TRIMs蛋白家族在肿瘤中的研究进展

艾美玲 黄 璇 张慧明

(南昌大学第三附属医院药剂科，江西 南昌 330006)

TRIMs蛋白家族在肿瘤中的研究进展

艾美玲 黄 璇1张慧明

(南昌大学第三附属医院药剂科，江西 南昌 330006)

TRIMs；泛素化连接酶；肿瘤

XNF7(Xenopus laevis nuclear factor 7)是在非洲爪蟾蜍中发现的首个TRIMs蛋白家族成员〔1〕。之后，将基因组序列和功能基因组学的方法相结合，确定了大量的TRIMs家族成员〔2〕。截止到目前，从人类及直系同源生物中已经发现了70多种，从灵长类到鳗鱼和线虫等物种中都存在该蛋白家族成员〔3～5〕。TRIMs蛋白也叫RBCC蛋白，蛋白名称依据结构的特异性而命名，功能也由其结构的特异性而决定，如参与抗病毒反应、抑制肿瘤细胞的增殖、调控分化或促进肿瘤细胞的增殖与侵袭等功能均与其结构密切相关。

1 TRIMs蛋白家族结构及其功能

TRIMs家族蛋白是包含RING结构域的E3泛素化蛋白中最主要的一类蛋白，通常含有一个RING结构域，一个或者二个B-box和一个螺旋卷曲结构。有趣的是，TRIMs家族蛋白从氨基末端到羧基末端的保守序列和该蛋白的基本骨架在进化过程中均得到高度保留，表明其常见的生物学功能可能与该结构密切相关。它们不仅参与了很多细胞过程(如细胞凋亡和细胞周期)，同时也调控一些信号通路。TRIMs的不同结构域具有不同的生物学功能。

1.1RING结构域 RING结构域是TRIMs蛋白家族结构中一个非常关键的结构域，它是由10～20个氨基酸组成，起始氨基酸是蛋氨酸〔3,6〕。经典的RING结构域基本序列是Cys-X2-Cys-X(9-39)-Cys-X(1-3)-His-X(2-3)-Cys-X2-Cys-X(4-48)-Cys-X2-Cys(X可以代表任一氨基酸)。根据其中氨基酸的主要类型(半胱氨酸还是组氨酸)，RING结构域分为RING-C2和RING-H2两类〔7〕。RING结构域参与生物反应是以同源二聚体或异源二聚体的形式存在〔8,9〕。RING结构域通过组合成一个超大的RING结构域复合体来参与不同类型的生化过程〔10,11〕。生物信息学分析表明，大约300个基因能够表达RING结构域，其中大部分蛋白都作为E3连接酶参与了泛素化过程〔12〕。但是，并不是所有含有RING结构域的蛋白就一定有E3连接酶的活性，部分蛋白本身不具有E3连接酶功能，但是可以通过与其他含RING结构域的E3连接酶形成异源二聚体，极大地增强该E3连接酶的活性。RING结构域的连接酶活性受到3种翻译后调控：第一种是通过共价结合，如磷酸化或与泛素化样蛋白结合；第二种是通过非共价键与其他蛋白或小分子配体结合；第三种则是底物之间的相互竞争。所有的这些翻译后修饰都能通过底物、E2或E3影响这些酶的作用〔13〕。

1.2B-box结构域 B-box结构域也是TRIMs家族蛋白中非常重要又具有特点的结构域之一。B-box有两种不同的Zn结合基序：B-box1、B-box2。B-box1包含C-X(2)-C-X(6-17)-C-X(2)-C-X(4-8)-C-X(2-3)-C/H-X(3-4)-H-X(5-10)-H〔C5(C/H)H2〕)这一段Zn结合共有序列，而B-box2的共有序列为C-X(2-4)-H-X(7-10)-C-X(1-4)-D/C(4-7)-C-X(2)-C-X(3-6)-H-X(2-5)-H 〔CHC(D/C)C2H2〕。TRIMs家族蛋白是由B-box2的氨基端与B-box1连接，也有部分蛋白是只含有单个的B-box结构，其中主要是B-box2。RING、B-box1、B-box2的3级结构相似，而大部分B-box结构域都与RING结构域相连，这些结构域的出现可能是由同一个祖先基因经过基因复制而得到〔1,3〕。B-box2结构域是TRIMs家族蛋白的一个突出特点，但是这一结构域也同样出现在其他蛋白中〔14〕。十多年前对XNF7蛋白中的一个42氨基酸残基多肽进行二级1H-1H同核核磁共振数据分析首次发现了B-box2结构域〔3〕。B-box2是由一个短的α螺旋结构和一个环状结构(由二条短的反向平行的β链组成)组成，然后形成一个与B-box1 和RING结构域相似的3级结构，即使是其中最小的编码序列都与这些结构域存在相似〔15〕。

至今，关于B-box2结构域的特殊功能还不清楚，只是发现它主要是连接RING和螺旋卷曲结构域，可能对于TRIMs家族蛋白的整体功能具有一定的影响〔16〕。它可能是通过影响底物的识别或泛素化连接酶的活性，从而调控RING和B-box1结构域的功能〔17〕。B-box2对于这些蛋白形成同源多聚体或与其他蛋白的相互作用具有一定的影响，从而对这些蛋白发挥整体生物学功能具有重要意义。

1.3螺旋卷曲(Coiled-coil)结构 TRIMs家族蛋白的螺旋卷曲结构大约有100个氨基酸残基，通常分解为2至3个螺旋卷曲基序。它们的空间结构很简单，α螺旋结构通过疏水间相互作用力形成索状结构使其稳定。螺旋结构是TRIMs蛋白中非常重要的结构之一，虽然包含了丰富的疏水氨基酸和亮氨酸残基，但是结构并不保守。这个结构域的主要功能是促进同源体形成高分子复合物。Reymond等〔3〕人利用相互作用配对技术，发现很多TRIMs家族蛋白都存在同源之间的相互作用，但是异源之间的却非常少。当然也有少数蛋白存在异源多聚体，如TRIM17与TRIM44〔18〕。根据目前研究得知，螺旋卷曲结构对于TRIMs家族蛋白多聚化尤其是同源蛋白的多聚化十分关键。

1.4羧基末端结构 根据羧基末端结构的不同，人类TRIMs家族蛋白可以分为9类(图1)〔19〕。TRIMs家族蛋白由于其特殊的结构，在细胞的多个生物学过程中都发挥了重要作用，参与了细胞的生长、分化、凋亡、转录，而且对于部分疾病以及肿瘤的形成都具有一定的调控作用。最近的研究还发现，该家族蛋白中部分蛋白成员还参与了先天性免疫反应。

2 部分TRIMs蛋白家族成员与肿瘤的关系

TRIMs蛋白家族中已有多个成员被报道与肿瘤的发生发展密切相关，其中部分蛋白作为肿瘤标记物的研究也越来越多，均提示TRIMs蛋白在肿瘤中发挥重要的作用。现以TRIM8、TRIM16、TRIM26以及TRIM44为例进行概述。

2.1TRIM 8 TRIM8是一个含RING结构域的TRIMs家族蛋白之一，其结构属于TRIMs家族蛋白中经典的RBCC结构，即氨基端包含一个RING结构域、一个B-box1、一个螺旋卷曲结构和羧基末端的一个结构域。TRIM8能够正向调控TNF诱导的NF-κB通路，而且TRIM8结构中不同的结构域在TNF诱导的NF-κB通路过程中的不同阶段都有不同的作用。TRIM8的羧基末端决定了TRIM8能够定位于细胞核，但是不影响其调控TNF诱导的NF-κB的活性；螺旋卷曲结构参与了其高级结构的形成，同时缺失B-box1和螺旋卷曲结构域能够终止其活化NF-κB，而如果缺失RING结构域能够直接从正向调控转变为抑制作用。不仅如此，它还能反转PLAS3介导的负向调控NF-κB，TRIM8的E3泛素化连接酶活性是发挥其调控NF-κB在细胞质以及细胞核中活性的关键所在。通过调控NF-κB的活性，TRIM8作为一个新的致癌基因能够增加细胞的克隆形成和迁移能力〔20〕。值得关注的是，在肾癌细胞中TRIM8的表达量较正常肾细胞有明显的下降。通过降低TRIM8的表达量可以抑制P53的活性，而TRIM8的缺失能够明显减弱P53介导的对于化学药物的反应。在ccRCC细胞中，作者提出了一种新的机制涉及TRIM8与细胞抗药性之间的联系。在P53通路受损的癌细胞中，TRIM8能够作为一个增强剂使癌细胞对药物的敏感性增强〔21〕。最新的研究还发现，在神经胶质瘤细胞中下调TRIM8后能够影响细胞的增殖，其与患者的生存率也存在着密切的关联〔22〕。

R：RING结构域；B1：B-box1结构域；B2：B-box2；C-C：coiled-coil；COS：C-terminal subgroup one signature；PHD：plant homeodomain；ARF：ADP-ribosylation fcror；FIL：filamin-type immunoglobulin；MHL：NCL1，HT2A and LIN41 domain；MATH：meprin and TRAF-homology domain图1 TRIMs家族蛋白分类

2.2TRIM 16 TRIM16也称为雌激素反应B-box蛋白，在许多组织中都有表达，在细胞中主要存在于细胞质中。TRIM16结构不包含RING结构域，但是在羧基末端有RET指结构域或者是SPRY结构域〔23〕。虽然不包含RING结构域，但是仍具有E3泛素化连接酶活性，同时其可以通过其螺旋卷曲结构与其他TRIMs家族蛋白中的其他成员如PML(TRIM24)形成异聚体〔24〕。2010年，Marshall等〔25〕首次证明TRIM16是一个抑癌基因。在肺癌细胞和成神经细胞瘤细胞中，TRIM16可以与波形蛋白结合并抑制其表达从而抑制肿瘤细胞的迁移。在成神经细胞瘤中，TRIM16能够进入细胞核内，由TRIM16的螺旋卷曲结构域介导降解核蛋白E2F1，从而抑制了成神经细胞瘤的增殖。随后，Cheung等〔26〕发现，TRIM16作为一个类维生素A信号因子调控角质细胞的分化并首次证实TRIM16能够与DNA和乙酰化组蛋白结合，增强维生素反应基因的转录，从而增强对维生素A的敏感性来抑制成神经细胞瘤的增殖，而且TRIM16的缺失对于皮肤鳞状细胞癌的形成及其对维生素A的敏感性都具有决定性的作用。此外，有研究表明TRIM16抑制成神经细胞瘤的增殖是通改变周期蛋白D1和P27的表达来调控成神经细胞瘤的G1/S期和细胞的分化，这与它本身动态的核定位相关〔27〕。值得关注的是，TRIM16在肿瘤组织中的表达量与肿瘤组织的恶性程度密切相关。Patrick等人发现TRIM16可以诱导乳腺癌和肺癌细胞凋亡。在乳腺癌细胞(MCF7)中过表达TRIM16后，可以增加MCF7细胞中蛋白酶原-2的水平，其还能与MCF7细胞和成神经瘤细胞BE(2)-C中细胞凋亡蛋白酶-2存在直接的相互作用并同时增加该酶的活性，从而诱导了癌细胞的凋亡〔28〕。随着后续研究的推进，对于它在不同癌细胞中抑癌作用的机制研究越来越多。在黑色素瘤细胞中，TRIM16能够通过调控干扰素(IFN)β1抑制癌细胞的增殖和迁移。TRIM16能够直接与IFNβ1启动子结合，从而诱导IFNβ1转录。值得关注的是，研究还发现TRIM16可以作为一个新的细胞迁移和新陈代谢标记物。有趣的是，在用维罗非尼处理黑色素瘤细胞时，TRIM16的蛋白表达水平升高，而且发现TRIM16与黑色素瘤细胞对药物的敏感性紧密相关〔29〕。

2.3TRIM 26 TRIM26基因定位于6号染色体上的一段称为主要组织相容性复合体(MHC)的一级区域，TRIM26蛋白主要位于细胞质中〔30〕。研究表明，TRIM26结构为RBCC结构，即包含RING结构域、Box1、Box2和螺旋卷曲结构，具有E3泛素化连接酶活性〔31〕。TRIM26作为E3泛素化连接酶能够靶向降解核因子IRF3，从而进一步负向调控IFN-β的表达，参与抗病毒反应〔32〕。TRIM26的研究发现它能够加重阿司匹林引起的呼吸疾病和抗HIV-1感染〔33，34〕。2015年Wang等〔35〕发现TRIM26还是一个抑癌基因，与肝细胞癌症的恶性程度相关。与正常肝脏组织对比，TRIM26在肝癌组织中的表达量要明显下降。不仅如此，TRIM26的表达水平与肝细胞癌症患者的临床病理特性，如AFP水平和T水平也密切相关。作者通过后期实验还发现，在肝癌细胞中下调TRIM26能够促进肝癌细胞的增殖与侵袭能力。

2.4TRIM 44 TRIM44也被称为Mc7，最早是从小鼠大脑的cDNA文库中分离出来，在脑组织中特异性的高表达〔36〕。该蛋白在泛素水解酶区域有一个锌指结构域(ZF UBP)、还有一个B-Box和螺旋卷曲结构域。早期研究发现，TRIM44能够与TRIM17相互作用，抑制TRIM17泛素化，使TRIM17的稳定性增强。TRIM17作为一个E3连接酶，其活性会影响其泛素化底物，从而调控后续的生物学反应。TRIM44的突变会损伤PAX6而引起无虹膜病变〔37〕。研究表明，TRIM44对于肿瘤的发生发展也有一定的影响，过表达TRIM44会促进胃癌的恶性发展。在胃癌细胞中TRIM44表达量增加，而且随着TRIM44表达量的升高其临床症状也会更为明显，淋巴入侵以及复发率、死亡率都会相应的有所增加〔38〕。有研究分析上皮细胞癌、乳腺癌(BCs)和食管胃癌(EGC)发现，TRIM44过表达是由于基因组扩增导致。TRIM44在EGC样本中表达量的升高促使mTOR的活性增强，进而影响了食管胃癌细胞的增殖〔39〕。Luo等〔40〕的最新研究发现TRIM44在非小细胞肺癌细胞中高表达，通过活化NF-κB信号通路，使CXCL16、MMP9的表达上调，从而促进非小细胞肺癌细胞的迁移和侵袭。

TRIMs蛋白家族中除了以上几个蛋白参与了肿瘤的发生发展之外，还有其他成员与肿瘤也有一定的关系(图2)〔41〕。

图2 TRIMs蛋白家族与不同肿瘤之间的关系

3 展 望

综上所述，TRIMs家族蛋白具有保守的结构特征，各个不同的结构域有着不同的功能。TRIMs家族蛋白的功能多样性与它们各自不同的组织表达、亚细胞定位、羧基端和氨基端结构域的不同以及它们与其他蛋白之间的相互作用有关。TRIMs蛋白家族是较新的E3连接酶家族，该家族作用功能广泛，不仅参与了细胞的生长、分化，其对于先天性抗病毒免疫反应也具有重要作用。然而，在很早之前人们就已经发现了TRIM29是一个致癌基因，随后发现其他部分蛋白或是致癌或是抑癌作用，还有部分蛋白有望成为诊断和治疗的靶点。整体而言，对于TRIMs蛋白家族在肿瘤方面的研究并不是特别多，因此深入的研究TRIMs蛋白家族在肿瘤中的作用及其机制，能够为临床治疗和诊断提供新的方向。

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〔2017-02-23修回〕

(编辑 郭 菁)

R734.2

A

1005-9202(2017)21-5465-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.21.110

国家自然科学基金(81660390)

1 南昌大学转化医学研究院

张慧明(1972-)，女，主任药师，主要从事临床药学研究。

艾美玲(1990-)，女，药师，硕士，主要从事肿瘤代谢相关研究。