曹海武，王 智，柳 萍，李凌浩，赵晓红

(南京医科大学附属无锡市第二人民医院血液科，江苏 无锡 214002)

泛素一蛋白酶体系统在血液肿瘤中的研究进展

曹海武，王 智，柳 萍，李凌浩，赵晓红

(南京医科大学附属无锡市第二人民医院血液科，江苏 无锡 214002)

泛素-蛋白酶体系统是真核细胞内重要的蛋白质质控系统，主要降解细胞内80%～90%泛素化的蛋白质，并调节炎症、细胞增生与分化、信号转导、细胞周期进程、转录调控、抗原提呈、免疫应答、细胞凋亡和DNA修复等各种细胞生物学功能。当泛素-蛋白酶体系统对靶蛋白的降解功能失常时，可以导致血液肿瘤的发生。研究泛素-蛋白酶体系统异常的特异性关键蛋白，将有可能发现血液系统肿瘤的新的诊断标志，为临床治疗提供新的分子靶点。

泛素-蛋白酶体系统；蛋白质降解；血液肿瘤

泛素-蛋白酶体系统(Ubiquitin-proteasome system，UPS)是细胞内蛋白质降解的主要途径，参与细胞内80%以上蛋白质的降解，在维持人体正常生理功能中扮演重要的角色[1]。细胞周期调节因子、肿瘤抑制因子、转录激活因子和抑制因子、细胞表面受体以及突变或受损的蛋白质均为UPS的靶蛋白，受到UPS的调控[2]。UPS发生异常与血液肿瘤的发生、发展有着密切的关系。研究UPS异常的特异性关键蛋白在血液肿瘤中的作用，对临床寻找血液系统肿瘤新的治疗途径有着重要的现实意义。

1 UPS的组成和功能

UPS由泛素(Ubiquitin，Ub)、泛素活化酶(Ubiquitinactivating enzyme，E1)、泛素结合酶(Ubiquitin conjugating enzyme，E2)、泛素连接酶(Ubiquitin protein ligase，E3)、蛋白酶体及其底物(蛋白质)构成。泛素-蛋白酶体发挥作用时，首先通过泛素与一系列关联酶的作用，把要降解的目标蛋白质泛素化使之变性并标记，然后由26S的蛋白酶体复合物降解泛素化的蛋白质，同时释放出可再次利用的游离泛素[3]。26S蛋白酶体由20S核心颗粒(CP)和1个或2个19S调节颗粒(RP)构成，CP是26S蛋白酶体的水解核心，RP参与对靶蛋白的特异性识别。泛素化的靶蛋白结构被展平进入26S蛋白酶体的催化中心，然后被降解为各种长度的小分子多肽，泛素分子则可被泛素解离酶(DUBs)从底物上水解下来，重复利用。蛋白的泛素化过程需要E1、E2、E3三类酶的协同作用，其中E1主要负责催化泛素使之活化，E2主要负责接受E1转来的泛素形成相应的E2-Ub硫醚，而E3则参与蛋白底物的识别，在调节泛素与蛋白底物连接的特异性上起着中心作用。UPS是细胞内一系列生命进程的重要调节方式，与疾病的发生发展关系密切[4]。

2 UPS与血液系统肿瘤

2.1 蛋白酶体抑制剂与多发性骨髓瘤 蛋白酶体抑制剂诱导的细胞凋亡与核因子κB信号通路有关，其通过抑制IκB降解，阻止NF-κB活化或使NF-κ B失活，诱导肿瘤细胞凋亡。其尚可通过影响细胞外信号调节蛋白激酶(External signal regulated kinase，ERK)/丝裂元活化蛋白激酶(Mitogen-activited protein kinase，MAPK)途径促凋亡。也可以通过影响Bcl-2蛋白家族及细胞周期相关蛋白诱导凋亡。许多临床研究显示其在体内外均具有显著的抗肿瘤效应[5-6]。硼替佐米(Bortezomib)是第一个被FDA批准的用于治疗复发、难治多发性骨髓瘤(MM)的蛋白酶体抑制剂[7]。Richardson等[8]报道，硼替佐米治疗初治MM的有效率可达到45%。San Miguel等[9]报道硼替佐米与美法仑、沙利度胺、地塞米松等其他化疗药物联用可提高有效率及完全缓解(CR)率，为硼替佐米单药治疗的2倍左右，但最佳的药物组合并不确定。美国UPFRONT(多中心随机开放Ⅲ期临床试验)对300例老年初诊MM患者的治疗进行研究，以硼替佐米为基础化疗方案(硼替佐米+地塞米松、硼替佐米+地塞米松+沙利度胺和硼替佐米+马法兰+泼尼松方案)，采用硼替佐米(1.6 mg/m2，第1、8、15、22天，35 d为一个疗程，共5个疗程)，8个疗程诱导治疗后，三组的完全缓解率+接近完全缓解率分别为24%、36%和31%，非常好的部分缓解率分别为36%、44%和40%；再予维持治疗5个疗程后，三组的完全缓解率+接近完全缓解率分别为31%、38%和34%，非常好的部分缓解率分别为39%、47%和44%。提示硼替佐米用于维持治疗MM可提高总有效率，而且末梢神经炎的发生率并没有增加，患者耐受性良好[10]。新一代蛋白酶体抑制剂卡非佐米(Carfilzomib)，选择性且不可逆地与蛋白酶体上靶点结合，从而发挥肿瘤抑制作用。卡非佐米单药或与其他药物联合治疗具有较强的抗MM作用，毒副反应小，特别是周围神经病变发生率较低，患者耐受性好，用药安全性高，临床可长期使用[11]。最近，FDA已经批准其用于治疗以前使用过硼替佐米的MM患者[12]。最近又报道有新的蛋白酶体抑制剂Delanzomib，研究发现其可克服硼替佐米的耐药，具有广阔的临床应用前景[13]。此外目前正在进行的临床前或Ⅰ、Ⅱ期临床试验的新一代蛋白酶体抑制剂还有MLN9708、Oprozomib以及Marizomib等[14]。

2.2 蛋白酶体抑制剂与淋巴瘤 2008年FDA批准硼替佐米作为套细胞淋巴瘤(MCL)治疗的二线药物。硼替佐米可通过上调含BH3结构的NOXA蛋白诱导MCL细胞凋亡，亦可通过稳定BAK蛋白和(或)非Caspase依赖途径诱导B系非霍奇金淋巴瘤细胞凋亡[15-16]。Lamm等[17]用硼替佐米、利妥昔单抗和地塞米松联合治疗复发难治的MCL，结果总反应率(Overall response rate，ORR)为81.3%，完全缓解率(CR)为43.8%，平均无病生存时间和总生存时问分别为12.1个月和38.6个月。Holkova等[18]使用硼替佐米(1.3 mg/m2dl、4、8、11)联合组蛋白去乙酰胺酶抑制剂Vorinostat(400 mg口服d1～5，d8～12)治疗MCL和难治复发弥漫大B细胞淋巴瘤(Diffuse large B cell lymphoma，DLBCL)结果显示，既往未使用过硼替佐米的17例MCL患者总有效率(CR率+PR率)为47%，26例DLBCL患者总有效率为12%。Dasmahapatra等[19]研究发现较低浓度的新一代蛋白酶体抑制剂卡非佐米联合应用最小致死浓度的组蛋白去乙酰胺酶抑制剂vorinostat和SNDX-275，能够显著抑制MCL细胞株的生长并诱导其凋亡，且对硼替佐米耐药的MCL细胞株也有效。T细胞淋巴瘤方面，Zinzani等[20]予以硼替佐米(1.3 mg/m2dl、4、8、11，21天为一个疗程，共6个疗程)治疗外周T细胞淋巴瘤未特指型(PTCLU)仅皮肤累及的患者和皮肤T细胞淋巴瘤(CTCL)患者15例，结果ORR为67%。

2.3 wwp2、PTEN与急性髓系肿瘤 wwp2(Ww domain containing E3 ubiquitin protein ligase 2)又称AIP2(Atrophin-1 interacting protein 2)，是一种属于NEDD4家族的E3，参与多项生理过程，如调解转录、胚胎肝细胞存亡、T淋巴细胞活化、细胞转运等[21]。Maddika等[22]研究发现wwp2的底物之一是PTEN蛋白。PTEN是继P53、PRb之后发现的又一抑癌因子，其通过使酸性磷酸化蛋白去磷酸作用负调控三磷酸肌醇激酶(PI3K/AKT)、灶性粘连激酶(FAK)、丝裂酶原蛋白激酶(MAPK)等多种信号途径，从而调控细胞周期、细胞凋亡及肿瘤细胞转移[23]。研究发现，PTEN表达异常普遍存在于急性髓系肿瘤患者中，并在其疾病的发生发展过程中起着重要的作用[24-25]。而wwp2能够作用于肿瘤抑制因子PTEN，通过泛素-蛋白酶体途径使之降解，从而使肿瘤细胞得以存活。提示wwp2极有可能参与急性髓系肿瘤的发生发展过程，与其临床指标相关，并可能成为其靶向治疗的目标。

3 结 语

UPS是细胞内ATP依赖的蛋白质选择性降解的主要途径。从细胞膜、细胞质到细胞核以及内质网等处的蛋白质，甚至mRNA的稳定性都受到UPS的调控。UPS发生异常与血液系统肿瘤的发生和发展有着密切的关系，这主要是由于异常的UPS对细胞内重要功能蛋白质的降解失常所造成的。充分认识和阐明UPS成员在血液肿瘤细胞中出现的异常的特异性关键蛋白，将有可能发现血液肿瘤的新的诊断标志，为血液系统肿瘤的治疗提供新的思路。

[1]Pickart CM,Eddins MJ.Ubiquitin:structure,functions,mechanisms [J].Biochim BiophysActa,2011,1695(1-3):55-72.

[2]Mukhopadhyay D,Riezman H.Proteasome-independent functions of ubiquitin in endocytosis and signaling[J].Science,2011,315 (5809):201-205.

[3]Gallastegui N,Groll M.The 26S proteasome:assembly and function of a destructive machine[J].Trends Biochem Sci,2010,35(11): 634-642.

[4]Ciechanover A.Proteolysis:from the lysosome to ubiquitin and the proteasome[J].Nat Rev Mol Cell Biol,2005,6(1):79-87.

[5]Chen D,Frezza M,Schmitt S,et al.Bortezomib as the first proteasome inhibitor anticancer drug:current status and future perspectives[J].Curr Cancer Drug Targets,2011,11(3):239-253.

[6]Frankland-Searby S,Bhaumik SR.The 26S proteasome complex: an attractive target for cancer therapy[J].Biochim Biophys Acta, 2012,1825(1):64-76.

[7]Bross PF,Kane R,Farrell AT,et al.Approval summary for bortezomib for injection in the treatment of multiple myeloma[J].Clin Cancer Res,2004,10(12 Pt 1):3954-3964.

[8]Richardson PG,Sonneveld P,Schuster M,et al.Extended follow-up of a phase 3 trial in relapsed multiple myeloma:final time-to-event results of theAPEX trial[J].Blood,2007,l10(10):3557-3560.

[9]San Miguel JF,Schlag R,Khuageva NK,et al.Bortezomib plus melphalan and prednisone for initial treatment of multiple myeloma [J].N Engl J Med,2008,359(9):906-909.

[10]陈丽娟,李建勇.多发性骨髓瘤治疗最新进展:第52届美国血液学年会报道[J].白血病·淋巴瘤,2011,20(1):3-5.

[11]Vij R,Siegel D S,Jagannath S,et al.An open-label,single-arm, phase 2 study of single-agent carfilzomib in patients with relapsed and/or refractory multiple myeloma who have been previously treated with bortezomib[J].Br J Haematol,2012,158(6):739-748.

[12]Herndon TM,Deisseroth A,Kaminskas E,et al.U.S.Food and Drug Administration approval:carfilzomib for the treatment of multiple myeloma[J].Clin Cancer Res,2013,19(17):4559-4563.

[13]Berkers CR,Leestemaker Y,Schuurman KG,et al.Probing the specificity and activity profiles of the proteasome inhibitors bortezomib and delanzomib[J].Mol Pharm,2012,9(5):1126-1135.

[14]Dick LR,Fleming PE.Building on bortezomib:second-generation proteasome inhibitors as anti-cancer therapy[J].Drug Discov Today,2010,15(5-6):243-249.

[15]Wang Q,Mora-Jensen H,Weniger MA,et al.ERAD inhibitors integrate ER stress with an epigenetic mechanism to activate BH3-only protein NOXA in cancer cells[J].Proc Natl Acad Sci USA, 2009,106(7):2200-2205.

[16]Olejniczak SH,Blickwedehl J,Belicha-Villanueva A,et al.Distinct molecular mechanisms responsible for bortezomib-induced death of therapy-resistant versus-sensitive B-NHL cells[J].Blood, 2010,116(25):5605-5614.

[17]Lamm W,Kaufmann H,Raderer M,et al.Bortezomib combined with rituximab and dexamethasone is an active regimen for patients with relapsed and chemotherapy-refractory mantle cell lymphoma [J].Haematologica,2011,96(7):1008-1014.

[18]Holkova B,Perkins EB,Sokol I,et al.A phaseⅡTrial of bortezomib and vorinostat in mantle cell lymphoma and diffuse large B-cell lymphoma[J].Blood,118(21):354.

[19]Dasmahapatra G,Lembersky D,Son MP,et al.Carfilzomib interacts synergistically with histone deacetylase inhibitors in mantle cell lymphoma cells in vitro and in vivo[J].Mol Cancer Ther,2011, 10(9):1686-1697.

[20]Zinzani PL,Musuraca G,Tani M,et al.PhaseⅡtrial of proteasome inhibitor bortezomib in patients with relapsed or refractory cutaneous T-cell lymphoma[J].J Clin Oncol,2007,25(27):4293-4297.

[21]Xu H,Wang W,Li C,et al.WWP2 promotes degradation of transcription factor OCT4 in human embryonic stem cells[J].Cell Res, 2009,19(5):561-573.

[22]Maddika S,Kavela S,Rani N,et al.WWP2 is an E3 ubiquitin ligase for PTEN[J].Nat Cell Biol,2011,13(6):728-733.

[23]Carnero A,Blanco-Aparicio C,Renner O,et al.The PTEN/PI3K/ AKT signalling pathway in cancer,therapeutic implications[J]. Current Cancer Drug Targets 2008,8(3):187-198.

[24]Gauffin F,Diffner E,Gustafsson B,et al.Expression of PTEN and SHP1,investigated from tissue microarrays in pediatric acute lymphoblastic,leukemia[J].Pediatr Hematol Oncol,2009,26(1):48-56.

[25]Liu YL,Castleberry RP,Emanuel PD,et al.PTEN deficiency is a common defect in juvenile myelomonocytic leukemia[J].Leuk Res,2009,33(5):671-677.

Advances of the ubiquitin-proteasome system in hematologic neoplasms.

CAO Hai-wu,WANG Zhi,LIU Ping,LILing-hao,ZHAO Xiao-hong.

Department of Hematology,No.2 Hospital of Wuxi Affiliated to Nanjing Medical University, Wuxi 214002,Jiangsu,CHINA

The ubiquitin-proteasome system is an important protein quality control system in eukaryotic cells,mainly degrading 80%～90%ubiquitylated proteins in cells,and regulating many kinds of biological functions in cells such as inflammation,cell proliferation and differentiation,signal transduction,cell cycle progression,transcriptional regulation,antigen presentation,immune response,apoptosis and DNA repairing.The malfunction of ubiquitin-proteasome system in the targeted proteins could lead to the occurrence of hematologic neoplasm.The research of the specific key protein in abnormal ubiquitin-proteasome system will help us find a new diagnostic marker of hematological tumors and provide a new molecular target for the clinical treatment.

Ubiquitin-proteasome system;Protein degradation;Hematologic neoplasm

R733

A

1003—6350（2014）24—3672—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.24.1429

2014-06-17)

无锡市医管中心重大（协作）项目（编号：YGZX1119）

王 智。E-mail：drwangl965@163.com