TRIMs家族蛋白在结直肠癌发病相关信号转导通路中的研究进展

尚峰进，李锡勇，张浩然，韩鹏飞，连长红

作者单位：1长治医学院附属和平医院，a胃肠外科，b骨科，山西 长治 046000；2长治医学院第一临床学院，山西 长治 046000

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）是目前全球高发癌症，也是全球癌症死亡的主要原因之一，流行病学调查结果显示，2020 年全球结直肠癌新发病例193.16 万，死亡病例93.52 万，分别位于所有恶性肿瘤的第3 位和第2 位［1-2］，尽管以手术、化疗、靶向治疗以及免疫治疗为主的综合治疗方法可以延缓肿瘤进展，但CRC 的病死率依然很高，这主要与结直肠肿瘤的强转移潜力和高复发率的生物学特性有关［3］。在我国，CRC 发病率处于逐年上升趋势，并且多数CRC 病人在确诊时已属于中晚期，因此，研究肿瘤的发生和发展对CRC 病人预后至关重要［4］。在大多数CRC 病例（70%）中，原发恶性肿瘤和许多环境风险因素有关，包括不良的饮食习惯、年龄、病原体和慢性肠道炎症，后两者均受到个体微生物群的严重影响［5］。仅约30%的CRC 病人中观察到癌症的遗传基础，在这些病例中，CRC 主要与影响癌基因表达的染色体和微卫星的不稳定性有关。CRC的其他遗传机制包括异常基因融合、基因拷贝的倍增以及表观遗传改变，特别是DNA 甲基化和组蛋白乙酰化［6］。

在过去10 年中，越来越多的研究表明，除了遗传和表观遗传学对结直肠癌的影响外，泛素-蛋白酶体系统（ubiquitin proteasome system，UPS）对致癌蛋白或肿瘤抑制因子的异常转换在CRC 的病因和发病机制中同样起着关键作用。泛素化过程负责蛋白质质量控制、DNA 修复、细胞周期调节和维持细胞形态。具体而言，目标蛋白底物被识别并与泛素连接酶（ubiquitin ligase，E3）结合，用小泛素分子标记。具有E3泛素连接酶活性的蛋白质包括TRIM家族的蛋白质［7-8］。

TRIMs家族成员是进化上高度保守的一类蛋白质，其结构特征均包含一个N 端RING 指结构域、一个或两个称为B盒结构域（B1和B2）的锌指基序、一个相关的卷曲螺旋结构域（CCD），最后是一个高度可变的C 末端结构域（SPRY），其中C 末端结构域代表人类TRIMs 家族成员中最常见的变体［9］。到目前为止，已在人类中鉴定出70 多种TRIMs 蛋白，根据C 末端结构域的组织差异，TRIMs 进一步分为11 个亚家族（C-Ⅰ到C-Ⅺ）［9］。研究表明不同TRIMs 家族蛋白通过与肿瘤发生相关的特异性靶向信号级联，发挥其不同的功能效应。与此同时，一个TRIMs 家族成员也可以通过多种机制，影响肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭和凋亡等生物学过程。目前，虽然对TRIMs 家族成员的研究较多，但对TRIMs 通过相关的信号转导通路的综述不多，现对TRIMs 家族蛋白相关信号转导通路对CRC 的发生发展机制做一详细的阐述，并分析相关研究对未来临床实践的指导意义。

1 TRIMs蛋白和p53信号转导通路

研究表明，许多TRIMs 蛋白通过对p53 稳定性和活性的调节，进而影响化疗药物的耐药性［10］。大多数TRIMs 蛋白属于p53 负调节基因，其大多通过泛素化蛋白酶体降解途径或通过阻止p53进入细胞核来削弱其转录活性从而发挥促癌作用。目前，在CRC 中过表达的P53 抑制性TRIMs 家族成员包括TRIM23［11］、TRIM24［12］和TRIM28［13］。来自多个数据集的研究表明TRIM23 在CRC 中显著表达与病人低生存率（P＜0.05）相关。基因集富集分析（gene set enrichment analysis，GSEA）显示p53 与细胞周期信号通路相关的基因在TRIM23 高表达的病人中富集［11］。在机制上，TRIM23可以使细胞停滞在G1期，并通过增加p53泛素化来促进肿瘤细胞的增殖。与TRIM23 相似，在Kaplan-Meier 生存分析显示［12］，TRIM24 即转录中介因子1α（TIF1α）的过表达与CRC病人肿瘤大小（P=0.026 9）、临床分期（P=0.006 1）、血清癌胚抗原的水平（P=0.017 6）以及病人的低生存率（P＜0.0001）呈正相关。此外，多因素COX 回归分析显示：临床分期［风险比46.196；95%CI：（11.97，178.26）；P＜0.001］和TRIM 24 的表达［风险比13.782；95%CI：（4.09，46.48）；P＜0.001］是CRC 中独立预后标志物。 TRIM24 被ATM 介导的TRIM24 S768 磷酸化而损伤DNA 的稳定性，这导致TRIM24-p53的相互作用减弱并促进了TRIM24的降解［14］。TRIM28（也称为转录中间因子1β）可直接与双微体同源基因2（murine double minute2，Mdm2）结合形成复合物，通过靶向降解p53 促进CRC 细胞的存活［13］。因此，在CRC 病人癌症组织中，TRIM28 水平显著升高。另外，TRIM28 的表达增加（尤其是在基质细胞中）是CRC 中复发的标志物之一。值得注意的是，TRIM28 协同Mdm2 促进p53 与组蛋白去乙酰化酶1（histone deacetylase 1，HDAC1）形成复合体，从而阻止p53的乙酰化。然而，这种特殊机制对CRC发展的影响尚不清楚。

2 TRIMs蛋白和Wnt/β-catenin信号转导通路

目前，仅有一个TRIMs 家族成员TRIM58 被确定为通过调节Wnt/β-catenin 信号转导通路来发挥作用［16］。TRIM58代表TRIMs家族的肿瘤抑制成员，其在CRC 中具有特征性下调。TRIM58 的低表达与CRC 病人的低生存率（P＜0.007 7）相关，临床病理特征分析表明：TRIM58 低表达与临床分级呈正相关（P＜0.05），特别是T 分期（P＜0.004）。此外，单因素COX 回归分析显示TRIM58 表达是一个独立的生存预后因素（P=0.044），95%CI：（1.0，3.0）。从机制上讲，TRIM58 低表达还可以通过激活EMT 和基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）基因的表达来促进CRC 细胞侵袭［15］。类似的肿瘤抑制作用主要与TRIM58 对β-catenin 的失活有关，已在胃癌（gastriccancer，GC）细胞系中得到证实。因此，TRIM58 过表达导致β-catenin 泛素化明显增加，随后使其蛋白酶体降解［16］。总之，这些研究表明TRIM58 主要通过Wnt/β-catenin 信号的失活在胃肠道发挥肿瘤抑制活性。

3 TRIMs蛋白和TGFβ-Smad信号转导通路

研究表明，TRIMs 蛋白成员主要通过特定信号模块（TGFβ 受体、R-Smads 和Co-Smads）的靶向降解参与TGFβ 信号通路的调控。TRIM25 和TRIM47 已证明与TGFβ 信号通路直接相关［17］。在CRC 中，TRIM25 和TRIM47 通过直接干扰TGFβ 信号通路发挥其致癌特性。其中TRIM25 是通过TGFβ 受体信号通路对TGFβI型受体选择性抑制剂（Alk5）的调控来促进CRC 细胞的增殖［18］。与TRIM25 相反，TRIM47 通过增加Co-Smad 蛋白Smad4 的泛素化和降解对TGFβ-Smad 信号产生负面干扰，从而诱导CRC细胞增殖［19］。

4 TRIMs蛋白和PI3K/Akt信号转导通路

CRC 中PI3K/Akt 活性的增加可依赖于某些TRIMs 蛋白表达水平的增加，尤其是TRIM14［20］、TRIM27［21］和TRIM59［22］等。这些TRIMs 家族蛋白通过PI3K/Akt 信号转导通路促进Akt 磷酸化，导致内源性PI3K拮抗剂的多泛素化和降解增加［20］，从而促进CRC 细胞增殖和EMT［21］。目前研究认为，TRIM14 与CRC 的淋巴结转移（P=0.007）、肿瘤大小（P=0.0023）和低生存率（P=0.0060）等不良预后相关，进而与晚期TNM 分期（P=0.0377）相关。TRIM27 的表达与侵袭能力（P=0.005）、淋巴结转移数目（P=0.014）、肿瘤分期（P=0.004）和肝转移（P=0.043）呈正相关，并且和低生存率（P=0.0193）有关。此外，单因素COX 回归分析显示：TRIM 27 的表达（P=0.023）可作为独立预后因子，95%CI为（1.14，6.05）。TRIM 59 表达水平增高与TNM 分期（P=0.001）、淋巴结转移（P=0.011）、浸润深度（P=0.034）和远处转移（P=0.005）相关性显著，并且和病人的生存时间（P=0.005 6）相关［20-22］。

5 TRIMs蛋白和STAT3信号转导通路

研究表明，CRC 中TRIMs 家族蛋白中的多个成员可介导STAT3 过度激活，包括TRIM14［23］、TRIM27［24］、TRIM29［25］和TRIM52［26］。与匹配的癌旁组织相比，由STAT3 途径介导的CRC 细胞系的致瘤特征伴随着CRC 组织中相应TRIMs 蛋白表达水平的增加而增加，并且与病人的总体生存率低相关，其中TRIM14（P=0.006 0）、TRIM27（P=0.019 3）、TRIM29（P=0.009 1）、TRIM52（P=0.017 7）。这表明，CRC 中异常表达的TRIMs 蛋白与组成性STAT信号通路相关。

TRIM14 主要通过诱导鞘氨醇激酶1（sphingosine kinase 1，SPHK1）促进CRC 细胞迁移和侵袭，该激酶通过增加鞘氨醇1-磷酸（sphingosine 1-phosphate，S1P）的合成从而促进结肠炎相关癌（colitisassociated cancer，CAC）中STAT3 的激活和散发性CRC 中STAT3 的激活［23］。CRC 细胞中TRIM14 的过表达通过增加STAT3 磷酸化诱导包括MMP-2、MMP-9 和血管内皮源性生长因子（vascular endothelial derived growth factor，VEGF））在内的STAT3肿瘤相关靶基因的表达［23］。与TRIM14 相比，在裸鼠中过表达人类TRIM27 可诱导形成含有JAK1-STAT3的复合物，在IL-6 刺激下使STAT3 完全磷酸化，进而可以直接干扰CAC中的下游基因表达［24］。

TRIM29 的过表达可显著促进CRC 细胞的增殖、迁移和侵袭。其机制主要通过磷酸化JAK2 和STAT3 蛋白，并使其数量显著增多，这表明TRIM29的过表达促进了组成性JAK2/STAT3 途径活性，从而在CRC 细胞中发挥多种致瘤功能［25］。TRIMs 激活STAT3 的机制在TRIM52 介导的信号转导通路中更具说服力。TRIM52 过度表达增强了Shp2 的多泛素化和蛋白酶体降解，Shp2 是一种参与STAT3 负调节的蛋白酪氨酸磷酸酶［26］。这表明TRIM52 可作为E3连接酶在体内降解Shp2。

6 TRIMs蛋白和NF-κB信号转导通路

TRIMs蛋白可靶向介导转录激活因子中的二聚体转录因子家族NF-κB，NF-κB 被认为和STAT3 一样在CRC 中发挥重要的作用。TRIMs 蛋白在CRC和CAC 中的致瘤性是通过激活两条NF-κB 途径中的一条来实现的。Wang等［27］发现，CRC中过表达的TRIM31 通过介导促炎细胞因子TNF、IL-1β 和IL-6来激活典型的NF-κB 途径，进而促进CRC 细胞的侵袭和转移。相比之下，TRIM14 是通过阻止自噬衔接蛋白p62介导的自噬降解物p100/p52来激活非经典NF-κB途径。前体蛋白p100及其加工产物p52的稳定是通过TRIM14 依赖性招募去泛素化酶USP14 来实现的，该酶可切割p100/p52 的K63 连接泛素链，从而破坏目标信号，并进一步阻止自噬降解［28］。因此，研究认为，大多数CRC 和CAC 中表现出的NF-κB 异常激活可遵循着以上两种不同的途径：经典途径或非经典激活途径［29-31］。

综上所述，我们总结了近年来在TRIMs 蛋白在CRC 发生和发展中不同作用的研究进展。值得注意的是，特定TRIMs 蛋白的肿瘤调节作用机制不尽相同，可能同时影响不同的致瘤特征，包括凋亡、EMT、转移、抗药性和炎症。在过去几年中，越来越多的研究表明，与匹配的癌旁组织相比，CRC 病人组织中TRIMs蛋白表达丰富。