CUEDC2蛋白研究进展

胡时栋，邹贵军，杜晓辉

(解放军总医院普通外科，北京 100853)

细胞的的重要生理活动，如细胞周期，信号转导，细胞增殖等都受到严格，精细的调控，许多生物分子都参与其中。如果调控出现紊乱，细胞可能会出现异常生理活动，对于一个完整的机体来说可能出现病理改变，继而导致严重不良后果，研究细胞活动的调控机制对于防治疾病意义重大。CUEDC2是由国内学者张学敏首次报道的一种蛋白分子，近年来关于CUEDC2的研究不断深入，CUEDC2在重要细胞活动中发挥调控作用的关键机制逐渐被阐明。现以目前的研究成果，对CUEDC2结构和功能进行总结。

1 蛋白结构

CUEDC2(CUE domain containing 2)是一种分子量大约为32kDa的蛋白质，氨基酸组成数目为287，酸性，定位于第144位至187位的一段氨基酸序列中含有CUE结构域(coupling of ubiquitin conjugation to ER degradation)，CUEDC2在人体所有组织，器官中均有表达，在大脑，心脏，睾丸高表达［1－2］。

3个α-螺旋构成了CUE的结构域，其中存在α-螺旋1中的MFP基序守序列和存在α-螺旋3中的LL基序够和泛素发生作用，能够进行单泛素化修饰，多泛素化修饰也能发生，稳定性较好［3－4］。化学位移滴定实验显示CUE结构域中的Phe56-Met65，Cys163，Val165，Val153，Gln169，Ser164，Gly152，Asp178，Thr162，Ala173区域及 Asp32-Asp45附近区域柔性较大，Val155，Leu157，Glu158，Glu166 区域柔性欠佳，Leu150-Asp178区域在CUEDC2发生泛素化作用时变化很大;根据CUEDC2(1－133)主链与侧链的指认结果和CSI预测的二级结构分布图发现E3-E22，E30-L43，T59-L64，R74-K94 构 成 了CUEDC2(1-133)的主要α螺旋区域，α螺旋比例为36.6%，基于二维1H-15N HSQC谱图信息，DYANA计算得出CUEDC2(1－133)N端连接紧密程度相对高，C端主要是没有规则的卷曲;SDS-PAGE显示CUEDC2(1－190)蛋白的稳定性较好，化学位移归属结果中，主链85%通过软件能够得到较为完全的归属，二维1H-15N HSQC谱图检测出现的峰形较好，表现出良好的总体折叠［5］。

图1 CUEDC2(1-133)溶液蛋白平均视图（引自崔佳梅 2011《CUEDC2的溶液结构及其与泛素相互作用的核磁共振研究》）

2 细胞周期调控

细胞周期对于生物生存至关重要，包括细胞的复制和分裂。真核细胞周期包括M，G1，S，G2四个时期，G1，S，G2为分裂间期，M期包括有丝分裂期和胞质分裂期。对人的细胞进行体外培养增殖，在理想状态下，分裂间期时间可以达到23 h，M期为1h。细胞正确的完全复制需要间期的有效调控，细胞在G1期为DNA复制做好各项准备，DNA在S期进行复制，G2期是有丝分裂前的准备期。CUEDC2对于细胞周期的调控影响很大，目前的研究发现其在有丝分裂期和G1期有着重要作用。

图2 CUEDC2调控有丝分裂期

2.1 有丝分裂期调控

有丝分裂期的调控紊乱易致细胞凋亡或者细胞增殖失控，继而产生癌症［6］。周期蛋白依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent kinase，Cdk)活性变化是调控细胞周期的关键，在有丝分裂期，M周期蛋白与Cdk1结合促进有丝分裂进行［7］。后期促进复合体(anaphase-promoting complex or cyclosome，APC/C)是一种泛素连接酶(ubiquitin-protein ligase，E3)，活化需要结合亚基Cdc20或Cdh1，通过K48位泛素化介导有丝分裂期和G1期的重要调控蛋白降解［8－9］。 纺 锤 体 结 合 检 测 点 (spindle assembly checkpoint，SAC)通过检测着丝粒是否正确结合到纺锤体上的方式来决定有丝分裂是否由中期进入后期，完成姐妹染色单体分离，有丝分裂阻滞缺陷蛋白2(mitotic arrest deficient2，Mad2)会附着在未正确结合的着丝粒上，并且与Cdc20结合，抑制APC/CCdc20的活性［10］。CUEDC2能够被M-Cdk磷酸化，进而结合Cdc20，导致Mad2与APC/C-Cdc20分离，SAC及时失活，活化的APC/C-Cdc20通过泛素化-蛋白酶体的方式对靶蛋白M周期蛋白和securin蛋白降解，导致M-Cdk活性降低，活化的separase蛋白酶切割姐妹染色单体上的黏合复合体亚基;SAC的失活、M-Cdk活性降低、黏合复合体的完整性缺失共同促进姐妹染色单体的分离，导致有丝分裂中期向后期非正常转换，可能出现染色体错误分离，有促进肿瘤发生的可能［11］。

2.2 G1 期调控

G1期APC/C与Cdh1结合发挥作用，非磷酸化的CUEDC2可以与APC/C-Cdh1复合体的Cdh1上的KEN结构域相互作用，抑制 APC/C-Cdh1活性［12］。当 DNA发生损伤时，p53蛋白活化，使得Cdk的抑制蛋白p21表达增加，Cdk活性下降是细胞对DNA损伤的一种保护机制，避免细胞周期推进导致遗传信息复制出错［13－14］。紫外线诱导DNA损伤时，p21会被降解，无法发挥作用［15］。在紫外线作用下，CUEDC2通过ERK1/2磷酸化被泛素化介导途径降解，激活APC/C-Cdh1活性，APC/C-Cdh1降解S周期蛋白，S-Cdk活性的降低使细胞停留在G1 期，无法进入 S 期［16］。

图3 CUEDC2调控G1期

3 信号转导通路调控

3.1 NF-κB 信号通路调控

核转录因子NF-κB家族包括五个成员:c-Rel、RelB、p50、p52 和 p65(RELA)，成员之间以同源二聚体异源二聚体的形式在未受刺激细胞的胞质中与抑制性蛋白IκB结合，处于失活状态，机体受到感染等外界刺激时，活化IκB激酶(inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase，IKK)，IKK 磷酸化 IκB 导致其被蛋白酶体降解［17］。NF-κB 与 IκB 发生分离，进入胞核对其靶基因白介素1B(interleukin-1B，IL1B)，白介素6(interleukin-6，IL6)，白介素8(interleukin-8，IL8)等发挥转录活性，激活炎症反应［18］。

两个高度同源的亚单位IKKα、IKKβ和一个调节亚单位IKKγ构成了IKK复合物。CUEDC2通过和蛋白磷酸酶1(PP1)的调节亚单位GADD34作用对PP1进行招募组成复合体，再与IKK复合体的IKKα、IKKβ结合使活化的IKK去磷酸化，导致IκB不能有效激活［19］。CUEDC2对通过 IKK活化的NF-κB通路可以有效抑制，如白介素1和TNFα刺激产生的活化，对不通过IKK作用发生NF-κB激活的途径确无抑制作用如紫外线刺激产生的NF-κB通路激活［20］。

图4 CUEDC2调控 NF-κB

3.2 JAK-STAT信号通路调控

JAK-STAT是细胞因子受体活化介导的信号传导通路，在免疫细胞的激活、通讯、造血等方面发挥重要作用，JAK磷酸化STAT，STAT以同源或异源二聚体的形式进入胞核对靶基因表达进行调控［21－22］。STAT3的活化能够引起由细胞变化诱导的肿瘤性血管形成，抑制机体抗肿瘤免疫，促进肿瘤的进展［23－24］。CUEDC2 通过促进延伸蛋白 C 与 JAKSTAT通路抑制蛋白SOCS3结合来提高SOCS3稳定性，在此基础上，CUEDC2与SOCS3相互作用，共同对细胞因子介导的JAK1-STAT3通路发挥抑制作用，在一定程度上抑制由 STAT3导致的肿瘤进展［25］。

图3 CUEDC2调控G1期

4 肿瘤调控

4.1 乳腺癌

孕激素受体(progesterone receptor，PR)在乳腺癌细胞增殖中发挥作用，预示乳腺癌的进展［26］。CUEDC2通过CUE结构域结合PR，通过泛素蛋白酶体途径促进孕激素诱导的PR降解;CUEDC2的180－226氨基酸区域能够发挥抑制PR介导的激活MAPK通路作用，减弱孕激素对乳腺癌细胞生长的影响［27］。

雌激素受体(estrogen receptor，ER)与PR均归属于核受体超家族成员，ER包括ERα、ERβ和ERγ;ERα、ERβ在乳腺组织中表达，可形成异源二聚体，同源二聚体，包括六个功能结构域(A-F)，配体的转录激活区(ligand dependentactivation function 1，AF-1)存在于 A，B区，DNA结合域(DNA binding domain，DBD)则分布在C区，ER在乳腺癌发生发展中发挥重要作用［28－29］。CUEDC2 在 DBD 与 ERα发生作用，通过泛素蛋白酶体途径导致ERα减少，ERα表达下降能导致乳腺癌患者对于激素治疗产生耐药;临床研究显示乳腺癌中CUEDC2表达减少与与ERα蛋白数量有明确的负相关，乳腺癌患者高表达CUEDC2对他莫昔芬内分泌治疗出现明显的耐药而且更易复发［30］。CUEDC2在 AF-1和 DBD与ERβ发生相互作用，抑制ERβ转录活性，对ERβ蛋白质表达不产生影响［31］。临床研究发现乳腺浸润性导管癌中CUEDC2与褪黑素受体表达正相关，CUEDC2对乳腺癌的发展及转移发挥促进作用［32］。

4.2 其他肿瘤

在慢性髓性白血病细胞系K562中CUEDC2表达水平较伊马替尼耐药细胞系K562/G01高;在K562中敲低CUEDC2表达后对伊马替尼耐药增强，K562/G01过表达CUEDC2对伊马替尼耐药减弱;慢性髓性白血病细胞中CUEDC2表达和伊马替尼耐药及NF-κB活化负相关［34］。肝癌组织中普遍存在CUEDC2的表达，CUEDC2的高表达与肿瘤的预后不良有关，可以作为潜在的评估肝癌预后的有效指标［35］。肺腺癌低表达 CUEDC2，CUEDC2 通过IP3K/AKT信号通路发挥抑制肺腺癌细胞增殖的作用，可以作为肺腺癌患者独立预后的指标［36］。

5 其他重要调控

CUEDC2可以和热休克蛋白70相互作用，可能在调节热休克蛋白70介导的压力反应中发挥重要作用［37］。CUEDC2对单核细胞向巨噬细胞分化有重要调控作用，分化过程中的表达明显上调，表达受miR-324-5p调控;缺少CUEDC2表达的巨噬细胞对炎症反应更加强烈;敲除CUEDC2的小鼠对葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎更加敏感而且更易发生结肠炎相关的肿瘤［38］。CUEDC2可能与ASK1发生作用，继而激活 JNK通路，导致心肌细胞死亡;敲除CUEDC2基因可以明显减少小鼠由缺血再灌注造成的心肌细胞死亡数目和心肌梗死的面积范围;CUEDC2通过对SERCA2a的活性和稳定性进行调控，促进心功能不全的发生，对在慢性应激状态下的心肌细胞可能产生负性作用［39］。

6 总结与展望

CUEDC2作为一种新发现的具有重要调控功能的蛋白质，已经引起了科研人员重点关注，CUEDC2促进有丝分裂中期向后期转变，阻滞G1期向S期转变，抑制NF-κB，JAK-STAT信号通路，调控肿瘤生长和耐药等重要作用已被陆续报道。但关于CUEDC2的研究尚有许多问题仍未解决。蛋白质发挥功能与其动态结构密切相关，CUEDC2的动态结构还未明确。细胞周期的S期和G2期对于细胞增殖意义重大，CUEDC2在S期及G2期是否能够发挥重要调控作用不得而知。CUEDC2抑制ER的转录活性的确切机制尚不清晰。CUEDC2在乳腺癌和慢性髓性白血病中发挥耐药作用不一，CUEDC2在肝癌和肺腺癌中发挥的预后作用也不同，CUEDC2在不同肿瘤中发挥作用的机制和功能尚需探讨。CUEDC2的表达调控机制有待完善等等。对CUEDC2相关的未知领域深入探究意义重大，能够为今后临床以CUEDC2为靶点进行重点疾病防治提供重要的理论基础。

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