癌症研究进展中的新兴角色speckle

食 品 营 养 学

课程作业

班级：食科1203班 姓名：赵 礼 旋 学

号

：

1010312309

癌症研究进展中的新兴角色speckle-type蛋白质

（SPOP）

Ram-Shankar Mani

Department of Pathology, UT Southwestern Medical Center, Dallas, TX, USA Department of Urology, UT Southwestern Medical Center, Dallas, TX, USA

摘要：Speckle-type POZ(痘病毒和锌指蛋白)蛋白质(SPOP)是一种E3泛素连接 酶适配器，这种蛋白质经常在前列腺癌和子宫内膜癌突变。迄今为止报道的所有的癌症相关的SPOP突变集中在甲基多巴和TRAF(肿瘤坏死因子-受体相关因子)同源性(数学)领域 ,可能影响底物绑定。SPOP突变在前列腺癌是互相排斥的ETS(成红血球细胞转换)的家庭基因重组和定义一个不同的前列腺癌的分子子类。SPOP突变在男性荷尔蒙信号传输途径中通过改变稳态水平的关键成分促进前列腺癌发展。

关键词：SPOP蛋白 泛素化 癌症

一、引言

泛素化是一种翻译后调节的机制，其控制着至关重要的细胞过程,如细胞的增殖、分化、转录、凋亡等[1]。在一个进化守恒,高度协调处理加工泛素的酶促级联催化共价附件,即76 -氨基酸多肽，生成广泛的底物蛋白质。泛素化可以支配底物蛋白几个不同的作用过程。例如,降解其蛋白酶体或改变它们的亚细胞定位。简单地说,泛素激活E1 ATP-dependent催化反应的激活酶。然后激活的泛素是暂时性的通过E2接合酶运载,接着通过E3泛素连接酶转移到其特殊的底物上。E3泛素连接酶对底物进行特异性结扎。哺乳动物细胞通常包含几个E1,30 - 40 个E2和几百个不同的E3泛素连接酶。E1,E2和E3泛素连接酶之间复杂的相互作用允许一个巨大的数量的底物被修饰,因而造成了泛素化过程的特殊性和多样性。最著名的E3连接酶家族是Cullin-RING E3泛素连接酶，由一个分子支架(Cullin)连接特异性底物适配器蛋白质到一个由无名指域和E2泛素接合酶组成的催化组件。哺乳动物细胞表达了大量的Cullin支架蛋白质,例如，Cullin1, Cullin2，Cullin3，Cullin4A，Cullin4B，Cullin5、Cullin7和Cullin9(2、3)。独特的底物连接适配器蛋白质的Cullins约束赋予了E3泛素连接酶复合物的特异性。SPOP就是这样一种底物连接适配器蛋白质，由于其在诸如前列腺癌等细胞生理学和病理学上的深远影响而引起越来越多的关注。

从历史上看,来源于自身免疫紊乱病人的抗体对其抗原研究发现至关重要(4、5)。例如,COS7细胞与一位硬皮病患者的血清免疫染色发现在细胞核中显现

一个特殊的斑点模式，与已知抗原产生无任何联系。进一步特征描述表明这种异常的核抗原是374 -氨基酸蛋白的POZ域[6]、甲基多巴和TRAF同源域的一部分[7]。这种异常蛋白质由于其离散斑点核染色模式和POZ域[6]的存在而命名为SPOP。从进化的的角度来看,SPOP似乎守恒;其直接同源,梅尔(母体效应致命)-26年在线虫和b型流感嗜血杆菌(数学和BTB Hedgehog-induced域包含蛋白质)在果蝇展览序列表现相似性和其携带功能类似于哺乳动物的同行(7、8)。

示意图表示speckle-type POZ(痘病毒和锌指蛋白)蛋白质(SPOP)。不同的域显示为框。氨基酸残基突变的位置显示在前列腺癌和子宫内膜癌

二、SPOP蛋白质的结构

蛋白质结构,42kDa SPOP包含一个N-端数学域,一个尾部末端和广泛复杂的(BTB)/POZ领域,第三域和C-端核本地化序列(图1)。数学领域主要是参与底物识别和绑定。底物绑定是促进特征氨基酸残基Y87、F102 Y123,W131和 F133呈现在SPOP数学域中。相反,底物蛋白需要特征性SBC存在作为绑定到SPOP的先决条件。这样的SBC信号图案已经被报道在SPOP底物，比如宏观

H2A,Puc,Daxx(死亡域相关蛋白质),Gli(胶质瘤相关致癌因子)等。磷酸化SBC会阻碍底物绑定到SPOP，虽让需要更多的研究来阐述此观点[9]。

当SPOP数学域连接到底物，这种域会连接到Cullin3-RING支架蛋白质，表现为疏水性BTB域[10 - 12]。一个α3- β4循环由BTB域中十个氨基酸残基组成，对SPOP-Cullin3交联至关重要。P–x–E的存在(P代表一个疏水残基,经常 达到或低浓缩铀,x代表任何残渣和E代表谷氨酸残基)对应于SPOP中M233，E234和 E235残基。很多Cullin3适配器蛋白质的α3- β4循环似乎是很重要的具有约束力的支架。最近的研究表明,Cullin3绑定的SPOP可能不是完全限制BTB域。一双α-helices伸展在BTB域上,称为3-box,可能是参与加强Cullin3绑定(9、13)。除了绑定支架蛋白,BTB域还参与SPOP二聚作用。四个关键残基，L186、 L190、 L193和I217参与创建一个疏水接口,允许残基177 - 297形成SPOP。二

聚体。SPOP二聚缺陷突变体继续绑定Cullin3，没有明显降低的亲和力,但表现出受损的泛素化。功能性SPOP-Cullin3-RING box 1泛素连接酶复合物包含两个SPOP底物连接点和两个Cullin3-RING box 1催化中心[9]。当BTB域和SPOP域C-端一起发挥功能形成更高序列SPOP-Cullin3-RING box 1泛素连接酶复杂的低聚物，E3连接酶活性进一步增强。这样的低聚物增加E3活性，通过增强底物活性和增加E2泛素接合酶的有效浓度(13、14)。有趣的是,Cullin3-RING box 1 泛素连接酶复合物需要翻译修改的功能。有证据表明，SPOP作为Cullin3的NEDD8的修饰启动子[15],虽然确切的机制尚不清楚。

三、SPOP作为管理者的细胞功能

SPOP底物与几个重要的细胞功能有联系(表1)[16 - 25]。例如，死亡想关域蛋白质(DAXX),一种参与转录,细胞周期调控和凋亡的蛋白质,是SPOP的底物。DAXX绑定到的SPOP数学域,随后在蛋白酶体降解[15、19]。当DAXX 与ETS-1接触,它将抑制ETS-1目标基因的转录激活[26]。退化的DAXX SPOP-Cullin 3-RING盒1泛素连接酶结果逆转的目标基因和转录镇压ETS-1代表SPOP调节基因表达的机制之一。SPOP-Cullin3-RING box 1泛素连接酶的主要功能是针对各种基质蛋白酶体降解。然而,专业涉及X染色体参与蛋白质的亚细胞定位的功能一直归因于SPOP。两个X染色体之一的XX雌性稳定沉默的过程被称为X染色体失活,对正常的生理功能是至关重要的.其中一个步骤是组蛋白变体的浓度宏观H2A X染色体标记为失活。SPOP数学域绑定到宏观H2A和随后的亮氨酸拉链地区本地化的灭活X染色体(16、18)。其他的例子可能不接受蛋白质水解的底物结合SPOP是β-2型磷脂酰肌醇5-磷酸-4-激酶 和多梳组蛋白Bmi1(B淋巴瘤Mo-MLV插入区域1同族体)(18、20)。

哺乳动物基质SPOP绑定到其数学领域和他们对细胞产生的不同影响 哺乳动物SPOP-绑定底物 途径或过程 参考 [16] [17] [19] [18] [20] [25] [25] [21] [22] [23] [24] [24] H2A宏 胰腺-十二指肠的同源框1 死亡域相关蛋白 多梳组蛋白bim1 Gli2 Gli3 乳腺癌转移抑制基因1 X染色体失活 在胰腺发育和分化,转录调控 细胞凋亡 转录抑制因子 β-2型磷脂酰肌醇5-磷酸 -4-激酶 二级信使形成 刺猬状通路中的转录调控 刺猬状通路中的转录调控 转录抑制因子 共催化雌激素和雄激素受体信号 类固醇受体co-activator-3 雄激素受体 磷酸酶和张力蛋白同族体 双特异性磷酸酶 配位激活信号激素依赖性的转录因子 磷酸酶在PI3 K信号通路 在MAP激酶磷酸酶通路

四、SPOP关于人类癌症

首次报道SPOP显著突变基因在人类前列腺癌的研究分析了体细胞突变58肿瘤[27]。接下来,全基因组测序的七个主要前列腺肿瘤和匹配的正常组织活检显示SPOP突变的两个肿瘤样本,但没有一个匹配的正常样本[28]。在后续的研究中,SPOP突变被发现在6 - 13%的原发性前列腺腺癌和14.5%的转移性前列腺癌(29-31)。观察SPOP突变中高档前列腺上皮内瘤(HG-PIN)毗邻入侵腺癌表明SPOP突变是前列腺肿瘤发生的早期事件。综合分析720年SPOP前列腺癌样本6国际军团包括白人、非洲裔美国人和亚洲患者导致SPOP突变的识别在4.6 -14.4%的前列腺癌患者在不同民族和人口背景[32]。从这些结果看来,SPOP突变并不与种族,生化复发,临床或病理参数有关。最近的一项研究进行一个描述病人前列腺癌的主要癌症转移的发展，通过在疾病进展和死亡时间纵向取样。有趣的是,SPOP是致命的转移性细胞克隆和突变的主要癌症病变的共享特征致命克隆[33]。综上所述,这些研究表明,SPOP突变是早期前列腺癌复发的事件。

与ERG重组率呈负相关,但高纯度DNA染色质解旋酶蛋白质(冠心病)1删除多个军团(29岁,32)。 最近关于外显子组测序的一项研究显示,8%的浆液性子宫内膜癌和透明细胞的9%,子宫内膜癌会发生SPOP突变[35]。所有SPOP突变在前列腺癌和子宫内膜癌迄今确定集群在数学领域中,可能影响底物绑定(图1)。苯丙氨酸133在数学领域最频繁突变引起前列腺癌残留。尽管SPOP最终对前列腺癌和子宫内膜癌肿瘤有抑制作用,它有一个在肾癌肿瘤促进作用[24]。SPOP蛋白高度表达在99%的透明细胞肾细胞癌(rcc),即肾癌的最普遍形式[36]。然而,没有关于SPOP肾脏癌症突变的报道。肿瘤促进和肿瘤抑制SPOP活动的矛盾观察可以部分解释为(i)改变底物可用性是由于SPOP基板在各种细胞和癌症类型微分的亚细胞定位SPOP或(ii)的微分表达。如果大多数基质与SPOP细胞类型有抑癌作用,那么SPOP的超表达有对肿瘤的促进作用。同样,SPOP突变,废除衬底绑定可以有肿瘤的促进作用，如果多数肿瘤基质也有促进作用。因此,SPOP表达水平和变异状况在癌症发展研究的地位是具有依赖性的。

五、SPOP突变在前列腺癌的功能性结果 SPOP最近被证明是DNA机械损伤反应(DDR)的一个组件。SPOP损耗导致受损的DDR和超敏反应发生电离辐射[37]。SPOP对前列腺癌和子宫内膜癌的肿瘤抑制作用是由于突变在数学域的集群。通过小分子RNA拆解的SPOP和F133V多变数学域的超表达增强了前列腺癌细胞的入侵特性[29]。数学域的突变预计会导致SPOP功能损失,从而影响衬底绑定和定位无用退化(图2)。两个典型的例子SPOP基质在前列腺癌雄激素受体(AR)和类固醇受体共激活剂(SRC)3。

最近的一项研究已经阐述AR作为SPOP的直接目标[23]。AR,核受体超家族的一员,对于正常前列腺细胞生长和生存是至关重要的,同样对前列腺癌的起源和进展至关重要。AR保护SPOP结合的共有基序，并在体内外结合SPOP。通过结合到SPOP,AR经历了泛素化降解。缺乏SPOP结合共有基序的AR剪接变体免除了降解。有趣的是，前列腺癌相关SPOP突变并未连接到AR或者促进其降解。AR的SPOP降解受抗雄激素促进并且受雄激素的阻碍。因为糖皮质激素受体(GR),另一个核受体超家族的成员,最近被阐明对抗雄激素有获得性耐药抗性,未来的研究应该解决SPOP能否与其他核受体相互作用。

SRC-3,首选的荷尔蒙活性AR助激活剂,p160 SRC家族的成员还包括SRC-1和SRC - 2(39、40)。 在转基因小鼠前列腺的腺癌模型研究中SRC-3的基因消融抑制了自发的前列腺癌进展[41]。直接与SPOP SRC-3,促进其依附的cullin3泛素化和退化[22]。 类似AR,前列腺癌相关SPOP突变不与SRC-3蛋白相互作用,从而无法促进其泛素化和退化,表明一个共同的主题(42)。因为SRC-3在子宫内膜癌的超表达(43),这将是有趣的,以确定子宫内膜癌SPOP突变也与SRC-3蛋白质相互作用和改变它的稳态水平。 总之,SPOP突变促进前列腺癌的发展是通过改变雄激素信号通路稳态水平的关键部件。

六、结束语

SPOP是一个适配器蛋白质,帮助一些底物的降解，在细胞发展和生理有重要的作用。SPOP突变定义了一个不同的前列腺癌分子子类,并在子宫内膜癌也观察到。未来的研究应该解决SPOP前列腺癌突变是否有与临床结果和风险分层。进一步了解SPOP癌症发展的机械基础可以通过合适的动物模型发展。系统的识别和表征SPOP基质可以帮助新型癌症疗法的发展。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qxur.html