宋乃成 黄志洪 刘全 郑志坤 李劲松

食管癌是一类较为常见的恶性肿瘤，据2020年全球癌症数据报道，其发病率在所有癌症中排名第7位(60.4万例新发病例)，死亡率排名第6位(54.4万例死亡)，这意味着在2020年每18例癌症死亡中就有1例是食管癌[1]。随着胃镜检查的普及、治疗模式的改进以及免疫治疗的应用，食管癌的生存率有所改善。食管癌有较强的转移和侵袭能力，容易复发，使得食管癌的总体治疗效果并不理想[2]。食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)是最常见的食管癌组织学亚型，其发病率和死亡率呈快速上升趋势，也是我国食管癌的主要病理类型。泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin proteasome system，UPS)是调控蛋白质降解的主要途径，也是调节细胞进程的关键机制之一[3]。UPS可以通过泛素化-蛋白酶体-去泛素化机制调节蛋白的降解从而维持机体的稳态。当相关蛋白降解减少或过量降解，失衡就会出现。有研究发现，UPS引起的翻译后修饰与神经退行性疾病、癌症、衰老和代谢性疾病等病理性状态密切相关[4]。目前已知，UPS能够通过控制细胞周期相关蛋白的降解，在细胞增殖和分化中发挥重要作用，同时还参与了部分免疫学过程，如抗原处理和内质网的蛋白质质量控制。有研究发现，蛋白酶体和UPS的各种成分在癌症进展中发挥着重要作用，而且已经证实针对它们的小分子抑制剂在抑制肿瘤方面有很好的效果[5]。有研究发现，不少UPS中的关键分子的表达与ESCC病人的预后及肿瘤分期相关，UPS能够通过影响相关抑癌或原癌蛋白的降解，从而影响ESCC的发生发展，UPS的组分能够通过某些重要的信号通路在ESCC中起到相应的作用。

一、UPS

UPS是真核细胞中一种依赖三磷酸腺苷(ATP)的高选择性蛋白质降解系统，参与了超过80%的细胞蛋白质降解过程[5]。UPS的作用主要有两方面：一方面，UPS通过降解异常或受损的蛋白质来维持细胞稳定；另一方面，UPS可以通过降解具有特定功能的蛋白质来维持细胞的基本生物活性[6]。这两种机制保证了组织器官的正常功能。UPS包括泛素、泛素化酶、去泛素化酶(deubiquitination enzymes,DUBs)和蛋白酶体等。

UPS的功能是一个多步反应过程，涉及许多不同的蛋白质。通过UPS途径降解的蛋白质首先被含有76个氨基酸残基的泛素蛋白标记，然后进行一系列的酶促反应，直到最终被蛋白酶体降解。泛素化的整个过程是特异性和选择性的，由三种酶组成。泛素活化酶(E1)能够激活泛素并将其转运到泛素结合酶(E2)，从而启动泛素化过程。泛素-蛋白连接酶(E3)可以与携带泛素的E2结合，并将泛素转移到靶底物的特定赖氨酸残基上[7]。许多类型的肿瘤表现出E2和E3的病理性表达以及DUBs的异常激活，从而导致癌症的进展和转移。

二、UPS与ESCC

有关泛素蛋白及泛素活化酶E1与ESCC的研究较少，大部分研究集中在E2、E3及DBUs对ESCC的影响中。

1.泛素结合酶E2与ESCC：泛素结合酶E2处于泛素化级联反应的核心位置，能够很大程度上决定泛素链的结构，并负责招募泛素连接酶E3及其底物。E2水平的升高经常促进肿瘤的生长，并与不良预后相关，表明E2在肿瘤发生中起关键作用。

多种泛素结合酶E2，包括泛素结合酶H10(UBCH10，也称为UBE2C)、泛素结合酶E2L6(UBE2L6)、泛素结合酶E2T(UBE2T)和泛素结合酶E2D3(UBE2D3)被发现与ESCC的发展有关。细胞实验发现，敲低ESCC细胞中UBE2C基因的表达能够显著抑制细胞增殖，诱导肿瘤细胞凋亡[8]。UBE2L6被认为是ESCC细胞自噬的负调控因子，其可能通过促进ISG15与调控自噬的靶点直接偶联来影响自噬[9]。在生物信息学研究中发现，UBE2T在ESCC中表达升高，且与ESCC病人的不良预后相关[10]。而UBE2D3被发现与ESCC的治疗反应相关，其过表达可通过降解hTERT提高ESCC细胞的放疗敏感性[11]。可以发现大多数E2s在ESCC中起到促进肿瘤发展的作用，但研究还仅限于表达及临床层面，其中的具体机制还需要进一步实验验证。

2.泛素连接酶E3与ESCC：E3在UPS中能够招募底物，决定泛素化的特异性，起到降解靶蛋白的作用。在既往的研究中发现，许多泛素连接酶E3参与ESCC的发生发展，也就是能够促进肿瘤的生长、侵袭及转移。环指蛋白168(RNF168)作为一种泛素连接酶在ESCC中表达升高，敲低RNF168基因后可抑制ESCC细胞的增殖，促进细胞凋亡，干扰细胞运动，抑制肿瘤异种移植瘤的生长[12]。有研究发现，具有PHD和环指结构域2的泛素样蛋白(UHRF2)能够促进ESCC的侵袭和增殖，并通过miR-98-5p抑制肿瘤细胞的凋亡[13]。Cullin4A(CUL4A)是一种E3泛素连接酶，其表达的升高与ESCC浸润深度和静脉浸润显著相关，将其沉默后能够显著抑制ESCC细胞的增殖[14]。三方基序蛋白28(TRIM28)具有E3酶活性，其在ESCC中表达升高，并且与肿瘤浸润深度、pTNM分期、淋巴结转移相关[15]。鼠双微体基因2(MDM2)作为一种原癌基因，能够编码具有E3功能的蛋白，可以通过泛素化p53起到促进肿瘤进展的作用。研究发现MDM2的启动子SNP309是食管癌的危险因素，MDM2能够促进ESCC细胞增殖和抵抗肿瘤细胞的凋亡[16]。

同时有一些研究发现，部分E3在ESCC中起到抑癌作用。帕金蛋白PARK2在ESCC中低表达，与ESCC病人良好的预后相关，研究发现，PARK2能够通过其E3酶的作用降解YAP蛋白抑制ESCC的肿瘤进展[17]。泛素连接酶RACO-1(Ring Domain AP-1 Co-Activator 1)被发现参与ESCC的进展，敲低其表达后可以促进ESCC细胞的侵袭和迁移，并与YAP/TEAD轴相关[18]。F-BOX家族F框/WD-40域蛋白7(FBXW7)能够作为ESCC病人对放化疗反应良好的预测因子，在ESCC细胞中过表达FBXW7能够增加其放化疗敏感性[19]。

因为E3的种类更多，有关其在ESCC中作用的研究也较多，具体机制也更为深入。从目前的研究来看，E3在ESCC中能够通过UPS降解相关原癌或抑癌蛋白，达到其抑制或促进肿瘤进展的作用。当然也有研究显示部分，E3酶可以在ESCC中通过非泛素连接酶的作用影响肿瘤的进展。

3.DUBs和ESCC：DUBs能够去除Ub化或者修剪不同连接的Ub链，是一种可以逆转蛋白泛素化的酶，这一过程在维持细胞的稳态中极其重要[20]。既往研究显示，泛素特异性蛋白酶7(USP7)、泛素特异性蛋白酶9X(USP9X)、泛素特异性蛋白酶22(USP22)、泛素羧基末端水解酶37(UCH37)等DBUs与ESCC的发展相关[21]。而最近的研究发现，将泛素羧基末端水解酶L3(UCHL3)在ESCC中敲低，能够抑制肿瘤细胞的增殖与迁移[22]。泛素特异性蛋白酶18(USP18)在ESCC组织中表达升高，其能通过诱导上皮-间充质转化(EMT)促进ESCC肿瘤细胞的转移[23]。泛素特异性蛋白酶3(USP3)也被发现能够促进ESCC细胞的增殖和转移，其作用与其去泛素化酶的功能密切相关[24]。研究显示泛素特异性蛋白酶46(USP46)与ESCC的淋巴结及肺转移相关，其在ESCC样本中高表达，体外实验中能够通过介导EMT过程增强ESCC细胞的迁移和侵袭能力[25]。有关DUBs在肿瘤中的作用最近成为研究热点，其在ESCC中绝大多数起到促进肿瘤进展的作用，并且与肿瘤的转移相关。

UPS在控制每一个细胞过程和维持体内平衡中起着重要作用。在UPS中，E2、E3和DUBs酶的失调在ESCC发生、发展中起着最为重要的作用。为了更好地了解UPS的生物学功能及ESCC的发病机制，开发新的治疗靶点和抗肿瘤药物，还需要我们进一步更深入的研究。