TRAIP的研究进展

祝重阳，程 玉，齐洁敏

（承德医学院病理教研室，河北承德 067000）

蛋白质泛素化是一种翻译后的修饰，它决定了细胞的命运。泛素化是指泛素分子在一系列特殊酶的作用下，将细胞内的蛋白质分类，从中选出靶蛋白分子，并且对靶蛋白进行泛素化修饰的过程。这些特殊的酶包括E1泛素激活酶、E2泛素结合酶、E3泛素连接酶以及降解酶。泛素化在蛋白质的定位、代谢、功能、调节和降解中都起着重要作用。目前，已经发现两种E1分子、38种E2分子以及600多种E3分子，E3泛素连接酶主要由两个家族构成，即HECT家族和RING-finger家族。TRAIP属于RING-finger家族，被认为是新型E3泛素连接酶，TRAIP被称为肿瘤坏死因子受体相关因子（tumor necrosis factor-associated factor，TRAF）相互作用蛋白，也被称为RNF206环指蛋白，具有E3泛素连接酶的活性。TRAIP通过蛋白-蛋白、蛋白-DNA相互作用，参与多种生理功能的调节。TRAIP最初被发现是TNF受体/TRAF信号复合物的相互作用物，但其生理底物尚不清楚。据报道，TRAIP与TRAF、圆柱瘤基因（cylindromatosis，CYLD）以及脾酪氨酸激酶（spleen tyrosine kinase，Syk）相互作用，导致多种疾病的发生，如免疫系统疾病、炎症性疾病、遗传性疾病和癌症疾病等。TRAIP与多种信号通路的激活、DNA损伤与修复、有丝分裂、胚胎发育、肿瘤细胞的增殖有着密切联系。根据TRAIP的生物学特性及其在各大系统疾病中相关信号通路中的重要作用，本文主要概述TRAIP与相关疾病的关系，探讨TRAIP在相关疾病治疗中的重要意义，旨在为今后以TRAIP为靶点的癌症治疗提供理论依据。

1 TRAIP蛋白的分子结构和进化

TRAIP最早被发现是在psoralen-ICLs（DNA链间交联）相关的染色质中呈现高表达，其分子量大小为53 kDa，N端包含一个由55个氨基酸组成的RING域，TRAIP的RING结构域是Cys3HisCys，Cys和His残基具有高度保守性，用于结合两种功能上的锌离子，其后是一个特定的卷曲螺旋结构域（CC）和一个亮氨酸拉链区域（LZ）[1]。RING结构域共享保守的三维结构，其结构域主要由围绕Cys/His残基构建的元素组成：一个中心的α螺旋，两个反向平行的β折叠以及两个长的loop，依靠与两个锌离子的配位来稳定其结构[1]。这些结构保守区域提供了一个支架，用于空间上定位四个疏水和两个极性残基，这对于RING型E3泛素连接酶功能至关重要，四种疏水性（I9、F29、L34、P47）和两种极性（Q36、R50）氨基酸在TRAIP进化中一直高度保守[2]。体外泛素化实验证明，TRAIP自身具有泛素化的能力，这种活性依赖于完整的RING结构域[3]。由此证实，TRAIP是RING类的功能性E3泛素连接酶。

TRAIP基因在人类中位于3号染色体上，在小鼠中位于9号染色体上[3]，人类和小鼠中两种基因都含有15个外显子，总长度为20~30 kDa。人类基因分析预测了剪接转录物，在6个不编码蛋白质中有4个可以进行转录，且可以转化为相应的蛋白，但是到目前为止还没有实验证据表明它们在体内表达。微阵列分析显示：脂多糖治疗人类急性单核细胞白血病细胞4小时后，TRAIP 在mRNA水平上显著上调[4]。P63作为一种转录因子，编码两种不同的p63肿瘤抑制蛋白：TAp63a和Np63两种亚型。TAp63a作为一种重要的促进上皮组织增生的基因，与p53有显著的同源性。TAp63a介导的凋亡微阵列分析：TAp63a在Hep3B肝癌细胞系中上调TRAIP表达[5]。通过转录因子结合位点分析，在内含子中发现了p53结合位点。微阵列分析：人类TRAIP基因5'上游序列的分析预测显示，靠近转录起始位点具有E2F转录因子结合位点[6]。这与关于E2F抑制剂复合物与血清缺乏T98G胶质母细胞瘤细胞中的TRAIP基因启动子结合的报告一致[7]。

2 TRAIP的生物学功能

细胞周期主要由G1、S、G2以及M相组成，蛋白质严格调节这四个阶段，因此产生细胞的分裂、复制和增殖，有丝分裂是细胞周期的最后一步,而蛋白质的修饰过程是有丝分裂进展的关键。TRAIP在有丝分裂期间要应对复制障碍。TRAIP是DNA复制机制的一个组成成分，在小头原始侏儒症患儿发现了纯合子的TRAIP突变，提示TRAIP和DNA损伤反应之间存在明显的相关性[8]。突变位点主要存在于RING结构域中，并且是损害了TRAIP泛素连接酶的活性[8,9]。TRAIP作为一种新型的RAP80相互作用蛋白，发现TRAIP是将RAP80转移到DNA病变所必须的，TRAIP定位到DNA损伤部位，缺乏TRAIP的细胞会表现出经典的DNA损伤反应缺陷表型[10]。所以，TRAIP缺乏后的细胞会出现多种多样的变化，主要包括G2阶段的延长、DNA反应损伤的激活减弱以及染色体重排[11]，这些证实TRAIP会维护基因组的完整性。

首先，TRAIP同源-二聚体在真核细胞早期有丝分裂进程和染色体对比过程中起至关重要的作用。TRAIP主要参与调节纺锤体组装的检查点和染色体的分离来纠正有丝分裂，控制从G1到S的细胞周期进展[12]。当动物细胞进入有丝分裂并复制不完整时，TRAIP通过促进程序化的断裂和修复途径来保持生存能力。这是以局部基因组重排为代价的，避免了在未复制DNA的情况下，细胞分裂期间位点的随机破损性[13]。其次，TRAIP在细胞有丝分裂的S相起到重要的作用，敲减的TRAIP会使细胞对线粒霉素敏感，这说明TRAIP在ICL的修复中发挥重要的作用。所以，TRAIP被确定为复制体稳定性和ICL修复途径选择的主要调节因子，与含ICL的染色质相关，TRAIP泛素化ICL处的CMG卸载并进入FA途径[14]。此外，TRAIP对于胚胎发育是必要的，TRAIP缺失会导致胚胎发育中增殖缺失和细胞凋亡。有实验证明，敲除小鼠TRAIP后，胚胎由于细胞增殖和凋亡的异常调节而在宫内死亡，提示TRAIP基因靶向破坏会引起早期胚胎致死[15]。

3 TRAIP 相互作用物的识别及其在分子信号通路中的作用

3.1 TRAIP的相互作用蛋白

哺乳动物细胞中酵母双杂交分析和免疫共沉淀表明，TRAIP的C端部分可以和CYLD相互作用[2]，CYLD和TRAIP可能控制彼此泛素化水平，但TRAIP常见泛素化的底物还未证实。关于TRAIP底物的命运如何，TRAIP泛素化过程中的泛素链的类型很重要，因为CYLD是经过K63泛素链进行泛素化的。体外的细菌泛素化实验证明，TRAIP在E2泛素结合酶（UbcH5）存在的情况下进行自泛素化[3]，但是UbcH5可以促进很多E3泛素连接酶自动泛素化的能力，它可以引入不同的链接类型，因此还很难说明TRAIP是作为K48还是K63 E3连接酶进行工作的。通过酵母双杂交分析，TRAIP被确定是脾酪氨酸激酶Syk的结合蛋白，Syk在多数肿瘤中是起到抑制作用的。TNFa激活Syk后，促进其与TRAIP的结合，TRAIP结合Sky后发生磷酸化的变化[16]。两种TRAIP相互作用的肿瘤抑制CYLD和Syk对细胞增殖产生负面的影响，表明三者一起相互作用，调节各种生理过程。TRAIP活性是否会改变CYLD和Syk翻译后的修饰，如泛素化，是理解TRAIP生物学功能的核心。

3.2 TRAIP介导的信号通路

肿瘤坏死因子相互作用蛋白TRAIP是一种重要的细胞蛋白，TRAIP与TRAF、CYLD与Syk相互作用后，抑制肿瘤坏死因子a（TNF-a）介导NF-κB的激活[17]。PI3K/AKT/mTOR信号通路是细胞内信号转导通路的关键，在细胞增殖、生长、生存、囊泡贩运、葡萄糖运输和细胞骨架组织中具有重要作用。TRAIP下调可能通过PI3K-Akt-mTOR信号通路和MAPK信号通路参与不同的细胞过程（包括转录、RNA剪接、细胞周期和凋亡），引起疾病的发生发展[18]。

4 TRAIP与肿瘤

TRAIP与各种癌症类型的发展有关，其表达高低、破坏细胞增殖和分化之间的平衡，进而导致肿瘤的发生。在之前的研究中，TRAIP已被证明与肿瘤抑制蛋白CYLD和Syk相互作用，从而调节乳腺癌和皮肤肿瘤的发生发展[16,19]。在角质细胞中，TRAIP被证明是细胞增殖和细胞周期进展重要的调节剂，敲除TRAIP的人类表皮细胞会抑制细胞分裂，并且中止在G/S期。在肺腺癌中，TRAIP是肺腺癌DNA损伤反应和癌症发展中H2B单双位泛素化的新调节剂，从而控制肿瘤的发生发展[20,21]。有研究发现，TRAIP在肝癌组织中的表达明显高于癌旁正常组织，与肝癌患者的预后呈负相关，TRAIP敲减会引起肝癌BEL7404细胞的侵袭和迁移能力减弱，TRAIP的过表达会增加肝癌SUN449细胞的侵袭和迁移能力，因此在肝癌细胞中表现出致癌特性[22]。TRAIP会促进骨肉瘤细胞增殖和入侵，TRAIP敲减会引起骨肉瘤细胞的侵袭和迁移能力减弱，TRAIP过表达会增加骨肉瘤细胞的侵袭和迁移能力，因此在骨肉瘤细胞中也表现为致癌特性[23]。TRAIP在调节脉络膜黑色素瘤的进展中起重要作用，是脉络膜黑色素瘤中上皮-间充质转化（EMT）进展的关键负调节因子。实验结果显示，TRAIP过表达抑制脉络膜黑色素瘤细胞的增殖、侵袭和上皮-间充质转化（ETM），已知ETM是肿瘤进展的重要步骤，进一步的实验结果显示，TRAIP通过RING域直接与一种高度保守的含碱性螺旋-环-螺旋结构域的转录因子（basic helix-loop-helix）Twist1进行互交，介导Twist1的K48-多泛素化，导致其细胞中蛋白酶体降解，从而抑制脉络膜黑色素瘤的发生发展[24]。

5 TRAIP与炎症性疾病

TRAIP参与炎症性疾病的发生发展，在炎症性疾病中驱动炎症反应，参与炎症性疾病的发病机制。

5.1 与类风湿性关节炎的关系

TRAIP对类风湿性关节炎具有抗炎作用，是类风湿性关节炎治疗的潜在靶点。实验结果发现，与骨关节炎滑膜成纤维细胞（OA-FLS）相比，类风湿关节炎滑膜成纤维细胞（RA-FLS）中的TRAIP表达下调，并且TRAIP过表达显著抑制了信号传导的激活，降低了TNF-α刺激RAFLS中促炎细胞因子和MMP的产生。TRAIP可以和TAK1相互作用，并促进K48连锁的多泛素化和RA-FLS中转化生长因子-β激活激酶1（TAK1）的降解[25]。

5.2 与病毒性肝炎的关系

采用生物信息学分析显示，TRAIP是调节DNA复制的关键蛋白，促进细胞增殖和基因稳定性，许多研究证实DNA复制在肝癌发展中起至关重要的作用，所以认为TRAIP是丙型病毒性肝炎预测预后的可靠指标[26]。

5.3 与克罗恩病的关系

有相关学者的研究表明，在469名克罗恩病（crohn disease,CD）患者和461名对照组的筛选和验证队列中，TRAIP基因中的内含子SNPrs1128535与CD相关[27]。

6 TRAIP与遗传性疾病

6.1 与范可尼贫血的关系[28，29]

研究发现，DNA链交联是毒性病变，通过阻断DNA链分离来阻止DNA复制和转录，而未修复的ICL将导致细胞凋亡和死亡。Fanconi贫血途径对于DNA-ICL的修复至关重要，所以，FA途径缺陷导致Fannoci贫血。但是近期又有发现在ICL修复中的其他因子，E3泛素连接酶TRAIP对DNA损伤的细胞增值和复制至关重要，主要是通过控制CMG复合物上泛素链的长度来操作ICL修复中NEIL3和FA途径之间的切换。

6.2 与侏儒症的关系

研究发现，TRAIP在复制相关损伤后促进H2AX和RPA2磷酸化，在基因组复制过程中促进DNA反应损伤，其突变会影响遗传性侏儒症的发生概率[8]。

7 展望

目前，在各式各样的蛋白质翻译后修饰过程中，泛素化蛋白修饰是维持机体内蛋白质水平与功能的最为重要的一种，泛素化蛋白质修饰决定细胞的命运，因此，近年来受到越来越广泛的关注。TRAIP作为RING型E3泛素连接酶，广泛参与各种细胞生物的进程以及各种疾病的进展，故相关研究人员很关注这些转接蛋白的治疗策略，TRAIP无疑成为各个领域的研究热点之一。TRAIP在骨肉瘤[23]、肝癌[22,30]、肺癌[20,21]、范可尼贫血[28,29]、乳腺癌[16,19]、皮肤癌[16,19]等疾病中均已有研究证实，但到目前为止，还未曾有人在胃癌中进行过研究证实，其在胃癌中作用的生理机制也尚不明确，因此，TRAIP有望成为未来胃癌治疗的新希望。

有理由相信，更多细致的研究将为我们深入理解TRAIP作为E3泛素连接酶生物学功能带来的新视角，同时也为肿瘤治疗带来新的希望。