孤核受体Nur77在肿瘤治疗中的研究进展

张文歆 吴子媚 石焕英 王天笑 陈海飞 施孝金 李群益

摘 要 孤核受体Nur77是核受体超家族成员之一，广泛参与细胞的生长、代谢、分化和衰老等生理过程。作为一种多功能转录因子，Nur77具有促进细胞增殖和诱导细胞凋亡的双重生物学功能，在肿瘤发生、发展过程中起着重要作用，已成为抗肿瘤药物开发的重要新靶点之一。本文概要介绍Nur77在肿瘤发生、发展中的生物学功能，以及靶向Nur77的抗肿瘤药物的研究进展。

关键词 孤核受体Nur77 肿瘤 抗肿瘤药物

中图分类号：R730.23； R979.19 文献标志码：A 文章编号：1006-1533（2021）23-0003-05

基金项目：国家自然科学基金面上项目（81973399）；国家自然科学基金青年科学基金项目（81901399、82001399）；上海市“医苑新星”青年医学人才培养资助计划——临床药师项目；上海市重点临床专科项目——临床药学项目（shslczdzk06502）；上海市科学技术委员会“科技创新行动计划”扬帆计划项目（20YF1404100）

Research progress of orphan nuclear receptor Nur77 in cancer therapy

ZHANG Wenxin， WU Zimei， SHI Huanying， WANG Tianxiao， CHEN Haifei， SHI Xiaojin， LI Qunyi

（Department of Pharmacy， Huashan Hospital， Fudan University， Shanghai 200040， China）

ABSTRACT The orphan nuclear receptor Nur77 is a member of the nuclear receptor superfamily and is widely involved in physiological processes such as cell growth， metabolism， differentiation， and aging. As a multifunctional transcription factor， Nur77 exhibits dual biological functions in promoting cell proliferation and inducing apoptosis and plays an important role in tumor growth. Therefore， Nur77 has become an important target for the design of anticancer drugs. This article mainly focuses on the biological function of Nur77 in tumorigenesis and development， as well as the research progress of anticancer drugs targeting Nur77.

KEY WORDS orphan nuclear receptor Nur77； tumor； anticancer drugs

核受體是一类转录因子超家族，包含48个结构相似的成员，它们广泛表达于人体各组织，参与人体的生长发育、新陈代谢和细胞分化等生理过程[1]。依据配体的不同，核受体被分为3类，分别是甾体激素受体、非甾体激素受体和孤核受体。NR4A家族属于孤核受体，其中包括Nur77（NR4A1）、Nurr1（NR4A2）和NOR-1（NR4A3）等[2]。这些受体的结构中含有相似的DNA结合域和C端配体结合域，但N端激活功能-1结构域不同，在细胞中的生物学功能也有所不同[3]。Nur77是一种在肿瘤发生、发展过程中起着重要作用的核受体，已成为抗肿瘤药物开发的重要新靶点之一。

1.1 在肿瘤中的表达

Nur77在某些类型肿瘤中呈高表达状态。例如，通过免疫组织化学染色法检测到约80%的人胰腺肿瘤组织高表达Nur77，而在约80%的人正常胰腺组织中检测不到Nur77[4]。在致癌物诱导的小鼠结肠癌模型中，Nur77在结肠癌组织中的表达水平也高于癌旁正常组织，提示Nur77可能与结肠癌发生、发展有关[5]。Delgado等[6]的研究发现，Nur77在卵巢中的表达水平仅低于在骨骼肌和气管组织中的表达水平。在正常卵巢组织中，Nur77主要存在于细胞核中；而在卵巢癌细胞系和卵巢癌患者卵巢组织中，Nur77则存在于细胞质和细胞核中。此外，该研究还显示，Nur77在高级别浆液性卵巢癌患者样本中的表达水平更高，这些患者的疾病无进展生存率很低，提示Nur77介导了卵巢癌的发生。

1.2 在肿瘤中的生物学功能

在不同的情况下，Nur77在肿瘤发生、发展过程中表现出的生物学功能也不同，有时是诱导肿瘤细胞凋亡，有时却是促进肿瘤细胞增殖。

1994年Liu等[7]报告，Nur77能被T细胞受体激活，进而诱导细胞凋亡。在Nur77高表达的转基因小鼠中，也发现有大量的胸腺细胞凋亡[7]。随后的研究显示，在前列腺癌、肺癌、乳腺癌和胃癌等肿瘤细胞中，真菌聚酮B、顺铂、乙酰紫草素及其类似物等均可通过迅速上调Nur77的表达而诱导肿瘤细胞凋亡[3]。尽管Nur77在肿瘤细胞凋亡中起着重要作用，但其最初是因为可促进肿瘤细胞增殖而被发现的。敲除胰腺癌细胞中的Nur77不仅能抑制肿瘤细胞生长，且还会导致survivn和B细胞淋巴瘤-2（B-cell lymphoma-2， Bcl-2）基因下调，进而诱导肿瘤细胞凋亡[4]。也有研究表明，Nur77在人脐静脉内皮细胞和胃肠道肿瘤的血管形成过程中起着重要作用[8-9]。Nur77还能抑制肺癌细胞中类视色素诱导的抗肿瘤活性，这可能与其阻止了类视黄醇X受体（retinoid X receptors， RXRs）的信号转导有关[10]。对几种实体瘤的微阵列研究发现，与原发肿瘤相比，转移性人肺、乳腺、前列腺、结直肠、子宫和卵巢肿瘤中的Nur77 mRNA水平降低[11]。因此，Nur77 mRNA或Nur77的促癌活性和表达水平可能是可变的，这取决于肿瘤的类型、细胞环境和发展阶段，需进一步研究来明确这些问题。

2.1 直接转录激活

Nur77可以3种方式与DNA结合，进而调节靶基因的表达：①以单体方式与应答元件NBRE（AAAGGTCA）结合[12]；②以同二聚体或与家族其他成员形成的异二聚体方式与应答元件NurRE（TGATATTTX6AAATGCCA）结合[13]；③与RXRs形成异源二聚体，然后再与应答元件DR5结合，进而产生转录激活作用[14]。Nur77募集辅助活化因子主要依赖于其N端的激活功能-1结构域，后者能与辅助活化因子发生直接相互作用，如甾体激素受体辅助活化因子和转录共激活因子p300等[15]。部分辅助活化因子表现出有NBRE或NurRE倾向性，如在促肾上腺皮质激素的刺激下，转录中介因子-1β仅会作用于Nur77二聚体，对Nur77单体则无作用[16]。Nur77直接作用的靶基因启动子中大多都含有应答元件NBRE或NurRE。

2.2 通过与其他因子相互作用来调节转录

Nur77也能通过影响细胞核转录过程中的其他因素来调节转录，具体方式包括直接的蛋白-蛋白相互作用和与转录辅助因子的相互作用。

2.2.1 p53

Nur77能与转录因子p53结合，阻断p300诱导的p53乙酰化，进而抑制p53的转录活性，直接下调p53诱导的癌基因MDM2表达，最终抑制肝癌细胞生长[17]。Nur77与p53的相互作用还可影响哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路中sestrin-2和5’-单磷酸腺苷激活的蛋白激酶α的表达[18]。上述研究结果表明，在不同环境下，Nur77可正调节或负调节p53的转录活性。

2.2.2 核转录因子-кB（nuclear factor-кB， NF-кB）

NF-кB信号通路在肿瘤发生、发展过程中起着重要作用。在一些炎症性疾病中发现，Nur77与NF-кB间有相互作用。在不同的细胞中，Nur77与NF-кB相互作用的方式也不同：一种方式是直接的相互作用，Nur77直接与白介素-2基因的启动子结合而抑制NF-кB的转录活性；另一种方式是在炎性细胞因子的刺激下激活抑制因子-кB，由此将NF-кB限制在细胞质内而抑制其转录活性[19]。与之相反，在一些促凋亡物质的刺激下，Nur77会增强NF-кB的转录活性[20]。此外，有研究发现，在Leydig细胞中，NF-кB的p50亚基能协同CCAAT增强子结合蛋白β而促进Nur77的转录[21]。

2.2.3 其他孤核受体

Nur77也可能与其他孤核受体发生相互作用。例如，Nur77与雌激素相关受体有相互抑制的功能，但具体机制尚未明确[22]；非典型孤核受体小异源二聚体伴侣受体和DAX-1可通过封闭Nur77的共激活因子而降低Nur77的转录活性[23]。

越来越多的证据表明，Nur77亦可经转录调控外的方式来影响其他蛋白的生物学功能，这种性质被称为非基因组活性。

3.1 低氧诱导因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α， HIF-1α）

HIF-1α在调节机体氧的稳定性中起着非常重要的作用，可调控多种基因的表达，进而影响肿瘤细胞的代谢、生长、增殖、迁移和血管形成等。在肾癌细胞系中，Nur77被发现是HIF-1α的作用靶点。Nur77可通过抑制von Hippel-Lindau蛋白介导的HIF-1α的泛素化及降解来促进肿瘤细胞的增殖和生存[24]。Yoo等[25]的研究则发现，Nur77能抑制MDM2的表达，进而稳定HIF-1α的表达。然而，Kim等[26]的研究表明，Nur77的配体结合域可与von Hippel-Lindau蛋白结合，进而抑制von HippelLindau蛋白与HIF-1α的结合。

3.2 蛋白精氨酸N-甲基转移酶1（protein arginine Nmethyltransferase 1， PRMT1）

PRMT1是一种主要的蛋白精氨酸N-甲基转移酶，可特异性地甲基化组蛋白H4的3位精氨酸。PRMT1也可甲基化非组蛋白，如孤核受体HNF4等。Nur77能与PRMT1直接结合，由此增强自身的稳定性和转录活性。同时，积累的Nur77亦可掩盖PRMT1的催化活性区域而降低其甲基化活性，从而形成一个负反馈调节环路[27]。

3.3 蛋白激酶Cθ

蛋白激酶Cθ是一种钙离子非依赖性蛋白激酶，主要表达于T淋巴细胞和骨骼肌细胞等。蛋白激酶Cθ能促进T细胞生存，使T细胞避免发生由Fas蛋白所诱导的细胞凋亡。Nur77与蛋白激酶Cθ存在相互作用。免疫共沉淀实验显示，Nur77的配体结合域能与蛋白激酶Cθ的催化活性区域结合，从而直接抑制蛋白激酶Cθ的催化活性[28]。考虑到蛋白激酶Cθ参与细胞线粒体介导的细胞凋亡，故推测Nur77调节细胞凋亡可能有两种途径，即细胞核转录因子途径和线粒体途径。

3.4 RXRs

Nur77与RXRs的相互作用能显著影响类视黄醇相關的信号通路。RXRs的配体可诱导RXRs-Nur77异源二聚体出核，从而使Nur77发生核易位，核易位可能导致Nur77与Bcl-2蛋白结合，最终诱导细胞凋亡[29]。

3.5 Wnt信号通路

典型的Wnt信号通路也被称为Wnt/β-连环蛋白信号通路。Wnt信号通路由异位于细胞核内的β-连环蛋白激活，进而推动细胞周期发展或产生异常蛋白而使细胞癌变。有研究发现，在APCmin/+小鼠中，Nur77能通过下调Wnt信号通路而抑制小鼠肠道肿瘤的发生[30]。Nur77在结肠癌细胞中呈过度磷酸化状态，过度磷酸化的Nur77能通过限制Wnt功能而增强糖原合成酶激酶-3β的活性。不过，也有研究显示，Nur77可在缺氧条件下被大量诱导产生，成为结肠癌中激活蛋白激酶B和Wnt/β-连环蛋白信号通路的关键因素[31]。

Nur77在肿瘤细胞代谢、增殖、凋亡和肿瘤血管形成等方面均发挥着重要的调控作用，预示靶向Nur77的药物在肿瘤治疗领域有着广阔的发展前景。

4.1 化学药物

顺铂是临床应用广泛的抗肿瘤药物，其作用机制是引起DNA损伤，进而诱导肿瘤细胞凋亡。Yao等[32]的研究发现，正是依赖Nur77，顺铂才有诱导结肠癌细胞凋亡的作用。顺铂首先激活细胞周期检查点激酶2。在该激酶的作用下，Nur77的T88位点被磷酸化，自身稳定性增强。然后，磷酸化的Nur77募集核受体辅助抑制因子，并与下游基因BRE和RNF-7启动子中的应答元件结合，下调这些抗凋亡基因的表达，最终诱导结肠癌细胞凋亡。

Nur77的激活能够诱导胸腺淋巴瘤对离子霉素产生耐药。Kochel等[33]使用免疫抑制剂FK506来减弱Nur77与DNA的结合能力，并使用丝氨酸/苏氨酸蛋白酶抑制剂HA1004来阻断Nur77的入核，结果发现联用FK506和HA1004可显著恢复离子霉素诱导胸腺淋巴瘤细胞凋亡的能力。因此，Nur77具有成为一个新的抗肿瘤药物作用靶点的潜力。

4.2 Nur77类似物

NuBCP-9是一种Nur77的多肽模拟物，其选取了Nur77中的短多肽序列来模拟Nur77的生物学功能，能与Bcl-2蛋白结合，使Bcl-2蛋白变构为促凋亡蛋白，进而启动凋亡级联反应[34]。由于Bcl-2蛋白在乳腺癌细胞中高表达，故该发现可能对乳腺癌治疗有特殊意义。Nur77类似物还可用于高通量筛选Bcl-2蛋白的小分子抑制剂。此外，紫杉醇也已被发现具有拟肽性质，能模拟Nur77与Bcl-2蛋白结合而诱导凋亡[35]，其抗肿瘤作用也可能与此有关。

4.3 天然产物及其衍生物

真菌聚酮B是一种天然聚酮类化合物，提取自红树植物桐花树皮内生真菌，被认为是一种天然存在的Nur77激动剂。真菌聚酮B及其类似物能与Nur77配体结合域中的疏水基团结合，由此增强Nur77的转录活性，并通过启动线粒体介导的细胞凋亡和下调抗凋亡蛋白BRE的转录活性，最终产生促凋亡作用[36]。

亚甲基取代的二吲哚甲烷（methylene-substituted diindolylmethane， C-DIM）及其衍生物是一类从吲哚-3-甲醇合成的化合物，而吲哚-3-甲醇是一种在十字花科植物中发现的化学成分。与真菌聚酮B不同，C-DIM及其衍生物的抗肿瘤活性能通过Nur77依赖性和非依赖性两种途径实现，它们既可通过直接抑制Nur77的转录活性而诱导细胞凋亡，也可通过Nur77非依赖性途径来促进内质网应激，最终诱导细胞凋亡[37]。

紫草素是中药紫草的有效成分，紫草素衍生物具有激活Nur77/ Bcl-2蛋白凋亡途径的作用[38]。丁烯基苯酞是中药当归提取物，丁烯基苯酞及其衍生物能显著上调Nur77的表达，诱导Nur77依赖性的细胞凋亡，从而抑制多种肿瘤的生长，包括脑肿瘤、肝癌和口腔鳞癌[39]。

Nur77在肿瘤发生、发展过程中起着重要作用，已成为抗肿瘤药物开发的重要新靶点之一。作为一种多功能转录因子，Nur77主要定位于细胞核，通过与不同的转录辅助因子结合调节下游靶基因的表达。除此之外，Nur77还可通过其非基因组活性，以蛋白-蛋白相互作用的方式诱导细胞凋亡和下调β-连环蛋白的表达，最终产生肿瘤生长抑制作用。孤核受体通常须被激活才能发挥生物学功能。尽管目前尚未发现Nur77的配体，但研究显示有很多化合物和蛋白能影响Nur77的生物学功能。不过，由于Nur77的生物学功能呈双重性，一方面可促进细胞增殖，另一方面又可诱导细胞凋亡，以其为靶点进行抗肿瘤治疗有一定的复杂性，需进一步深入研究。

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