膜相关环状蛋白在肿瘤中作用的研究进展

王暖，杨丽娟，刘成霞

滨州医学院附属医院，山东滨州256600

MARCH 蛋白家族是近年来新发现的E3泛素化连接酶家族，由MARCH1～11 组成。MARCH 蛋白的主要结构有N 末端的RING-CH 结构、两个或多个TM 跨膜结构域，但是这些蛋白的结构并不完全相同，有的MARCH 蛋白含有介导蛋白相互作用的C末端PDZ结合域或参与胞吞作用的C末端基于酪氨酸的YXXΦ 结构域［1］。MARCH 蛋白广泛表达在各种组织中，不仅参与很多细胞功能，比如蛋白泛素化、抗原提呈、胞内转运、精子发生等等，而且可通过调控肿瘤的增殖、侵袭、自噬等恶性生物学行为参与肿瘤的发生发展。现将MARCH 蛋白在肿瘤中作用的研究进展综述如下。

1 MARCH1在肿瘤中的作用

MARCH1在次级淋巴组织、B 细胞、单核细胞和未成熟的树突细胞中高表达，主要功能是泛素化MHC-Ⅱ、CD86 等分子参与免疫系统的抗原提呈过程［2］，在过敏性哮喘、MODS、糖尿病［3］等疾病的致病机制和进展过程中也发挥了重要作用。由于肿瘤异质性的原因，MARCH1 在不同肿瘤中发挥的作用也不同。

MENG 等［4］发现，MARCH1 在原发性卵巢恶性肿瘤组织中高表达。体外实验发现，MARCH1 能够促进卵巢癌细胞的增殖、迁移和侵袭等恶性生物学行为，MARCH1 与NF-κB 通路形成正反馈回路并且敲低MARCH1 抑制Wnt/β-catenin 通路分子的表达，具有潜在的促癌作用。XIE 等［5］发现，MARCH1 在肝癌组织和细胞中高表达，通过PI3K/AKT/β-catenin通路促进肝癌细胞的增殖和侵袭，体内实验也证明MARCH1 可能是肝癌的一个潜在癌基因。XIE 等［6］研究发现，从天然新型菌株棘孢曲霉里分离出来的癸二酸可通过下调MARCH1 表达来抑制肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭，促进肝癌细胞凋亡。以上研究表明，MARCH1在卵巢癌和肝癌中具有促癌作用。

与MARCH1 在卵巢癌和肝癌中的作用相反，MARCH1 作为miR-653 的下游靶标，在膀胱癌中低表达并抑制肿瘤的增殖，ciRs-6 通过海绵吸附miR-653 提高MARCH1 的表达水平来抑制膀胱癌的生长［7］，表明MARCH1在膀胱癌中具有抑癌作用。

2 MARCH2在肿瘤中的作用

MARCH2 作为首个被鉴定为可能与病毒免疫逃逸有关的新型泛素连接酶家族成员，主要在囊泡运输中起作用。

自噬是一种主要的细胞降解途径，其在肿瘤发展的不同阶段发挥不同的作用，一方面自噬可通过诱导肿瘤细胞凋亡抑制肿瘤的生长，另一方面自噬通过降解和再利用各种细胞营养物质促进晚期恶性肿瘤的生长。XIA 等［8］报道，MARCH2 参与了自噬的调控，MARCH2 基因敲除介导的自噬可以发挥抗肿瘤活性，其机制是通过PIK3CA/AKT/MTOR 途径发挥作用。MARCH2除了RING-CH 结构和TM 跨膜结构域之外，还有PDZ结构域。研究发现，MARCH2与囊性纤维化跨膜电导调节剂因子（CFTR）相互作用需要PDZ 结构域［9］。CFTR 可以作为氯离子的通道对其他运输途径进行调节，CTFR 缺陷通过活性氧（ROS）/TG2/BECN1 介导的自噬抑制作用诱导囊性纤维化中聚集体的形成和肺部炎症。MARCH2促进CTFR 的泛素化降解并抑制CTFR 介导的肿瘤细胞自噬，提示MARCH2 可能作为自噬的负调节因子在肿瘤中发挥作用。MARCH2 主要分布在内质网，内质网应激也是调控自噬的通路之一。研究发现，结肠癌中MARCH2通过内质网应激调控自噬［9］，沉默MARCH2 通过ATF4/CHOP/TRIB3/AKT/MTOR信号轴最终促进自噬的发生。

除此之外，MARCH2 在胃癌组织中表达阳性率明显高于正常黏膜组织，而且MARCH2 的表达与肿瘤分化程度、浸润深度、淋巴结转移等临床病理特征有相关性［10］，提示MARCH2 可能是胃癌的一个治疗靶标分子。根据ONCOMINE 癌症微阵列数据库，MARCH2 在膀胱癌、前列腺癌和结肠癌中低水平表达，而在黑色素瘤中高表达，但还需要实验进一步验证其功能。

3 MARCH3在肿瘤中的作用

MARCH3 在氨基酸水平上与MARCH2 具有高度一致性，其具有PDZ 结构域，在囊泡运输中发挥重要作用。现有文献并无MARCH3 在肿瘤方面的研究。

4 MARCH4在肿瘤中的作用

MARCH4 与MARCH9 高度同源，其在免疫系统中发挥重要的调节作用，但并未发现其在肿瘤中的作用机制。

5 MARCH5在肿瘤中的作用

MARCH5 具有四个跨膜结构域，是一种主要位于线粒体外膜的E3 泛素化连接酶。MARCH5 在所有组织中都有表达，在B细胞、支气管上皮细胞和甲状腺中高表达。MARCH5 通过调节线粒体融合蛋白1（MFN1）、线粒体融合蛋白2（MFN2）、Drp1 的活性，在控制线粒体形态和运输中具有至关重要的作用。

研究发现，MARCH5 在卵巢癌组织中的表达明显上调［11］，MARCH5 能够调节卵巢癌细胞的自噬、迁移和侵袭，其作用是通过TGF-β1/Smad2/3 途径介导的，提示MARCH5 可能是卵巢癌的候选癌基因之一，是卵巢癌治疗的潜在靶标。对宫颈癌的研究发现，MARCH5 在宫颈癌组织中的表达较正常组织升高，且与分级存在相关性，MARCH5 参与了宫颈癌细胞的增殖、迁移和侵袭过程［12］。

Drp1、PGAM5 和Bax 都是线粒体相关蛋白，能够调控肿瘤的生长和凋亡。下调MARCH5 表达后，Drp1 表达下降，PGAM5 和Bax 表达上升，提示其可能通过调控线粒体相关蛋白参与肿瘤细胞的恶性生物 学 行 为。TANG 等［13］发 现，在 乳 腺 癌 中，与MARCH5 低表达患者比较，MARCH5 高表达患者的生存率明显降低；MARCH5 主要通过诱导细胞周期G1期向S 期转变来促进乳腺癌细胞的生长。miR-30a 可抑制MARCH5 促进的乳腺癌细胞的生长和转移，MARCH5 的致癌作用主要是线粒体裂变增加和ROS产生介导的。另有研究发现，在鼻咽癌中，miR-373通过靶向MARCH5可发挥抑制肿瘤的作用。

由上可见，MARCH5 主要是通过线粒体途径调控肿瘤生长、转移和侵袭。

6 MARCH6在肿瘤中的作用

MARCH6 主要定位在内质网。MARCH6 是胆固醇合成和脂质代谢的关键调节因子，可通过靶向羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶和角鲨烯单加氧酶降解来抑制胆固醇合成，同时在控制肝细胞胆固醇稳态中具有多方面作用。

胆固醇积累是前列腺癌的标志，前列腺癌细胞利用胆固醇进行细胞膜、器膜合成，加速细胞周期进程，促进致癌信号转导途径的激活和自分泌雄激素信号传导。因此，消除胆固醇蓄积是治疗前列腺癌的目标之一。通过对数据库中原发性前列腺癌患者的数据分析发现，MARCH6 与雄激素受体基因表达呈显著正相关。MARCH6 能够抑制胆固醇合成途径，Sp1 作为MARCH6 的转录调节因子在转录水平调控MARCH6 表达。MARCH6 在前列腺癌中可能作为一种抑癌基因通过抑制胆固醇合成进而抑制前列腺癌的发生发展［14］。还有研究发现，慢病毒沉默MARCH6 基因可以抑制乳腺癌细胞增殖，引起细胞周期G1期阻滞，在乳腺癌中发挥促癌作用。在其他肿瘤中并无MARCH6的相关研究进展。

7 MARCH7在肿瘤中的作用

MARCH7 在神经元、干细胞和淋巴细胞中高表达，在T细胞增殖和神经元发育中起关键作用。

HU 等［15］报道，MARCH7 在卵巢癌中高表达，与卵巢癌的发生和转移有关；进一步研究发现，miR-101 与MARCH7 基因的3"UTR 区有潜在的结合位点，miR-101 通过调控MARCH7 来调控卵巢癌细胞的增殖、迁移和侵袭。MARCH7 可以充当内源性RNA，通过与miR-200a 竞争来调节自噬相关基因7（ATG7）的表达来参与细胞自噬活动。MARCH7 还可促进TGF-β 介导的卵巢癌自噬，抑制TGF-β/Smad2/3 信号途径，下调MARCH7、AYG7 的表达。可见，TGF-β/Smad2/3/MARCH7/ATG7形成反馈回路调节卵巢癌的自噬。

在宫颈癌组织中，MARCH7 表达异常高于正常宫颈组织，沉默Hela细胞中MARCH7的表达会导致细胞增殖和侵袭减少。研究表明，MARCH7 可调节VAV2/RAC1/CDC42 信号通路的活性［16］。VAV2 是鸟嘌呤核苷酸转化因子家族成员之一，对肿瘤的生长、新生血管形成和转移具有重要作用。VAV2 是RAC1 和CDC42 的激活剂，VAV2/RAC1 途径通过控制局灶性黏附激酶活性来调节癌细胞的黏附。沉默MARCH7 可抑制VAV2、RAC1、CDC42 表达，因此推测MARCH7 可能是宫颈癌的致癌基因之一，是宫颈癌治疗的潜在靶点。

子宫内膜癌是妇科常见肿瘤之一，癌组织中MARCH7 高表达与不良预后呈正相关，MARCH7 通过Snail 介导的EMT 促进侵袭和转移，同时MARCH7 被鉴定为miR-27b-3p 的靶标分子，miR-27b-3p 通过MARCH7 调控子宫内膜癌的迁移和侵袭。研究提示，miR-27b-3p/MARCH7/Snail信号轴参与了子宫内膜癌的生长和转移。

由此可见，MARCH7 在妇科肿瘤中的地位非常重要，它通过各种机制参与妇科肿瘤的发生发展，可能作为妇科肿瘤的潜在治疗靶点。

8 MARCH8在肿瘤中的作用

MARCH8 是第一个被发现的哺乳动物MARCH蛋白，MARCH8 过表达下调多种免疫蛋白，包括MHC-Ⅱ、B7-2、TfR、CD166等。

KUMAR 等［17］使用cDNA 芯片将MARCH8 鉴定为食管鳞状细胞癌的差异表达基因之一。实验证明，食管鳞状细胞癌中的MARCH8 mRNA 表达显著增加，沉默MARCH8 表达可抑制细胞增殖、迁移和侵袭，并诱导凋亡。研究发现，MARCH8 还参与了胃癌顺铂耐药的过程，耐顺铂的人胃癌细胞（BGC823 和SGC7901）对肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）表现出高敏感性的死亡受体4（DR4）［18］。JWA是促进顺铂诱导的胃癌细胞凋亡的分子，它通过上调MARCH8 促进DR4 的泛素化降解，降低胃癌细胞中TRAIL 的敏感性。但是在获得顺铂耐药的GC 细胞中，JWA 表达降低导致MARCH8 表达下调，抑制了DR4 的泛素化，从而赋予了更稳定的DR4 表达，增强了顺铂耐药胃癌细胞对TRAIL 的敏感性。YIN 等［19］发现，敲低MARCH8通过PI3K 和β-catenin 信号通路可降低胃癌细胞的活力并诱导其凋亡；基于MARCH8 在食管癌和胃癌中的上述作用，MARCH8 是否在消化道肿瘤方面作为一种致癌基因还需进一步探索。

MARCH8 也参与了其他肿瘤的发生发展。在妇科肿瘤中，MARCH8 介导的TRAIL 受体1 下调可抑制乳腺癌细胞凋亡；参与宫颈癌细胞的增殖、迁移和侵袭；通过Wnt/β-catenin 途径促进卵巢癌的恶性生物学行为。在神经胶质瘤中，miR-199a-5p表达下降；MARCH8 过表达能部分逆转miR-199a-5p 对胶质瘤细胞的抑癌作用，提示MARCH8 在胶质瘤中可能促进肿瘤的生长。然而MARCH8 在非小细胞肺癌（NSCLC）中作用与其他肿瘤相反，MARCH8 在NSCLC 组织中表达下降，MARCH8 过表达通过PI3K/mTOR 信号通路抑制NSCLC 细胞的增殖和转移［20］。以上研究表明，MARCH8 在肿瘤发生发展中起重要作用，但其机制并不明确，仍需继续研究。

9 MARCH9在肿瘤中的作用

MARCH9 主要在淋巴细胞中表达，定位于溶酶体和高尔基体。

研究发现，与正常肺组织相比，MARCH9 在肺腺癌肿瘤组织中下调，与淋巴结转移密切相关，而且MARCH9 是肺腺癌的独立预后生物标志物。细胞间黏附分子1（ICAM-1）参与T 细胞活化和活化淋巴细胞的跨内皮迁移过程中免疫突触的形成，具有致癌作用。MARCH9 过表达会导致ICAM-1 表达降低，导致ICAM-1 在溶酶体中降解。在肺腺癌中，MARCH9 与ICAM-1 相互作用，MARCH9 过表达减弱了ICAM-1 的表达，抑制肿瘤的迁移和侵袭，但对细胞周期和凋亡无明显影响［21］。这提示MARCH9通过下调ICAM-1信号转导来抑制肿瘤进展，该研究有助于指导肺腺癌患者的靶向治疗策略。

10 MARCH10在肿瘤中的作用

MARCH10 在男性和女性生殖器官中表达，通过调节精子鞭毛的形成和维持，参与精子的发育过程。关于MARCH10 在肿瘤中的作用目前尚无报道。

11 MARCH11在肿瘤中的作用

MARCH11 与MARCH4、MARCH9 密切相关，主要作用与精子发生有关。但是在一项新型的癌症特异性甲基化基因组研究中，MARCH11 基因的启动子甲基化有潜力作为NSCLC 检测的生物标志物用作预测预后［22］，其具体的分子机制还需进一步探索。

MARCH 家族蛋白是各种细胞生理过程的重要分子，从基本的抗原提呈到线粒体裂变运输、脂质合成分解、精子发生等都有MARCH 蛋白的参与。总体来说，MARCH 蛋白在肿瘤方面的研究较少，尽管很多文献表明MARCH 蛋白在肿瘤发生发展中具有重要作用，但是研究并未深入。肿瘤的形成、发生和转移是一个非常复杂的过程，MARCH 蛋白未来的研究工作应集中在发挥作用具体的底物、结合伴侣、转录调控和翻译后修饰等方面，这些问题的进一步研究将帮助我们更深入地了解MARCH 蛋白在肿瘤生理和病理过程中的作用机制。