泛素特异性蛋白酶7在非小细胞肺癌中的研究进展

　　【摘要】 泛素特异性蛋白酶7 (ubiquitin-specific protease，USP7) 是一种去泛素化酶，它与非小细胞肺癌的分期、肿瘤大小和转移具有相关性，降低USP7表达可以抑制非小细胞肺癌细胞的增殖、侵袭和转移并促进其凋亡。通过总结USP7影响非小细胞肺癌进展的机制，以及USP7作为靶点在非小细胞肺癌治疗中的作用，为开发新型潜在靶向 USP7 的治疗药物提供理论基础。

　　肺癌是当今全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一，已成为人类生存的第一大致死原因[1]。尽管广大医务工作者为应对这种恶性疾病付出了数十年的努力，但肺癌的预后仍然不乐观，尤其是晚期非小细胞肺癌 (NSCLC)。蛋白质的表达失调是肿瘤发生发展的重要因素之一，泛素化和去泛素化在调控蛋白质表达过程中发挥重要的作用[2]。现就与蛋白质去泛素化相关的泛素特异性蛋白酶7（ubiquitin-specific protease 7，USP7）在NSCLC中的研究进展作一综述。

　　1 USP7概述

　　泛素特异性蛋白酶是去泛素化酶中种类最多的亚族，目前一共发现有56个家族成员，包括USP4、USP7、USP11、USP22等，其中USP7在多种肿瘤中高表达，它通过改变细胞周期活性、激活信号通路，促进肿瘤细胞增殖、侵袭和转移。蛋白质的泛素化和去泛素化是一个受到精确调控和可逆的过程，泛素化酶首先将底物蛋白连接上泛素分子，然后再将泛素化的靶蛋白运送到蛋白酶体降解，而去泛素化酶的作用是将泛素化的蛋白进行去泛素化，阻止蛋白质的泛素化降解[3-6]。在NSCLC中，USP7与癌症的分期、肿瘤大小和转移具有相关性，降低USP7表达会抑制NSCLC细胞的增殖，侵袭和转移并促进其凋亡[7]。

　　2 USP7影响NSCLC进展的机制研究

　　2.1 USP7通过稳定NSCLC细胞中的Ki-67蛋白促进细胞增殖

　　恶性肿瘤的标志是不受控制的增殖，其细胞增殖活性的评估已经成为诊断、治疗和为临床行为提供信息的常用手段[8]。在细胞增殖的G1、S、G2期和有丝分裂期，核蛋白 Ki-67 强烈表达，它在有丝分裂和肿瘤形成过程中起着至关重要的作用，被认为是癌细胞侵袭性增殖和预后不良的关键标志物[9]。USP7和 Ki-67在NSCLC细胞中均高表达，经免疫共沉淀验证USP7和 Ki-67间有相互作用；在使用USP7选择性抑制剂P22077下调USP7后，NSCLC中Ki-67的mRNA水平没有发生改变，然而蛋白水平发生下调，说明USP7对Ki-67的调控作用是发生在转录后水平；进一步用蛋白酶体催化亚基抑制剂MG132处理，观察到MG132显著拮抗P22077和USP7诱导的Ki-67蛋白下调，表明USP7可以通过蛋白酶体途径稳定Ki-67蛋白从而促进NSCLC的细胞增殖[10]。

　　2.2 USP7 调节 CCDC6 影响NSCLC细胞对药物的敏感性

　　CCDC6是一种促凋亡蛋白，是重要的肿瘤抑制基因[11]。CCDC6可以降低 PP4c 磷酸酶活性从而使pH2AX S139的水平升高，这会导致G2/M检查点的过度激活和细胞凋亡率增加，从而调节肿瘤细胞中DNA损伤和细胞凋亡的过程[12]。最近报道发现，CCDC6是E3泛素连接酶FBXW7的新靶点，影响泛素介导的蛋白酶体降解；FBXW7是一种肿瘤抑制因子，作用广泛，可调节细胞周期蛋白Myc、c-jun、Mcl1等[13-14]。内源性CCDC6蛋白水平的波动主要取决于有丝分裂中的 FBXW7 活性，FBXW7 在有丝分裂停滞期间通过识别CCDC6 degron 基序中磷酸残基的突变，对CCDC6进行蛋白酶体降解，从而在控制CCDC6稳态中起到关键作用。USP7可以去除DNA损伤的细胞中CCDC6 蛋白的泛素分子，保护CCDC6 免受FBXW7介导的降解，增加CCDC6的稳定性。FBXW7是负责CCDC6降解的 E3 泛素连接酶，而 USP7 则抵消FBXW7的活性以稳定CCDC6。缺陷型CCDC6增加NSCLC中PARP抑制剂的敏感性，USP7抑制剂通过降低 CCDC6 的稳定性增加PARP抑制剂的敏感性并改善 NSCLC 患者的预后[15]。此外，USP7特异性抑制剂P5091，既可以作为独立的治疗方法，还可以增加肺神经内分泌肿瘤对PARP抑制剂药物的敏感性[16]。

　　2.3 USP7通过重编程肺癌中的肿瘤相关巨噬细胞来调节抗肿瘤免疫反应

　　程序性细胞死亡配体1(PD-L1)和程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)在逆转效应T细胞耗竭中具有重要作用，这为肺癌的治疗提供了新的思路[17]。但是，免疫抑制性肿瘤微环境 (TME)中的各种细胞可以通过外泌体和微泡等多种形式与肿瘤细胞动态交流，导致免疫疗法的抵抗[18-21]，使大部分肺癌患者不能从中得到有效缓解。TME中大量浸润的炎性细胞与各种肿瘤的发生发展密切相关，其中TAMs是TME最重要的组成成分之一，它们可以合成和分泌抗炎因子，从而达到抑制抗肿瘤免疫反应，促进肿瘤生长和转移[22]。肿瘤抑制亚型和肿瘤促进亚型是巨噬细胞分化的两种主要表型，在TME中，TAM可以在肿瘤抑制亚型和肿瘤促进亚型之间动态转换，因此，促使TAM从肿瘤促进亚型重编程为肿瘤抑制亚型成为一种NSCLC的有效治疗策略[23-26]。据报道，USP7抑制剂P5091通过激活P38-MAPK通路将TAM重新编程为肿瘤抑制亚型并导致PD-L1的表达增加，同时激活了体内TME中由细胞毒性T淋巴细胞(CTL)介导的抗肿瘤免疫反应，使肺癌可以通过USP7得到更加有效的治疗[27-29]。

　　3 USP7作为靶点在NSCLC治疗中作用的研究

　　3.1 USP7 的新型选择性抑制剂的抗肿瘤活性

　　USP7作为一种去泛素化酶，可以调节多种蛋白质的表达水平，在肿瘤免疫和抗癌症发展中发挥重要作用。通过泛素化方式可将USP7催化结构域从无活性构象转变为有活性构象，其中催化三联体亚基校准在催化过程中发挥着重要作用，USP7抑制剂会阻碍泛素的结合，导致催化三联体错位，阻止 USP7 催化结构域转变为活性构象，从而阻止酶的泛素化作用[30-33]。近年来，多种新型、高效、选择性高的小分子USP7抑制剂被发现在体内有抑制肿瘤生长的作用。USP7抑制剂USP7-797、USP7-055和 USP7-866在结构上非常相似，与USP7-866相比，USP7-055和 USP7-797具有显著改善的体内药代动力学特性，因此用于体内研究。USP7-866与USP7 结合阻止其与活性位点探针泛素炔丙酰胺 (Ub-PA) 结合和缀合从而增加了 p53 和 p21 的水平。USP7-797 可以增强卡铂、DNA损伤剂、阿霉素和PARP 抑制剂奥拉帕尼的活性，但是会阻碍卡铂诱导的 DNA 损伤修复。PI3K和PIM均可促进哺乳动物雷帕霉素靶蛋白 (mTOR) 的活性，USP7-797在小细胞肺癌中协同PIM激酶抑制剂 AZD1208 或 PI3K 抑制剂的作用[34-35]。USP7作为癌症治疗的新靶点近年来备受关注，而具有高效性、特异性、可逆性的 USP7 抑制剂的发现证实了 USP7 是一种有效的肿瘤药物靶点[36]。

　　3.2 USP7 和 PLK1 抑制剂的组合逆转紫杉醇耐药

　　研究发现USP7 与有丝分裂激酶PLK1和分裂因子53BP1具有相互作用，在前列腺癌和肺癌中三者都呈高表达[37]。53BP1可诱导细胞形成多纺锤体和导致有丝分裂缺陷，但是在有丝分裂过程中表达不稳定。而USP7 与 Aurora A/53BP1/PLK1 复合物结合可以增加53BP1的稳定性[38]。紫杉醇通过稳定微管抑制微管蛋白解聚，从而破坏有丝分裂过程中纺锤体的形成，是多种肺癌的一线化疗药物[39-40]。尽管紫杉醇对癌症治疗的疗效很高，但通常会产生化学抗性，从而限制化疗效果，也是癌症治疗期间死亡的重要原因之一。USP7 抑制剂P22077与有丝分裂激酶 PLK1 抑制剂 volasertib 联合使用，显著降低了紫杉醇耐药NSCLC中 MDR1/ABCB1 的表达，诱导细胞凋亡；并且USP7抑制剂P22077与有丝分裂激酶 PLK1抑制剂 volasertib在这一过程中显示出强烈的协同作用，可以有效降低NSCLC对紫杉醇的耐药性[37]。

　　4 展望

　　明确USP7及其抑制剂在非小细胞肺癌中的作用，可以为开发新型潜在靶向 USP7 的治疗药物提供理论基础。泛素-蛋白酶体系统对蛋白质降解的调节在于维持正常的细胞过程中发挥了至关重要的作用，它们的异常表达会引发多种疾病，包括癌症和免疫疾病等。特别是USP7已被深入研究，其在多个途径中的功能已被阐明，因此它正在成为一个潜在的癌症治疗靶点并越来越受到关注。但是，将USP7相关的药物应用到非小细胞肺癌的治疗仍充满挑战，迫切需要依靠兼顾准确性和效率的新筛选方法来推动这一进程。

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