无齿,E,3泛素蛋白连接酶同源物在恶性肿瘤中的研究进展

任佳欣，程彩霞，杨彦娥

1山西医科大学第一临床医学院，太原 030001

2山西医科大学第一医院病理科，太原 030001

3山西医科大学公共卫生学院，太原 030001

泛素是存在于细胞中的一种小分子，能够通过泛素激活酶E1、泛素结合酶E2和泛素连接酶E3等一系列酶的催化作用，促进底物与靶蛋白结合。无齿E3泛素蛋白连接酶同源物（denticleless E3 ubiquitin protein ligase homolog，DTL）作为E3泛素连接酶中重要的底物适配器，是促进细胞周期进程和基因组稳定性的中心调控因子。DTL在多种恶性肿瘤中表达异常，其通过介导细胞信号通路参与基因转录、细胞分化，调控肿瘤细胞周期、增殖、凋亡和肿瘤发生等生物学行为，DTL表达水平与多种恶性肿瘤的发生发展、临床特征、患者预后和转归有着密切关系。目前关于DTL在恶性肿瘤中作用的分子机制尚无定论，大多数研究仍停留在生物信息学分析阶段。本文主要对DTL的基本功能及其在乳腺癌、肝细胞癌、宫颈癌和恶性黑色素瘤中的研究进展进行综述，旨在为恶性肿瘤的治疗提供新靶点。

DNA损伤引起的基因组不稳定和DNA损伤修复不当是导致恶性肿瘤发生的主要原因之一。DNA双链断裂（double-strand breakage，DSB）是最有害的DNA损伤形式。Feng等[1]研究发现，泛素连接酶Cullin 4A-DTL（ubiquitin ligase Cullin 4ADTL，CUL4A-DTL）复合物针对非同源末端连接（non-homologous end-joining，NHEJ）修复途径中的DNA依赖蛋白激酶催化亚基（DNA-dependent protein kinase catalytic subunit，DNA-PKcs）进行核降解，CUL4A-DTL轴通过抑制NHEJ修复增加了基因组的不稳定性并增强了随后的正常细胞恶性转化。由此可见，E3泛素连接酶CUL4A在恶性肿瘤发展中起着重要的致癌作用。DTL是CUL4-DDB1相关因子（DDB1 and CUL4 associated factor，DCAF）之一，可能参与恶性肿瘤的发展过程[2]。Cullin-RING E3泛素连接酶（Cullin-RING E3 ligase，CRL）拥有庞大的家族，参与基因转录、细胞周期调控、细胞分化、增殖、凋亡和肿瘤发生等过程[3]。DTL作为连接酶中的底物适配器，主要通过调节染色质许可和DNA复制因子1（chromatin licensing and DNA replication factor 1，CDT1）、SET结构域赖氨酸甲基转移酶8[SET domain containing（lysine methyltransferase）8，SET8]和 p21的功能参与蛋白质的泛素化和降解，并调控细胞周期和基因组的稳定性。在真核细胞中，DNA复制许可受严格调控，以确保S期DNA复制的启动在每个有丝分裂中发生一次。CDT1是一种调控DNA复制的蛋白，通过与DTL相互作用防止细胞周期中DNA重复复制[4]。SET8介导的蛋白质修饰主要参与细胞周期、DNA修复、基因转录、细胞凋亡过程[5]，并促进骨肉瘤和乳腺癌细胞的上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）[6-7]，与恶性肿瘤的发生发展有关。p21蛋白是维持基因组稳定性的重要参与者[8]，在正常细胞中发挥细胞周期抑制剂和抗增殖效应物的作用，在某些恶性肿瘤中表达失调[9]。除此以外，在对酵母的研究中发现，DTL缺失会严重减缓S期的进展[10]，DTL在调节DNA复制和细胞周期中的作用已经得到了很好的验证[11]。DTL在多种恶性肿瘤中具有致癌功能，如乳腺癌、肝细胞癌和尤因肉瘤等[12]，且其过表达与淋巴管浸润、肿瘤浸润深度较深和高复发率有关[13]，还与多种恶性肿瘤患者的生存率低显著相关[14]。

2.1 DTL在乳腺癌中的研究进展

乳腺癌是全球恶性肿瘤死亡的第五大原因[15]，其发病率和病死率均高于其他恶性肿瘤，并在全球范围内逐年增加[16]。虽然用于乳腺癌预后预测和治疗的分子靶点有所增加，但仍然迫切需要识别新的分子标志物，从而为患者提供更多的治疗选择[17]。Bao等[18]通过对乳腺癌标本转录组测序和实时定量聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PCR）比较的方法，确认DTL基因在乳腺癌中表达上调。崔浩然[19]进一步在mRNA和蛋白水平证明了DTL在乳腺癌中表达上调，同时也通过KM-plotter验证了DTL高表达与患者的生存期呈负相关，并提出Jun激酶（Jun kinase，JNK）通路可能参与了程序性死亡受体 4（programmed cell death 4，PDCD4）介导的DTL促癌功能，其中PDCD4是一种抑癌基因，与DTL相互作用，DTL可促进PDCD4泛素化降解，敲低PDCD4能够弥补DTL沉默导致的细胞功能缺失。何丽[20]的研究发现，通过干扰DTL的表达可抑制p21的表达，促进MCF-7细胞增殖，从而使细胞周期停滞在G2/M期，达到抑制乳腺癌细胞增殖的目的。Ueki等[21]应用针对DTL的小干扰RNA作用于乳腺癌细胞T47D和HBC4，有效抑制了DTL的表达并引起G2/M细胞积累，导致乳腺癌细胞生长受到抑制。Zhu等[22]在对纺锤体驱动蛋白（kinesin spindle protein，KSP）的研究中发现，SB743921治疗显著降低了乳腺癌细胞中DTL的表达。以上研究均证明DTL与乳腺癌的发生有着密切关系，很有希望作为治疗靶点，但在临床治疗中不同分子分型乳腺癌的治疗和预后差异较大，目前仍缺乏DTL在不同分型乳腺癌中表达情况的研究，这值得深入探索，从而为乳腺癌的临床治疗提供新的思路。

2.2 DTL在肝细胞癌中的研究进展

肝细胞癌在亚洲是很常见的肿瘤类型，且具有较高的病死率，靶向治疗已成为新的研究方向。Zhou等[23]利用生物信息学分析方法发现DTL是肝细胞癌发生的关键基因，随着DTL基因表达增加，肝细胞癌患者的生存率逐渐降低，说明DTL很有可能作为肝细胞癌的潜在预后标志物。Pan等[12]在对果蝇的研究中发现，DTLmRNA表达受细胞周期的严格调控，其在G1晚期到S期过渡期间显著积累，进入G2/M期时突然下降，DTLmRNA在肝癌中过表达，其可促进肿瘤细胞生长，导致更大、分化更差的肝细胞癌及更高水平的甲胎蛋白（α-fetoprotein，AFP），且DTL过表达可与p53突变发挥协同作用，导致晚期肝细胞癌患者预后不良。Zhang等[24]研究发现，海马钙素样1（hippocalcin like 1，HPCAL1）是一种钙传感器蛋白，可保护p21免受DTL的泛素化和蛋白酶体降解，从而诱导肝癌细胞生长停滞，降低HPCAL1的表达可促进G1/S期转化，并增加S期细胞比例；
相反，当HPCAL1过表达时，在G1期观察到细胞周期停滞。HPCAL1和DTL对肝细胞癌的生长调控值得进一步研究。另有研究表明，DTL在肿瘤细胞生长、细胞周期调控、微核、倍性和致瘤性中的作用不可忽视，DTL缺失可抑制肝癌细胞生长[25]。

2.3 DTL在宫颈癌中的研究进展

宫颈癌是常见的妇科恶性肿瘤，90%以上的宫颈癌伴高危型人乳头瘤病毒（human papilloma virus，HPV）感染。有研究者选取HPV阳性宫颈鳞状细胞癌（cervical squamous carcinoma，CESC）组织和正常宫颈组织标本，通过基因差异筛选构建了miRNA-转录因子（transcription factor，TF）基因调控网络和蛋白质-蛋白质相互作用（protein-protein interaction，PPI）网络，发现DTL作为连接度最高的枢纽基因之一，其在HPV阳性CESC的发生发展中起关键作用[26]。van Dam等[27]研究发现，对有进展性宫颈病变风险的患者，DTL很有可能成为早期检测的生物标志物，并在控制细胞增殖和分化中发挥关键作用。Kiran等[28]研究发现，DTL蛋白在高危型HPV感染的宫颈癌中表达升高，该研究通过体内体外实验、建立小鼠模型、细胞转染、免疫组化等实验，发现了泛素特异肽酶46（ubiquitin specific peptidase 46，USP46）被高危型 HPV的E6癌蛋白选择性招募，建立新细胞信号通路使DTL和细胞增殖更加依赖USP46，因此有效抑制USP46的活性可以成为治疗高危型HPV感染宫颈癌的潜在靶点。Singh等[29]研究发现，微小RNA（microRNA，miRNA）-34a通过抑制HPV E6蛋白表达，使HPV感染的宫颈癌细胞系中的DTL蛋白水平不稳定，DTL的去稳定化可稳定促凋亡蛋白和肿瘤抑制蛋白（如p21和SET8），并抑制HPV阳性宫颈癌细胞增殖、迁移和侵袭。Liu等[30]通过使用RNA测序获得差异表达的基因，采用体内试验和体外实验发现DTL过表达能够通过小GTP酶Rac1（Rac family small GTPase 1，RAC1）激活JNK并上调叉头框蛋白O1（forkhead box O1，FOXO1）的表达以诱导EMT以及肿瘤细胞的迁移和侵袭。这些结果表明，DTL可能成为宫颈癌潜在的治疗靶点，其作用机制值得进一步研究，为临床治疗提供新的思路。

2.4 DTL在恶性黑色素瘤中的研究进展

黑色素瘤起源于黑色素细胞，通常发生在皮肤上，具有很高的侵袭性和病死率。大多数局部黑色素瘤患者的预后良好，但高危或晚期转移性黑色素瘤患者的预后很差[31]。有研究分析了黑色素瘤组织和正常皮肤组织中DTL基因表达水平，结果发现，黑色素瘤组织中DTL基因表达水平明显高于正常皮肤组织。另有研究发现，DTL基因表达水平对黑色素瘤患者的预后具有显著影响[32-33]，但DTL对黑色素瘤细胞迁移和侵袭的影响尚未见报道。Yang等[34]从基因表达综合数据库（Gene Expression Omnibus，GEO）中提取了3个基因表达数据集进行分析，结果表明，与良性黑色素细胞性皮肤痣相比，肢端黑色素瘤（acral melanoma，AM）和非肢端皮肤黑色素瘤（cutaneous melanoma，CM）中DTL的表达水平均显著升高，而AM和CM之间DTL的表达水平无差异，并且这种趋势在3个独立的数据集中均存在。之后通过定量逆转录聚合酶链反应（quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction，qRT-PCR）分析了8例来自手掌或足部的良性黑色素细胞皮肤痣和48例AM中DTL的表达水平，结果与GEO数据集一致，即DTL在AM中的表达水平远高于良性痣，且其表达水平与肿瘤的恶性程度有关。Benamar等[35]研究发现，Pevonedistat具有显著的抗黑色素瘤活性，抑制CRL4-CDT2-SET8/p21降解轴是其发挥作用的主要机制。Pevonedistat与vraf鼠肉瘤病毒癌基因同源物B（v-raf murine sarcoma viral oncogene homolog B，BRAF）激酶抑制剂可协同用于治疗BRAF突变的黑色素瘤，前者可能作为BRAF激酶抑制剂单药治疗后复发的黑色素瘤的二线治疗选择。除此以外，Lu等[36]研究提出，CM组织中DTL表达水平上调可能通过激活c-Myc靶通路来促进黑色素瘤细胞生长和糖代谢。DTL在恶性黑色素瘤中的研究已经相对成熟，在其他恶性肿瘤中的潜在用途值得深入研究。

综上所述，现阶段关于DTL的研究大多数停留在生物信息学分析阶段，其详细的作用机制尚未证实，但其作为中心调控因子参与细胞周期进程和基因组稳定性的关键作用不容忽视。此外，DTL表达水平与多种恶性肿瘤的发生发展、临床特征、患者预后和转归具有密切关系。DTL在恶性肿瘤治疗中是否具有临床意义有待进一步深入研究，其有望为恶性肿瘤的治疗提供新的思路。值得注意的是，在开发新治疗靶点的过程中，肿瘤发生的微环境和其本身的异质性不容忽视，目前对DTL与恶性肿瘤相关性的探讨多为生物信息分析及理论阶段，接下来需要进行更多的实验性研究解释其在肿瘤生长中潜在的分子机制和作用，使其更有潜力成为多种恶性肿瘤治疗的新靶点。