翻译后修饰与子宫内膜异位症研究进展

朱靓雯，薛 晴

北京大学第一医院妇产科，北京100034

子宫内膜异位症是指具有活性的子宫内膜腺体或间质出现在子宫腔以外的部位。5%～10%的育龄期妇女患有子宫内膜异位症，其主要临床表现为慢性盆腔痛和不孕[1]。子宫内膜异位症的发病机制存在多种学说，包括经血逆流种植、体腔上皮化生、免疫因素、在位内膜决定论等，研究显示子宫内膜异位症中多种致病因子均存在翻译后修饰的改变[2]。蛋白质是生命活动的直接执行者，需要经过不同程度的加工和修饰才能发挥其完整功能。真核细胞内存在多种翻译后修饰，常见的修饰方式有磷酸化、甲基化、乙酰化、糖基化、泛素化等。这些修饰可以改变蛋白质的空间构象、活性、与其他分子相互作用的强弱，进而参与调节细胞的生理及病理过程[3]。近年来越来越多的研究表明，蛋白质翻译后修饰在子宫内膜异位症发生发展中发挥重要作用。

蛋白质翻译后修饰与子宫内膜异位症发病机制

磷酸化磷酸化是指ATP或GTPγ位的磷酸基在蛋白激酶的作用下转移到底物蛋白质氨基酸残基的过程。真核生物中，磷酸化是一种最普遍的翻译后修饰，常发生于丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基。磷酸化在信号通路转导、酶活性调控、改变蛋白质构象与定位等过程中发挥重要作用[4]。

内膜异位症 （简称内异症）是一种雌激素依赖性疾病，异位病灶局部高水平的雌激素可促进血清和糖皮质激素调节蛋白激酶1（serum/glucocorticoid-regulated kinase1，SGK1）表达，同时，雌激素受体 （estrogen receptor，ER）β又可增加SGK1的转录活性，使异位病灶中SGK1表达水平较非内异症患者内膜升高。高表达的SGK1促进促凋亡因子FOXO3a发生磷酸化修饰，使FOXO3a失活，进而减少细胞凋亡的发生，促进异位病灶生长种植[5]。线粒体稳态失衡也是内异症的发病机制之一，人丝氨酸/苏氨酸激酶的哺乳动物STE20样激酶 （mammalian STE20-like kinase 1， Mst1）是Hippo通路的关键调节因子，在细胞增殖、分化、形态和细胞骨架重排等方面均发挥重要作用[6]。研究显示Mst1可通过p53促进线粒体动力相关蛋白 （dynamin-related protein 1，DRP1）丝氨酸616位点发生磷酸化修饰，激活的DRP1促进线粒体分裂，进而抑制细胞迁移、促进细胞凋亡，而相较于内异症患者在位内膜，Mst1于异位内膜组织中表达明显下降[7]。因此，异位内膜中低表达的Mst1介导DRP1磷酸化修饰下降，从而影响线粒体稳态是异位病灶发生发展的可能机制。

近年来，在位内膜决定论的提出揭示了内异症患者的在位内膜与非内异症患者子宫内膜生物学特性上可能存在不同[8]。研究表明内异症患者在位内膜与非内异症患者子宫内膜相比有516个蛋白磷酸化水平存在显著差异[9]。Kim等[10]发现内异症患者在位内膜信号传导及转录激活蛋白 （signal transducer and activator of transcription，STAT）磷酸化水平增加，STAT发生磷酸化修饰后可促进缺氧诱导因子的表达，缺氧诱导因子-1A表达增加后抑制去磷酸化酶双特异性蛋白磷酸酶2活性，从而异常激活细胞外信息调节蛋白激酶与p38丝裂原激活蛋白激酶信号通路，增加炎症因子分泌、促进细胞增殖与血管形成，因此在位内膜磷酸化水平异常也是内异症的发病机制之一。

乙酰化乙酰化修饰主要发生在染色质组蛋白上，在组蛋白乙酰化转移酶与去乙酰化转移酶作用下保持动态平衡。一般情况下，组蛋白乙酰化转移酶可使核小体结构疏松，利于转录因子与基因启动子区结合，激活基因转录[11]。除组蛋白外，同源框基因A10、p53等非组蛋白也可接受乙酰化调控。

Kawano等[12]研究显示，异位内膜间质细胞的组蛋白乙酰化水平显著降低，组蛋白去乙酰化酶 （histone deacetylase，HDAC）表达升高，提示组蛋白乙酰化水平异常可能与子宫内膜异位症的发病机制相关。内异症患者异位病灶ERα与ERβ比例较在位内膜下降，成为优势受体的ERβ介导异位病灶的侵袭、增殖、炎症反应等过程[13]。而异位组织高表达的HDAC1，会使ERα启动子区乙酰化水平降低，抑制ERα转录[14]，从而使ERβ成为优势受体，促进异位病灶的发生。除HDAC1外，沉默调节蛋白1（silent information regulator 1，SIRT1）也在内异症中发现表达异常。SIRT1是经典Ⅲ类去乙酰化酶，可介导组蛋白及非组蛋白的去乙酰化过程[15]。研究显示与非内异症患者子宫内膜对比，内异症患者在位内膜SIRT1表达明显增加，SIRT1会与B淋巴细胞瘤基因6（B cell lymphoma 6，BCL6）共同结合在孕激素信号通路重要调节因子GLI1的启动子区，结合后可抑制GLI1转录活性，提示乙酰化水平降低可能是内异症患者发生孕激素抵抗的原因之一[16]。乙酰化过程需要接受乙酰化转移酶与去乙酰化转移酶的双向调控，因此，并非全部内异症相关致病因子均表现为乙酰化水平降低。类固醇受体共激活剂1是一种组蛋白乙酰化转移酶，其在异位病灶表达增加[17]，而研究表明类固醇受体共激活剂1可使雌激素合成通路上关键因子类固醇基因因子1（steroidogenic factor-1，SF-1）启动子区乙酰化水平增加，激活SF-1转录[18]，维持局部病灶高雌环境进而促进异位内膜种植、发展。

研究显示25%～50%的不孕妇女患有子宫内膜异位症，且30%～50%的子宫内膜异位症患者会伴不孕[19]。P300/CBP相关因子 （P300/CBPassociated factor，PCAF）是一种乙酰化蛋白，内异症患者在位内膜PCAF呈高表达，内膜容受性因子HOXA10可受到PCAF的乙酰化调控，从而降低内膜容受性因子整合蛋白β3的表达，使内异症患者胚胎种植失败导致不孕[20]。

甲基化蛋白质甲基化是指在甲基转移酶的作用下，以腺苷甲硫氨酸为供体，将甲基转移到底物蛋白质的赖氨酸和精氨酸残基上的过程。组蛋白甲基化修饰参与干细胞干性维持和分化、转录调节、DNA损伤反应等过程，其中H3K9、H3K27甲基化往往与染色质浓缩、抑制基因表达相关，而H3K4甲基化则是转录激活的显著标志[21]。

子宫内膜异位症异位病灶整体组蛋白甲基化水平改变趋势尚存争议。Xia等[22]研究显示，同非内异症患者子宫内膜相比，内异症患者异位内膜H3K9、H3K4甲基化水平降低，组蛋白甲基转移酶SUV39H1、SUV39H2、G9a明显下降。而Monteiro等[23]研究显示，内异症患者异位内膜H3K4、H3K9、H3K27均呈现高甲基化水平，且在孕激素受体、同源框基因A10、同源框基因A9、雌激素受体、类固醇基因因子-1等基因启动子区存在H3K27me3富集，其中雌激素高甲基化水平尤为显著。

赖氨酸特异性去甲基化酶1（lysine-specific-demethylase-1，LSD1）是H3K4、H3K9的去甲基化酶，同非内异症患者相比，内异症患者在位内膜与异位内膜LSD1表达均明显增加，这与Xia等[22]研究结论一致。与此同时，使用LSD1抑制剂可抑制异位内膜间质细胞增殖、侵袭，发生细胞周期阻滞[24]，该结论已在小鼠模型中得到证实。Zeste增强子同源物2（enhancer of Zeste homolog 2，EZH2）是一种甲基化转移酶，可催化H3K27发生三甲基化修饰，Zhang等[25]研究显示EZH2在子宫内膜异位病灶中明显增加，敲低EZH2或使用其抑制剂可减少Slug、snail等侵袭因子的表达、抑制内膜上皮细胞增殖、减少间质-上皮间转化；给予内异症小鼠EZH2抑制剂，可发现异位病灶缩小、纤维化程度降低。

糖基化糖基化过程是在糖基转移酶的作用下，使低聚糖以糖苷的形式转移到蛋白质分子上，与蛋白质特定的氨基酸残基进行共价结合作用而构成糖苷键的过程，主要包括O-糖基化、N-糖基化、C甘露糖化和糖基磷脂酰肌醇锚定链接。糖基化对蛋白质的正确折叠、构象稳定、受体激活等过程发挥重要作用[26]。

Sampson经血逆流理论认为经期时随经血逆流的子宫内膜腺上皮和间质细胞种植并生长于腹腔是异位病灶形成的原因，故子宫内膜对腹膜的黏附作用在上述过程中至关重要。腹膜间皮细胞可以分泌透明质酸，而CD44为透明质酸的主要受体，是一种跨膜糖蛋白，参与细胞的迁移与黏附，其中CD44的可变剪接与糖基化是其与透明质酸结合的基本条件。将内膜上皮细胞或上皮间质与腹膜间质细胞共培养，加入糖链抑制剂可明显减少CD44与透明质酸的相互作用，降低内膜细胞对腹膜细胞的黏附，提示CD44糖基化可能在异位病灶建立早期发挥作用[27]。

子宫内膜异位症患者发生经血逆流会使腹腔中存在过多的自身抗原，引起机体免疫应答活性增强，B细胞分泌自身抗体，机体出现补体沉积。自身抗体的出现是内异症的特征，也是内异症合并不孕的病因之一。α-HS糖蛋白、碳酸酐酶、IgA1等均为已发现的内异症自身抗原，这些自身抗原同属糖蛋白，内异症患者血清中的自身抗体可识别其共同抗原表位-半乳糖凝集素1-N-乙酰化的半乳糖胺，内异症患者该抗原表位的糖基化异常可能是引起自身免疫反应的重要因素[28]。Miller和Jones[29]研究显示在分泌中期，子宫内膜糖基转移酶表达增加，糖基化水平升高。内异症患者在位内膜于分泌中期时，糖基化水平发生明显改变，表现为与双花豆凝集素结合的岩藻糖基化N-乙酰半乳糖胺序列减少，因囊胚的黏附需要与内膜上皮的糖萼发生相互作用，因此，糖基化异常可能是导致内异症患者不孕的重要因素。

泛素化泛素是一种含76个氨基酸的多肽，泛素化是指泛素分子在E1激活酶、E2偶联酶、E3连接酶的作用下，共价结合于靶蛋白，被泛素标记的靶蛋白会被26S蛋白酶体识别并降解，可清除错误蛋白质、调控细胞周期、调节机体免疫功能[30]。

目前，泛素化与子宫内膜异位症发生发展的联系研究尚少。Ilad等[31]发现子宫内膜泛素蛋白的表达具有周期性变化，分泌期时，异位内膜间质细胞及上皮细胞泛素蛋白的表达增加，凋亡程度下降，提示异位病灶高表达的泛素蛋白可能会促进异位内膜细胞的存活。此外，Chen等[32]发现去泛素化酶USP10于异位内膜表达升高，可稳定Raf-1蛋白表达，进而通过Raf相关因子1激酶/丝裂原激活激酶/细胞外信号调节激酶信号通路促进细胞增殖和迁移能力。

翻译后修饰与子宫内膜异位症治疗靶点

异常的翻译后修饰作用会导致蛋白本身或与其相互作用的因子表达异常，从而促进子宫内膜异位病灶的发生发展。与基因突变不同，蛋白质翻译后修饰多为可逆的过程，改变翻译后修饰过程中相关酶 （组蛋白甲基转移酶、组蛋白去乙酰化酶等）活性，为治疗内异症提供潜在的治疗靶点。近年研究较多的为去乙酰化酶抑制剂与蛋白激酶抑制剂，去乙酰化酶抑制剂可提高异位内膜组蛋白乙酰化水平，抑制CYP19基因转录；减少与G蛋白偶联的雌激素受体表达；抑制细胞增殖，引起细胞周期停滞于G0/G1期或G2/M期；诱导Bcl-2、Bcl-Xl表达，增加细胞凋亡[33-34]。在炎症因子的作用下，异位内膜丝裂原活化蛋白激酶信号通路被异常激活，给予p38抑制剂SB203580治疗后，在不影响内异症小鼠子宫的重量和小鼠自重的同时，内异症病灶的体积明显缩小[35]。而一项随机对照研究显示，c-Jun氨基末端蛋白激酶1抑制剂 AS602801单用或联合西曲瑞克应用对抑制狒狒内异症病灶的生长同样有效，可减少炎症因子分泌、降低孕激素抵抗，且对细胞周期或血清激素水平无不良反应[36]。组蛋白赖氨酸去甲基化转移酶LSD1抑制剂也可缩小异位病灶，降低血管内皮生长因子与增殖细胞核抗原表达，抑制上皮间质化生的发生，对内异症发挥一定的治疗作用[37]。

综上，子宫内膜异位症中多种信号转导蛋白、受体蛋白、转录因子均存在翻译后修饰异常，如磷酸化、乙酰化、甲基化等，提示翻译后修饰是内异症发生发展的重要分子机制。目前，泛素化、苏素化修饰在内异症中的作用尚不明确，各种翻译后修饰间的复杂调控关系尚需进一步揭示，此外，针对翻译后修饰的药物治疗仅用于动物研究，如HDAC抑制剂等仅能改变蛋白整体乙酰化水平，并不能靶向针对某一乙酰化水平发生改变的蛋白，因此以翻译后异常修饰作为靶点治疗的药物亦需更加深入的研究。