HBx蛋白的半衰期。通过对HBx的抑制可影响与细胞迁移、恶性增殖有关的信号转导通路，提示Siah-1在HBx通过泛素依赖的降解过程中发挥重要作用。Yeom等[4]研究进一步发现，在人肝癌细胞株HepG2中敲除p53基因可下调Siah-1水平并上调HBx蛋白水平，过表达的HBx促进HBV复制，通过p53及Siah-1的负反馈环可以调节HBx蛋白的表达调控，从而控制HBV增殖。Su等[5]通过免疫共沉淀方法证实,HBx蛋白与泛素特异性肽酶15(USP15)可在细胞内相互作用，USP15通过对HBx翻译后水平的调控，间接参与了HBx的致病过程。这表明USP15可通过结合HBx蛋白使其去泛素化，使HBx蛋白降解量降低，提高其表达水平，最终增强HBx蛋白的反式激活功能。

HCV核心蛋白是病毒核酸的重要成分，是一种参与病毒发病和肝癌发生的多功能蛋白。研究表明，泛素连接酶E6相关蛋白(E6AP)通过泛素化及蛋白酶体可以降解HCV核心蛋白。Kwak等[6]研究发现，HCV核心蛋白通过DNA甲基化抑制E6AP表达，保护自身不受泛素依赖的蛋白酶体降解，促进病毒繁殖。Pham等[7]研究发现，HCV通过下调泛素结合酶E2S的表达，阻止HCV中非结构5A蛋白(NS5A)的蛋白酶体降解，导致宿主细胞对DNA损伤更加敏感。上述研究均为HCV抗病毒药物的开发提供了潜在靶点。

戊型肝炎经消化道传播，主要表现为急性肝炎。目前，戊型肝炎病毒(HEV)复制的机制尚不清楚。Karpe等[8]发现，UPP在HEV生命周期中具有重要作用，活性蛋白酶体系统对HEV的复制至关重要。蛋白酶体抑制剂可能通过抑制病毒转录或翻译影响病毒复制，而过表达的泛素可逆转蛋白酶体抑制剂对HEV复制的抑制作用。因此，蛋白酶体抑制剂可作为治疗HEV感染的有效手段，可能是治疗HEV的潜在靶点。

2 UPP与肝纤维化、肝硬化

肝纤维化是由于多种慢性肝病导致的纤维组织在肝脏内生成和降解不平衡，生成多于降解进而使得纤维组织在肝内聚集，这个过程也是肝硬化病变的一个主要组成部分。肝纤维化发病过程中，肝星状细胞(HSC)的活化增殖是核心环节。转化生长因子β1(TGF-β1)是肝纤维化的重要细胞因子，可活化HSC，并促进其表达细胞外基质(ECM)。研究发现，五味子醇甲、蔓荆子黄素均可通过对TGF-β/Smad信号通路转导的调控而降解肝脏纤维化[9,10]。Smad通路是将TGF-β超家族胞外信号经跨膜受体传递到核内的主要通路,Smad的降解对TGF-β/Smad通路的调控至关重要。研究发现,UPP通过对Smad的降解调控而对TGF-β信号转导发挥重要调节作用，从而影响HSC的激活[11,12]。Cai等[13]研究了HSC细胞株LX-2中TGF-β1通过诱导Smurf2蛋白质的表达,抑制胶原的分泌。Smurf2的高表达通过UPP降解转化生长因子β1型受体(TβRI)抑制TGF-β信号通路，从而抑制胶原分泌。在肝硬化组织中,TGF-β可能由于诱导Smurf2表达下降导致了肝纤维化的发展。UPP中蛋白酶体抑制剂硼替佐米(BZB)和MG132均可诱导HSC的调亡[14]。Saeki等[15]在研究小鼠肝癌肝硬化模型中发现，BZB阻止HSC的激活，抑制肝纤维化的发生，可以作为理想的肝硬化靶向药物。

3 UPP与肝癌

肝癌是世界常见恶性肿瘤之一，居男性死亡原因前5位。其在世界范围年发病率居恶性肿瘤第6位，我国为第3位。有关UPP与肝癌的研究较多，主要集中在肝癌发病的分子机制、早期诊断及靶向治疗方面。

UPP的许多组成成分在肝癌发生的分子机制中发挥重要作用。HERC4是E3泛素连接酶的一种，Zheng等[16]通过免疫组化、免疫荧光等方法发现其在肝癌组织中高表达。体外实验发现,HERC4在肝癌细胞增殖和迁移能力中起重要作用，HERC4过表达可增强肝癌细胞增殖和迁移能力、降低肝癌细胞凋亡，敲除HERC4基因则降低了肝癌细胞的增殖和迁移能力、增加了肝癌细胞的凋亡率。Yin等[17]在分析E3泛素连接酶Prp19表达与169例肝癌临床病理特征关系的研究中发现，癌旁组织中Prp19表达明显低于肝癌组织，其高表达与肝癌血管侵犯、包膜突破密切相关。李铂等[18]研究显示，不论是在基因还是蛋白水平，泛素特异性肽酶22(USP22)在人肝癌组织中的相对表达水平高于癌旁组织及正常肝组织，且在人肝癌细胞HepG2、Hep3B、Bel-7402中的相对表达水平高于人正常肝细胞，提示在肝癌的发生及向恶性发展过程中与USP22基因密切相关。此外，E3泛素连接酶HRD1、E2泛素结合酶UBE2Q1及26 S蛋白酶调节复合物的非ATP酶亚基Gankyrin等，均在肝癌细胞增殖、凋亡、侵袭及转移中发挥促癌或抑癌基因的作用[19～21]。

在肝癌早期诊断方面，Qu等[22]利用6种蛋白酶体标志物、甲胎蛋白(AFP)及脱γ羧基凝血酶原(DCP)构建的泛素-蛋白酶体系统(UPS)模型在早期诊断肝癌发生中的敏感性、特异性均明显提升，曲线下面积0.938，提示联合AFP和DCP的UPS信号可提高慢性肝病患者的肝癌早期检出率。Chen等[23]研究，显示E2泛素结合酶UBE2J2在肝癌细胞中及肝癌组织中均呈高表达，高表达的UBE2J2促进肝癌细胞上皮间质转化，增强癌细胞侵袭能力，UBE2J2可作为肝癌诊断的标志物。

由于UPP在肿瘤发病中的重要作用，靶向UPP开发抗肿瘤药物意义巨大。目前，两种UPP抑制剂BZB和卡非佐米(CZB)已被批准应用于血液系统疾病的治疗，针对肝癌的UPP靶向治疗仍处于研究阶段。通过对肝癌细胞株及小鼠肝癌模型的研究发现，BZB联合索拉菲尼通过PP2A依赖的Akt蛋白失活对肝癌治疗起协同作用[24]。2013年，蛋白酶体抑制剂CZB批准用于多发性骨髓瘤的临床治疗[25]。Mansour等[26]对大鼠肝癌模型研究发现，CZB可能具有治疗肝癌的效果。Liu等[27]研究发现，酪氨酸磷酸化抑制剂WP1130通过依赖于USP9x的p53降解提高了肝癌细胞株对阿霉素化疗的敏感性。另有研究表明，E3泛素连接酶SIAH-1利用转录因子FBP-3促进了肝癌细胞增殖，干扰SIAH-1活性是抑制肝癌生长的一种有希望的方法[28]。

UPP广泛存在于高等真核生物细胞中，是细胞内从细胞膜、细胞质到细胞核以及内质网等多处蛋白质选择性降解的重要途径，是主要的细胞内蛋白质稳态和含量变化的调节系统。同时，UPP在很多信号通路中发挥作用，可以调节多种细胞生物学过程。UPP与多种肝病的发生发展有着密切的关系，可作为肝脏疾病治疗的潜在靶点，但其治疗效果及作用机制仍需深入研究。