SIAH蛋白的生物学功能及其在肿瘤发生发展中作用的研究进展

林莉，李桃琼，沙春丽，朱小兰，2

1江苏大学附属第四人民医院中心实验室，江苏镇江212001；2江苏大学附属第四人民医院生殖医学中心

泛素是一种由76个氨基酸组成的多肽，通过多步反应与蛋白质底物偶联，诱导底物发生泛素化降解。SIAH（seven in absentia homologue）是一类高度保守的RING型泛素连接酶。SIAH家族是哺乳动物体内泛素连接酶系统的重要组成部分，介导多种细胞底物如转录抑制因子NcoR/TIEG-1［1］、转录激活因子β连环蛋白（β-catenin）［2］和微管相关运动蛋白（Kid）［3］等 的 泛 素 化。人 类 基 因 组 编 码SIAH1、SIAH2、SIAH3三个SIAH基因，其中SIAH1、SIAH2可通过修饰和靶向多种底物来协调泛素介导的蛋白水解和调节蛋白质稳定性、蛋白质复合物组装、蛋白质亚细胞定位和其他正常细胞功能［4-6］。近年研究显示，SIAH与多种肿瘤相关，参与肿瘤细胞中RAS/RAF和PI3K等信号通路的调节［7］、DNA损伤修复［8］、体内缺氧应答等［9］。现将SIAH的生物学功能及其在肿瘤发生发展中作用的研究进展综述如下。

1 SIAH的生物学功能

1.1 参与缺氧应答过程的调节缺氧应答基因的表达在很大程度上受转录因子缺氧诱导因子（HIF）的调控。在低氧条件下，HIF-1α羟化被抑制，不易被泛素化降解［10］。SIAH2在缺氧条件下优先将脯氨酰羟化酶3（PHD3）泛素化，导致PHD3降解，从而抑制HIF-1α在两个保守脯氨酸残基处的羟基化，增加其稳定性［1］。因此认为，SIAH2在缺氧依赖性信号通路中起重要作用。

SIAH是调节HIF-1α活性和细胞对缺氧反应的关键因子，其作用机制与缺氧导致的Hippo信号通路失活有关。大肿瘤抑制因子2（LATS2）是Hippo信号通路的关键组成部分，SIAH2通过破坏LATS2的稳定性来诱导Yes相关蛋白（YAP）生成［11］。YAP与HIF-1α形成复合物，增加HIF-1α在缺氧环境中的稳定性［9］。Polo样激酶3（Plk3）是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，可抑制细胞对缺氧和肿瘤的反应；缺氧可降低Plk3蛋白水平，并以SIAH2介导的泛素—蛋白酶体依赖的方式缩短细胞质Plk3的半衰期，抑制Plk3的功能，继而降低细胞对缺氧的反应，这有助于抑制细胞转化和肿瘤进展［12］。

线粒体是哺乳动物细胞中耗氧的主要部位，缺氧可直接影响线粒体的生物学功能。缺氧对线粒体膜裂变的影响取决于线粒体支架蛋白A-激酶锚定蛋白121（AKAP121）的稳定性，缺氧后依赖SIAH2的AKAP121蛋白发生泛素化降解，减轻了蛋白激酶A（PKA）对线粒体动力相关蛋白1（Drp1）的抑制，增加了其与线粒体分裂蛋白（Fis1）的相互作用，从而导致线粒体裂变［13］。Na+/Ca2+交换异构体3（NCX3）通过线粒体外膜蛋白（OMM）调节线粒体Ca2+信号，并在缺氧缺糖期间促进神经元存活；免疫沉淀分析表明，SIAH2与NCX3相互作用，敲除SIAH2可防止暴露于缺氧缺糖环境的神经元细胞中NCX3降解，调节线粒体融合和裂变，从而在缺氧的神经元中恢复线粒体功能［14］。

关于SIAH调节线粒体活性和动力学等方面的功能仍在不断探索中，如何通过改变氧气条件来调节SIAH在线粒体中的活性具有重要意义。

1.2 参与DNA损伤应答和细胞衰老的调节DNA损伤信号主要通过涉及SIAH泛素连接酶的各种机制来调节同源结构域相互作用蛋白激酶2（HIPK2）的活性。HIPK2是一种DNA损伤激活酶，DNA损伤后，SIAH1被共济失调毛细血管扩张突变基因（ATM）和共济失调毛细血管扩张突变基因Rad3相关激酶（ATR）磷酸化，阻止其与HIPK2结合，增加HIPK2的稳定性，继而促进DNA损伤加重，诱导细胞凋亡［15］。非受体酪氨酸激酶c-Abl在DNA损伤时被激活，c-Abl可以在多个位点磷酸化HIPK2，防止HIPK2被SIAH1介导的泛素化降解，继而促进细胞DNA损伤应答［16］。

哺乳动物端粒由独特的DNA成分组成，以保护DNA末端免受损伤，细胞端粒缩短和细胞分裂减少被认为是机体衰老的标志［17-18］。SIAH2可泛素化降解端粒重复序列结合因子1相互作用核蛋白2（TIN2），降低端粒保护蛋白的稳定性，促使端粒缩短和细胞衰老［19］。肿瘤抑制因子P53不仅被来自未加帽端粒的DNA损伤信号激活，而且还参与调节端粒重复序列结合因子2（TRF2）［20］。研究表明，P53/SIAH1/TRF2通路在端粒引发的DNA损伤反应中形成完整的前馈环，激活的P53通过SIAH1介导TRF2泛素化降解，促进P53活性进一步增强［21］。因此，将TRF2鉴定为SIAH1的新底物赋予了SIAH1在细胞衰老中的新功能，监测SIAH1表达将有助于提高对衰老进程的认识。

1.3 参与免疫应答的调节SIAH与先天性免疫应答相关蛋白质如肿瘤坏死因子受体相关因子2（TRAF2）、髓样分化因子（MyD88）等相互作用，从而发挥免疫抑制作用。研究发现，鼠SIAH1a的底物结合结构域的三级结构与TRAF的结构相似，且野生型SIAH2可与TRAF2相互作用，诱导TRAF2进行泛素化降解［22］。TRAF2主要通过直接与肿瘤坏死因子受体超家族的其他成员相互作用，包括CD40、CD30、CD27等，它们主要与免疫功能有关［14］。

MyD88是哺乳动物先天免疫应答中的衔接蛋白，研究显示，SIAH1可泛素化降解MyD88，从而抑制哺乳动物体内的免疫应答［23］。由于SIAH具有免疫抑制作用，因此当机体感染病原体时，SIAH的下调对于适当的免疫反应非常重要。JANG等［24］报道，在人类疱疹病毒淋巴瘤细胞中，治疗人类疱疹病毒的潜伏膜蛋白1可降低SIAH1 mRNA和蛋白表达，从而促进下游先天免疫反应的正确激活。

目前关于SIAH在先天免疫调节中功能的研究仍处于初级阶段，SIAH与更多先天免疫效应因子如RIG-1、IFI16、AIM2的关系还需进一步研究。

2 SIAH在肿瘤发生发展中的作用

2.1 SIAH与乳腺癌SIAH1在多数乳腺癌组织和细胞中的表达降低，过表达SIAH1可通过上调Bim表达来诱导乳腺癌细胞凋亡［25］。与之相反，雌激素受体的激活可诱导SIAH2在乳腺癌细胞中的表达升高，其机制可能与雌激素参与调控SIAH2的转录过程有关［26-27］。另有研究发现，在雌激素受体阴性的乳腺癌细胞中，SIAH1与SIAH2相互作用，二者共同促进活化的CDC42激酶1（ACK1）泛素化降解，从而抑制乳腺癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力［28-29］。近年来对雌激素受体诱导SIAH2的研究有了进一步的突破，一项临床研究发现，在雌激素受体阳性的乳腺癌患者中，SIAH2水平越低，4-羟基三苯氧胺的治疗效果越差。SIAH2的敲低导致ER阳性乳腺癌细胞的ERα下调和4-羟基三苯氧胺敏感性降低［30］。因此，SIAH可能作为4-羟基三苯氧胺治疗乳腺癌敏感性的预测标志物。

一项基因组学研究表明，在局部晚期复发和化学难治性三阴性乳腺癌中，K-RAS/EGFR等促癌信号通路被激活［31］。SIAH蛋白可以被K-RAS信号通路激活，且K-RAS/SIAH通路促进乳腺导管内原位癌向浸润性导管癌进展，并降低乳腺导管内原位癌患者的存活率［32］。因此，研究肿瘤K-RAS/SIAH信号通路可能为三阴性乳腺癌提供治疗策略，SIAH可能作为预测三阴性乳腺癌不良预后的生物标志物。

2.2 SIAH与肺癌研究显示，SIAH2蛋白在人肺腺癌和鳞状细胞肺癌中的表达显著增强，但其mRNA水平没有明显变化，这表明SIAH2在肺癌中存在一种转录后调节机制。另有研究表明，SIAH2表达水平与肺癌分级具有相关性，推测SIAH2可用作预测肺癌进展的生物标志物［33］。SIAH2在非小细胞肺癌中的表达也明显上调，且其表达可能与原发性非小细胞肺癌中氟脱氧葡萄糖的摄取呈正相关［34］。基于上述研究，SIAH2可能成为非小细胞肺癌尤其是腺癌的潜在诊断标志物和治疗靶点。

2.3 SIAH与胰腺癌SIAH作为E3连接酶，在致癌性K-RAS信号通路激活过程中具有重要作用。胰腺癌细胞信号传导需要SIAH，抑制SIAH可显著降低在无胸腺裸鼠背侧皮下种植的人胰腺导管腺癌细胞MiaPaCa和Panc-1的肿瘤形成能力［35］。这表明在裸鼠肿瘤移植模型中，SIAH抑制剂可以有效抑制K-RAS/B-RAF通路激活，从而消除K-RAS/B-RAF通路驱动的肿瘤发生。此外，缺乏SIAH的K-RAS通路导致的裸鼠移植瘤不会复发，表明SIAH抑制剂对K-RAS通路的阻断作用是不可逆的［36］。在临床治疗中，标准疗法对于高度恶性和转移性胰腺导管腺癌的疗效常常不佳，通过抑制SIAH来阻断K-RAS信号通路激活可能具有潜在的临床意义。

2.4 SIAH与其他肿瘤人们对SIAH1在肿瘤发生发展中的作用了解相对较少，但已有研究证实，SIAH1在胃癌、白血病、乳腺癌、结直肠癌等肿瘤中发挥抑癌作用。脯氨酰羟化酶指蛋白19（PHF19）通过调节SIAH1/β-catenin通路促进胶质母细胞瘤对阿霉素化疗的敏感性［37］。最新研究显示，SIAH1通过促进丝氨酸—苏氨酸蛋白激酶（AKT）和YAP的泛素化降解，从而调节促分裂原激活的蛋白激酶1和Hippo信号通路，抑制大肠癌细胞增殖和侵袭［11］。

Sprouty2是一种Ras抑制蛋白，能够负调控MAPK/ERK信号通路。SIAH2能够通过泛素化调节Sprouty2蛋白来增强MAPK/ERK信号通路，促进肿瘤的发生发展。因此，抑制SIAH2可降低黑色素瘤、胰腺癌、肺癌、肝癌细胞株中的磷酸化ERK水平，并抑制肿瘤生长［2］。

此外，SIAH蛋白自身的修饰也在疾病中发挥重要作用。SIAH2乙酰化可促进胃上皮中脯氨酰羟化酶3的降解，导致HIF-1积累，继而促进幽门螺杆菌感染的胃上皮细胞侵袭性增加，最终导致导致胃癌形成［38］。因此，SIAH蛋白的自身修饰可能参与调节肿瘤的生成过程，为探索肿瘤的发病机制提供了新的科学依据。

SIAH蛋白是多种细胞生物学过程的关键参与者，包括缺氧反应、线粒体动力学、DNA损伤、免疫防御等。SIAH蛋白通过影响K-RAS信号通路激活、细胞增殖和凋亡、化疗药物抵抗等途径最终影响肿瘤的发生发展，但其在癌症中的具体作用目前尚不清楚，因此针对不同信号通路设计靶向SIAH蛋白不同部位的小分子抑制剂可能成为肿瘤治疗的研究方向。