非小细胞肺癌中泛素特异性蛋白酶10及真核翻译起始因子4G1的相关研究进展

徐 芮，徐增光，张志文，高达程，石武祥

（1.桂林医学院公共卫生学院，广西 桂林 541199；2.上海同济大学医学院上海东方医院转化医学研究中心，上海 200120；3.锦州医科大学，辽宁 锦州 121000；4.桂林医学院人文与管理学院，广西 桂林 541199）

肺癌（lung cancer）是最常见的肺部原发性恶性肿瘤，其中非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）发病率高达80%。NSCLC 最常见的类型为腺癌，其细胞常含粘液导致局部浸润，血液转移早发，而75%的NSCLC 患者诊断时已为中晚期[1]，生存率极低，医疗费用昂贵，使得NSCLC 早期诊断成为亟待攻克的一大难题。当前临床对NSCLC 仍较多聚焦于晚期治疗方案，早期诊断标志物存在很大的探索空间，而癌症通路因子是生物标志物研究中的关键。其中，关于泛素特异性蛋白酶10（ubiquitinspecific protease 10，USP10）、真核翻译起始因子4G1（eukaryotic translation initiation factor 4 gamma 1，EIF4G1）存在很大的潜在价值。本文主要对EIF4G1和USP10 近几年肿瘤相关研究进展进行综述，以期为肺癌生物标志物的进一步研究奠定基础。

1 USP10 生物学功能对NSCLC及多种肿瘤的影响机制

1.1 USP10的NSCLC 肿瘤相关功能特性 肿瘤分子标志物是提示肿瘤存在的信号，一般在某种肿瘤组织中的含量大大超过对应的正常组织从而指示该肿瘤的发生，可用于后续诊断、治疗及预后评估。若对分子标志物传递的信号加以重视，可以更快发现肿瘤，也可通过涉及的分子机制或信号通路调控肿瘤的发生发展。USP10 特征之一是在癌组织和癌旁组织中的表达差异。与肺癌的癌旁正常组织相比，NSCLC 细胞系和原代组织中USP10的表达量明显减少。USP10的重新表达抑制了NSCLC 增殖和迁移，敲除USP10 后可观察到NSCLC 细胞增殖和迁移增强，重新表达USP10 后再次抑制NSCLC 细胞活性[2]。相似的，在宫颈鳞状细胞癌中，USP10 蛋白表达量比正常鳞状上皮组织低，且与宫颈鳞状细胞癌的临床分期、浸润深度呈负相关，与P53 蛋白表达量呈正相关[3]。就宫颈鳞状细胞癌而言，肿瘤组织中USP10 表达量变化与其恶性程度相关，普遍认为USP10 参与了肿瘤的进展，且P53 可能为信号通路的一环。

USP10 另一特征在于复杂的生物学功能，其中备受关注的是去泛素化。泛素是蛋白质降解的提示信号，泛素化通过多酶级联反应结合泛素于靶蛋白，对基因表达、信号传导等存在重要调节作用，是常见的可逆的蛋白质翻译后修饰。顾名思义，去泛素化是通过特殊的酶分离泛素和靶蛋白，是泛素化的逆向调节。二者共同参与维持正常和病理条件下蛋白质半衰期、蛋白质活性和蛋白质定位的稳定[4]。USP10 属于去泛素化酶（DUB），主要定位于细胞质，对翻译后转移至细胞质的蛋白发挥去泛素化的功能，如P53、Notch/SIRT6[5]、Beclin1 和Vps34[6]等 蛋白。DUBs 是庞大的酶家族，泛素特异性肽酶（USPs）是最大分支，USP10 作为重要一员调节了多种细胞过程，包括细胞周期、凋亡、自噬调节、泛素回收、DNA 损伤修复、应激颗粒形成等。此外，USP10 也充当肿瘤抑制因子或致癌基因，在神经退行性疾病和传染病中起重要作用。

1.2 USP10 通过调控P53 参与肿瘤信号通路 P53是抑癌因子，其编码的蛋白质有转录因子的功能，可调控下游靶基因。如P53 通过作用于CDK 抑制因子p21、凋亡先导因子PUMA 和Bax、糖酵解调节因子TIGAR 和AMPK 分别调节细胞周期G1阻滞、细胞凋亡、能量代谢、细胞自噬[7-9]等转录因子依赖性功能。此外，P53 通过蛋白互作调控细胞凋亡，在核中与Mdm2 相互作用，被泛素化后转移至细胞质后降解。USP10 是P53 稳定性的重要调节剂，在未受应激的细胞中，USP10 去泛素化可以抵消Mdm2的作用，增强野生型P53的功能并抑制细胞增殖；在发生DNA 损伤时，USP10 会易位到细胞核中使P53去泛素化，使P53 回到细胞核，修复依赖于P53的DNA 损伤。但超50%的恶性肿瘤会发生P53 基因突变，USP10 对突变型P53 细胞有促进增殖的作用[10,11]。可见，对于不同类型的P53，USP10 将表现抑癌促癌的不同作用，如作用于野生型P53 时，USP10主要发挥抑癌因子的功能，反之则促癌[12,13]。

USP10 对P53的调节也与其他分子连结紧密。如USP10 去泛素化自噬关键调节因子BECN1 稳定Vps34 复合物，USP10 与Vps34 复合物相互调节。Vps34 复合物不同组分间的表达量呈一致性改变[14]。因此，Vps34 复合物对USP10 稳定性存在逆向调节，Vps34 复合物也可通过USP10 调节P53 蛋白水平，三者组成了相互调控的三角关系。

在NSCLC 中，Hu C 等[15]在癌症基因组图谱（TCGA）数据库中发现，高水平USP10 与突变型P53的NSCLC 总体生存率较差存在相关性，但与野生型P53 无关。同样地，USP10的遗传耗竭或药理学抑制，显著抑制了缺乏野生型P53的肺癌异种移植物的生长，并使其对顺铂敏感，而USP10 与致癌蛋白组蛋白去乙酰化酶6（HDAC6）互作。在无效P53的USP10 敲低的NSCLC-H1299 细胞系中，重新引入USP10 或HDAC6 会导致顺铂耐药，因此证明了存在“USP10-HDAC6-顺铂抗性”轴。同时，USP10 和HDAC6的表达量在NSCLC 患者样本中呈正相关。USP10mRNA的高表达与NSCLC的低总体生存率在一组铂类化疗晚期NSCLC 患者中存在相关性，USP10 可以提示缺乏野生型P53的肺癌患者对铂类疗法敏感，即USP10 可能成为预测患者对铂类反应的潜在生物标志物。

2 EIF4G1的功能研究

2.1 EIF4G1 对PD的作用机制 EIF4G1 是翻译起始因子复合物EIF4F的组成蛋白之一，是作用广泛的支架蛋白，对翻译起重要作用。其主要参与蛋白质合成的初始步骤，将mRNA 募集到核糖体上，也与其他翻译起始相关因子结合使之发挥各自的作用。如EIF4G 与ATP 依赖性RNA 解旋酶真核翻译起始因子4A（EIF4A）的结合增强了EIF4A 在溶液和拥挤环境中的活性[16]。但对EIF4G1的功能研究尚存在争议。有研究最初在多代家庭中发现EIF4G1 罕见突变与帕金森病（PD）的风险增加有关。Deng H 等[17]研究发现EIF4G1 变异与常染色体显性PD（PARK18）相关，功能研究显示这些变体可能损害细胞对压力的快速动态反应能力从而参与PD的病程发展，表明EIF4G1 对PD的致病性有一定的影响，但仍需不同来源的大样本患者进一步研究。但后续研究发现，在EIF4G1 和DNAJC13、UCHL1 等类似基因座中涉及的罕见变异很少，并在队列中产生了矛盾的结果。Saini P 等[18]对来自3 个不同队列的2408 例PD 患者和3444 例对照者使用分子倒置探针进行了全面测序、负荷分析和优化序列核关联测试，多重比较校正后，发现无基因与PD 之间存在显著关联。Huttenlocher J 等[19]在庞大的受试群体中也发现EIF4G1 突变与PD 无关。Nichols N 等[20]的研究数据同样不支持EIF4G1 作为高风险PD 基因座。总之，EIF4G1 对PD的作用仍存在争议，关于EIF4G1的研究也出现停滞。

2.2 EIF4G1 功能与NSCLC及多种肿瘤的关系 研究认为，EIF4G1 功能与NSCLC及多种肿瘤相关。与相应的正常组织相比，EIF4G1 在肺鳞状细胞癌、乳腺癌等恶性肿瘤中的表达量均明显增高[21]。如在卵巢癌组织中，EIF4G1的表达显著增高，且与卵巢浆液性癌的不良预后密切相关[22]。约50%的肺癌中均检测到染色体3q27的非正常扩增。二者共同提示了EIF4G1 不仅促进蛋白翻译，与肿瘤的发生进展也密切相关，还有望成为NSCLC的潜在分子标记物。Hu M 等[23]在探索长链非编码RNA 尿路上皮癌相关因子1（lncRNA UCA1）的作用及其在前列腺癌（PCa）放射抗性中的潜在机制的研究中发现，EIF4G1的表达与UCA1 有关。多项研究发现[24-27]，UCA1 可以使多种miRNA 调控RNA 分子，如miR-124、miR-200c、miR-185-5p、miR-135a 和miR-145-5p。因此，研究人员假设UCA1 可能通过抑制miRNA 功能来调节EIF4G1的表达，结果显示miR-331-3p 可能是UCA1的潜在靶标，而EIF4G1 具有miR-331-3p的结合位点[28]。在野生型UCA1 组中，可以通过miR-331-3p模拟处理抑制荧光素酶活性，但在突变序列中未观察到变化，表明UCA1 与miR-331-3p 结合。此外，在PCa 组织中，miR-331-3p的表达与UCA1 水平或EIF4G1 水平呈负相关，并在抗miR-331-3p 成功恢复了表达，表明UCA1 通过靶向miR-331-3p 调节EIF4G1的表达，EIF4G1 在PCa的作用通路中存在调控作用。

Ryu I 等[29]发现，miRNA 与互补的靶mRNA 结合将核糖核蛋白复合物募集到mRNA 是由EIF4G1 调控的，其通过促进Ago2 与帽结合复合物的结合参与了miRNA 介导的转录后基因沉默。Ramírez-Valle F等[30]研究发现，EIF4G1的消耗会降低细胞蛋白质的合成并导致营养缺乏或蛋白激酶mTOR的抑制，进而损害细胞活性，促进自噬。EIF4G1的表达减少选择性地抑制细胞生长相关的mRNA 翻译，使分解代谢途径因子增加。其他EIF4G 家族成员的并未发现类似结果，这提示高水平EIF4G1 可能特异性地增加肿瘤细胞的增殖。杨磊[31]探索了应激EIF4G1 对无义介导的mRNA 降解（NMD）及自噬的调控作用，结果显示饥饿应激的细胞中EIF4G1的表达减少后，细胞自噬增强，能量循环增加，帮助细胞应对环境刺激，同时NMD 活性抑制，抗应激因子表达增加，细胞应激缓和，增强的自噬进一步抑制EIF4G1 表达，表示EIF4G1 调控了NMD及细胞自噬，提示其对肿瘤细胞的调控可能存在相似的模式。

3 EIF4G1 或与USP10 共同作用于NSCLC

Del Valle L 等[32]根据EIF4G1 在多种癌症中过度表达的现象，对其在NSCLC 发病机制、免疫调节功能中的临床相关性和治疗潜力进行了深入研究，发现EIF4G1 在NSCLC 组织中的表达水平远高于邻近或正常肺组织，并与NSCLC 患者的生存显著相关，EIF4G1 与免疫检查点分子（如NSCLC 中PD-1）具有显著关联。EIF4G1 小分子抑制剂也对NSCLC发挥明显的抑制作用。蛋白质阵列结果进一步确定了NSCLC 细胞中存在由EIF4G1 控制的蛋白质特性，这是EIF4G1 首次被证明对NSCLC的免疫调节功能、临床相关性和治疗潜力，提示EIF4G1 将是极具前景的肺癌生物标志物。通过免疫共沉淀和TAP-MS 分析，EIF4G1 被发现为USP10的互作蛋白，而USP10 调节P53 依赖的下游功能。可以推测，EIF4G1 与USP10及P53 之间的关系很可能存在NSCLC 相关的信号通路，即EIF4G1 很可能与肿瘤明星因子USP10 相互调控，并共同参与了NSCLC及多种肿瘤的发生发展，这将是NSCLC 相关肿瘤机制研究的一条新思路。

4 展望及总结

寻找新的肿瘤分子标志物推动肺癌早期诊断的发展是防治肺癌的根本方法，不仅是基础研究中肿瘤机制新的突破口，也是预防与临床医疗更快更早开展应对措施的预警信号。肿瘤通路的明星因子USP10，在肿瘤发生机制中与众多因子存在密切的相互作用；EIF4G1 在NSCLC 中高表达，且已被证明与USP10 存在相互作用。不仅如此，EIF4G1 与USP10 在肺癌和癌旁组织中的表达存在显著差异，这提示可能存在肺癌发生机制的新的分子通路。EIF4G1 有望成为普遍认可的肺癌生物标志物，在肺癌的早发现、早诊断和早治疗中发挥指示作用，给肺癌尤其是NSCLC 患者带来新的曙光。EIF4G1 与USP10 是否可以作为肺癌的早期诊断的重要指标将是今后研究的热点问题。但目前EIF4G1的相关研究仍未引起较大的关注。

EIF4G1 作为潜在肿瘤尤其是NSCLC的分子标志物，是极有发展前景的。后续研究需要进一步证明其对于NSCLC及同类肿瘤是否具有优良的早期诊断相关的灵敏度和特异度，这将为肿瘤早筛提供新的指标。应考虑其是否存在器官特异性，可以发挥肿瘤定位的作用；是否存在与肿瘤体积或临床分期的相关性、判断肿瘤的预后；考虑其半衰期情况，可以实时检测肿瘤的动态变化，监测肿瘤的治愈、复发和转移；寻找精密度高、准确性高和操作方便的测定EIF4G1的方法。普遍认可的肺癌生物标志物，配合形态学分析，临床预后分析甚至细化至单细胞分型，最终对一定数量临床病例的验证，才是EIF4G1 和USP10 在USCLC及相关肿瘤中的完整价值，进而实现基础研究向临床研究的转化。