引用本文： 孫麗莎, 陳光磊, 劉緒紅, 魏亮, 周藝真, 陳波. CSN與腫瘤關系的研究進展. 中國普外基礎與臨床雜志, 2015, 22(3): 361-364. doi: 10.7507/1007-9424.20150097 復制
耶魯大學興旺小組在研究植物擬南芥光形態的建成機理時，發現該植物存在一系列突變株，這些突變株中相應基因位點的缺失會導致在暗生長中的植物呈現出一種類似于光下生長狀態的現象，這就是組成型光形態發生（constitutive photomorphogenesis，COP）現象[1]。后來，經過進一步的分析鑒定，發現了組成型光形態發生因子9信號復合體（CSN），它是一種存在于真核細胞中的結構高度保守的多亞基蛋白復合體，與COP現象密切相關[2]。19S蓋子復合物被認為具有識別泛素化底物，并將其傳送至蛋白水解核心復合物進行降解的功能。因CSN與19S蓋子復合物具有同源性，所以CSN被認為在調控多聚泛素鏈降解中具有重要的催化作用[3]。許多致癌產物及抑癌基因（如p53 [4]和COP1 [5]）都是通過泛素蛋白酶體介導的蛋白降解途徑而被降解的。因CSN調控泛素蛋白酶體降解過程，而泛素蛋白酶體降解與腫瘤有關，因此，CSN可能參與腫瘤的發生及發展過程。在哺乳動物細胞中，迄今為止（至2014年）發現CSN有8個亞單位，即CSN1～8 [6]，且CSN的促腫瘤細胞增殖作用與各亞單位的結構與功能密切相關。由于CSN5和CSN6在多種惡性腫瘤中（如乳腺癌[4, 7-8]、肺癌[9-10]、鼻咽癌[11]及甲狀腺癌[4, 12]）呈高表達且影響腫瘤的發生及發展，其已經逐漸受到人們的重視，但二者如何參與腫瘤信號傳導尚未明確。欲將CSN開發為腫瘤治療的新靶點，必須清楚了解上述問題。因此，筆者對近年來國內外發表的CSN結構及功能的相關研究進行分析總結，對其與腫瘤的關系及其靶向抑制劑的研究進展進行綜述。
1 CSN6為CSN結構的核心支架，CSN5為CSN的脫nedd化活性中心
CSN欲發揮其生物學活性，首先必須形成完整的CSN復合體。研究[13-14]發現，CSN由2個模塊構成，即CSN1/2/3/8及CSN4/5/6/7，并通過CSN1與CSN6間的相互作用而連接起來。在構成CSN的8個亞單位中，CSN1、2、3、4、7及8的C端均具有高度保守的PCI域（COP9蛋白酶體啟動因子），且該結構域有助于CSN各亞基間的相互結合以共同構建CSN復合體[15]；而CSN5和CSN6的N端均具有高度保守的MPN域（Mpr1p-Pad1p的N端），該結構域為CSN發揮促進腫瘤細胞增殖作用的關鍵結構[15-16]。早期有關擬南芥的遺傳學研究[14]表明：CSN6對于構建CSN是必不可少的，且主要是由CSN6上的MPN域發揮作用。事實上，CSN5和CSN6都含有MPN域，但是兩者的MPN域仍存在細微差別：CSN5包含具有鋅依賴異肽酶活性的JAMM基序（Jab1/MPN/Mov34），即MPN+，為CSN調控泛素化蛋白降解的重要成分，即為整個CSN的脫nedd化核心部分；而CSN6沒有JAMM基序，即MPN- [9]，并非脫nedd化活性中心。同時，最新實驗[12, 17]又再一次驗證了MPN-并不是CSN的脫nedd化核心部分。另外，這些實驗[12, 17]還指出，MPN-對于保持CSN的完整性可有可無，而最新被識別的CSN6-C端（CSN6 C-terminal domain，S6CD）實際才為裝配CSN的核心支架。
總體來說，CSN通過對E3泛素連接酶（cullin-RING E3 ubiquitin ligases，CRL）的脫nedd化反應調控CRL介導的泛素蛋白降解通路，而CSN的脫nedd化反應集中于CSN5的JAMM基序[18]。Pick等[17]在研究CSN5的結構和功能時發現，CSN5單體并無金屬蛋白酶體活性，需形成完整的CSN復合體后才能發揮活性，即需要S6CD。
2 CSN6促進腫瘤發生的機理
目前，越來越多的證據[19-21]表明，CSN能通過調控細胞的分裂/分化、影響信號傳導、活化細胞轉化及調節DNA損傷應答而參與腫瘤的發生及發展。Zhao等[4]運用整合基因組微陣列分析系統（SIGMA）評估了CSN6基因的缺失或增多情況（基因定位于7q22.1），結果發現，大量樣本（包括乳腺癌細胞系及其他類型癌細胞）都存在CSN6基因的序列擴增；隨后他們又采用定量聚合酶鏈反應（PCR）方法再次確認了乳腺癌患者樣本中存在CSN6基因擴增，且其擴增情況與腫瘤大小呈正相關。但CSN6通過調節何種下游基因而引起腫瘤的發生和發展？其是如何調節的？這些仍是目前研究的熱點。
先前，人類CSN6被認為能與Ⅰ型人類免疫缺陷病毒蛋白相互作用蛋白（human Vpr interacting protein，hVIP）相互作用，且與細胞周期的G2 /M期及細胞增殖有關[22]。近年來，許多有關CSN6的研究都集中于其促進腫瘤發生時的信號傳導方面。研究發現，其對鼠雙微粒體2（MDM2）-p53軸[4, 10, 12]、COP1-14-3-3σ軸[1, 5]及S期激酶相關蛋白2 （skp2）-p57kip2 （簡稱p57）軸[7, 23]均發揮重要的調節作用，并由此促進腫瘤的發生。現將CSN6對各信息軸的影響分述如下。
2.1 MDM2-p53軸
絕大多數人類腫瘤中都存在MDM2 （具有E3泛素連接酶活性）的過表達[24]。有學者[4]研究了敲除MDM2基因的小鼠胚胎細胞后發現，CSN6并不能誘導p53降解，表明CSN6介導的p53降解需要依賴于MDM2。進一步研究發現，CSN6阻止了MDM2在賴氨酸364上的自身泛素化，從而穩定了MDM2，進而促使p53降解[4, 10]。
2.2 COP1-14-3-3σ軸
14-3-3σ蛋白為p53的下游靶點[25]，也是蛋白激酶B （Akt）的負調控因子[26]。作為一種潛在的腫瘤抑制因子，14-3-3σ蛋白在各種人類癌癥中的表達經常缺失或下調[25, 27]。Choi等[5]研究發現，CSN6能夠通過減少COP1 （功能類似于E3泛素連接酶） 的自泛素化并降低COP1的轉換率來穩定COP1，從而介導14-3-3σ蛋白的泛素化降解，且該功能與MDM2無關。CSN6-COP1軸能使14-3-3σ蛋白降解，一方面，其阻止了14-3-3σ蛋白對p53穩定性的正向作用；另一方面，其激活了Akt蛋白，并促進由Akt蛋白介導的細胞增殖[1-2]。
眾所周知，人表皮生長因子受體-2 （HER2）-Akt是調節p53活性的關鍵（通過MDM2蛋白）[14]。Xue等[9]在研究非小細胞肺癌細胞時發現，HER2-Akt軸與CSN6相關：Akt激酶與CSN6關聯后，于絲氨酸60 （Ser60）處使CSN6磷酸化，以減少泛素介導的CSN6降解，降低其轉換率，從而增加CSN6的穩態表達。因此，Akt可正向調控CSN6的表達，從而導致p53降解，促進非小細胞肺癌的惡性生長。
2.3 skp2-p57軸
p57蛋白是周期素依賴激酶抑制蛋白（cyclin-dependent kinase inhibitors，CDKNs）家族的一個成員，即CDKN1C，它的過表達會導致細胞周期阻滯在G1期[23]。p57在許多類型的癌癥（包括乳腺癌、胃癌和胰腺癌） 中均呈低表達[28-29]。Chen等[23]研究發現，CSN6通過S6CD與p57和skp2泛素連接酶相互作用，這反過來又以劑量依賴的方式促進了skp2介導的p57的泛素化降解，因此，CSN6和p57的連接將是癌癥干預的一個重要的分子靶點。最近，還有研究[23, 30]指出，Akt參與介導HER2癌基因的信號傳導，HER2-Akt軸為p57的一個重要的負調控因素；p57的修復可抑制HER-2過表達乳腺癌細胞的生長，而CSN6的過表達參與降解p57過程。因此，通過針對CSN6的靶向治療以阻止p57的降解，將有望用于HER-2過表達癌癥的干預治療。
3 CSN5促進腫瘤發生的機理及其抑制劑
CSN5基因位于人類8號染色體長臂上，能夠調控細胞的增殖、凋亡、信號整合及DNA損傷修復，且CSN5是整個CSN的脫nedd化活性中心，與腫瘤的發生密切相關[18]。Chun等[31]的最新研究發現，CSN5可能通過影響內著絲粒成分的穩定性來調節有絲分裂，具有調控細胞周期的重要作用。Zhang等[32]在研究CSN5對p53/MDM2的作用過程中發現，過表達的CSN5能通過穩定MDM2來介導p53被泛素蛋白酶體通路降解；同時還發現，姜黃素為CSN相關激酶抑制劑，可下調CSN5及MDM2的表達，從而增加p53的穩定性，并有望成為以CSN5為靶點的抗癌藥物。另外，Pan等[33]的研究表明，姜黃素類似物T83能通過抑制CSN5的表達而發揮強大的抗腫瘤活性，并且能夠增加鼻咽癌細胞對放療的敏感性。此外，Pan等[11]通過進一步研究還發現，DNA損傷修復蛋白——Rad51蛋白在CSN5表達缺失細胞中的表達下調，并因而增加了腫瘤細胞對放化療的敏感性。因此，CSN5可作為一種新的生物標志物，用來預測接受DNA損傷藥物治療的鼻咽癌患者的預后。
曾有研究[34]顯示，抗腫瘤增殖蛋白——維甲酸誘導基因-G （Rig-G）蛋白可在細胞質中與CSN5螯合，阻止CSN5進入細胞核中組裝為CSN。最近又有研究[35]報道，Rig-G蛋白能夠破壞含有CSN5的CSN的完整性及穩定性，并抑制其對CRL的脫nedd化活性，從而抑制惡性腫瘤的發生，這有助于更好地理解“CSN為抗腫瘤的潛在靶點”這一結論。此外，最新研究出了以致癌基因CSN5-skp2信號軸為靶點治療前列腺癌及乳腺癌的新型制劑——模擬能量限制制劑（energy restriction-mimetic agent，ERMA），包括甘膽酸-12 （CG-12）、2-脫氧葡萄糖（2-DG） 等[36]。機理研究[36]表明，ERMA引起CSN5的表達抑制，導致S期激酶相關蛋白1-滯蛋白1-F-盒蛋白復合體（SCF蛋白復合體） 中滯蛋白1的nedd化及skp2的不穩定化，從而下調skp2的表達，引起β-轉導蛋白重復蛋白（β-TrCP）積累，而β-TrCP積累又下調了sp1 （一種β-TrCP作用底物）的表達，sp1的表達下調可反過來下調skp2基因的表達，由此形成了skp2-β-TrCP-sp1反饋環，從而放大了ERMA對skp2的下調作用。ERMA的出現，大大激發了CSN靶向藥物的研究及開發。
4 小結
CSN中發揮促進腫瘤發生和發展的作用結構主要為CSN5及CSN6，其中CSN6通過參與調控各種信號傳導途徑發揮致癌活性，而CSN5通過參與細胞周期調控及DNA損傷修復來促進腫瘤生長，但其他亞單位在腫瘤發生中的具體機理尚不十分明了。與此同時，基于對其結構及生物學功能的研究使得小分子抑制劑得到了很快的發展。盡管CSN抑制劑發揮作用的分子機理還有待于進一步闡明，但總體來說，這類抑制劑作為有力的抗癌靶向藥物，其對于癌癥的治療還是很有希望的，相信在不久的將來許多臨床試驗將會給出答案。
耶魯大學興旺小組在研究植物擬南芥光形態的建成機理時，發現該植物存在一系列突變株，這些突變株中相應基因位點的缺失會導致在暗生長中的植物呈現出一種類似于光下生長狀態的現象，這就是組成型光形態發生（constitutive photomorphogenesis，COP）現象[1]。后來，經過進一步的分析鑒定，發現了組成型光形態發生因子9信號復合體（CSN），它是一種存在于真核細胞中的結構高度保守的多亞基蛋白復合體，與COP現象密切相關[2]。19S蓋子復合物被認為具有識別泛素化底物，并將其傳送至蛋白水解核心復合物進行降解的功能。因CSN與19S蓋子復合物具有同源性，所以CSN被認為在調控多聚泛素鏈降解中具有重要的催化作用[3]。許多致癌產物及抑癌基因（如p53 [4]和COP1 [5]）都是通過泛素蛋白酶體介導的蛋白降解途徑而被降解的。因CSN調控泛素蛋白酶體降解過程，而泛素蛋白酶體降解與腫瘤有關，因此，CSN可能參與腫瘤的發生及發展過程。在哺乳動物細胞中，迄今為止（至2014年）發現CSN有8個亞單位，即CSN1～8 [6]，且CSN的促腫瘤細胞增殖作用與各亞單位的結構與功能密切相關。由于CSN5和CSN6在多種惡性腫瘤中（如乳腺癌[4, 7-8]、肺癌[9-10]、鼻咽癌[11]及甲狀腺癌[4, 12]）呈高表達且影響腫瘤的發生及發展，其已經逐漸受到人們的重視，但二者如何參與腫瘤信號傳導尚未明確。欲將CSN開發為腫瘤治療的新靶點，必須清楚了解上述問題。因此，筆者對近年來國內外發表的CSN結構及功能的相關研究進行分析總結，對其與腫瘤的關系及其靶向抑制劑的研究進展進行綜述。
1 CSN6為CSN結構的核心支架，CSN5為CSN的脫nedd化活性中心
CSN欲發揮其生物學活性，首先必須形成完整的CSN復合體。研究[13-14]發現，CSN由2個模塊構成，即CSN1/2/3/8及CSN4/5/6/7，并通過CSN1與CSN6間的相互作用而連接起來。在構成CSN的8個亞單位中，CSN1、2、3、4、7及8的C端均具有高度保守的PCI域（COP9蛋白酶體啟動因子），且該結構域有助于CSN各亞基間的相互結合以共同構建CSN復合體[15]；而CSN5和CSN6的N端均具有高度保守的MPN域（Mpr1p-Pad1p的N端），該結構域為CSN發揮促進腫瘤細胞增殖作用的關鍵結構[15-16]。早期有關擬南芥的遺傳學研究[14]表明：CSN6對于構建CSN是必不可少的，且主要是由CSN6上的MPN域發揮作用。事實上，CSN5和CSN6都含有MPN域，但是兩者的MPN域仍存在細微差別：CSN5包含具有鋅依賴異肽酶活性的JAMM基序（Jab1/MPN/Mov34），即MPN+，為CSN調控泛素化蛋白降解的重要成分，即為整個CSN的脫nedd化核心部分；而CSN6沒有JAMM基序，即MPN- [9]，并非脫nedd化活性中心。同時，最新實驗[12, 17]又再一次驗證了MPN-并不是CSN的脫nedd化核心部分。另外，這些實驗[12, 17]還指出，MPN-對于保持CSN的完整性可有可無，而最新被識別的CSN6-C端（CSN6 C-terminal domain，S6CD）實際才為裝配CSN的核心支架。
總體來說，CSN通過對E3泛素連接酶（cullin-RING E3 ubiquitin ligases，CRL）的脫nedd化反應調控CRL介導的泛素蛋白降解通路，而CSN的脫nedd化反應集中于CSN5的JAMM基序[18]。Pick等[17]在研究CSN5的結構和功能時發現，CSN5單體并無金屬蛋白酶體活性，需形成完整的CSN復合體后才能發揮活性，即需要S6CD。
2 CSN6促進腫瘤發生的機理
目前，越來越多的證據[19-21]表明，CSN能通過調控細胞的分裂/分化、影響信號傳導、活化細胞轉化及調節DNA損傷應答而參與腫瘤的發生及發展。Zhao等[4]運用整合基因組微陣列分析系統（SIGMA）評估了CSN6基因的缺失或增多情況（基因定位于7q22.1），結果發現，大量樣本（包括乳腺癌細胞系及其他類型癌細胞）都存在CSN6基因的序列擴增；隨后他們又采用定量聚合酶鏈反應（PCR）方法再次確認了乳腺癌患者樣本中存在CSN6基因擴增，且其擴增情況與腫瘤大小呈正相關。但CSN6通過調節何種下游基因而引起腫瘤的發生和發展？其是如何調節的？這些仍是目前研究的熱點。
先前，人類CSN6被認為能與Ⅰ型人類免疫缺陷病毒蛋白相互作用蛋白（human Vpr interacting protein，hVIP）相互作用，且與細胞周期的G2 /M期及細胞增殖有關[22]。近年來，許多有關CSN6的研究都集中于其促進腫瘤發生時的信號傳導方面。研究發現，其對鼠雙微粒體2（MDM2）-p53軸[4, 10, 12]、COP1-14-3-3σ軸[1, 5]及S期激酶相關蛋白2 （skp2）-p57kip2 （簡稱p57）軸[7, 23]均發揮重要的調節作用，并由此促進腫瘤的發生。現將CSN6對各信息軸的影響分述如下。
2.1 MDM2-p53軸
絕大多數人類腫瘤中都存在MDM2 （具有E3泛素連接酶活性）的過表達[24]。有學者[4]研究了敲除MDM2基因的小鼠胚胎細胞后發現，CSN6并不能誘導p53降解，表明CSN6介導的p53降解需要依賴于MDM2。進一步研究發現，CSN6阻止了MDM2在賴氨酸364上的自身泛素化，從而穩定了MDM2，進而促使p53降解[4, 10]。
2.2 COP1-14-3-3σ軸
14-3-3σ蛋白為p53的下游靶點[25]，也是蛋白激酶B （Akt）的負調控因子[26]。作為一種潛在的腫瘤抑制因子，14-3-3σ蛋白在各種人類癌癥中的表達經常缺失或下調[25, 27]。Choi等[5]研究發現，CSN6能夠通過減少COP1 （功能類似于E3泛素連接酶） 的自泛素化并降低COP1的轉換率來穩定COP1，從而介導14-3-3σ蛋白的泛素化降解，且該功能與MDM2無關。CSN6-COP1軸能使14-3-3σ蛋白降解，一方面，其阻止了14-3-3σ蛋白對p53穩定性的正向作用；另一方面，其激活了Akt蛋白，并促進由Akt蛋白介導的細胞增殖[1-2]。
眾所周知，人表皮生長因子受體-2 （HER2）-Akt是調節p53活性的關鍵（通過MDM2蛋白）[14]。Xue等[9]在研究非小細胞肺癌細胞時發現，HER2-Akt軸與CSN6相關：Akt激酶與CSN6關聯后，于絲氨酸60 （Ser60）處使CSN6磷酸化，以減少泛素介導的CSN6降解，降低其轉換率，從而增加CSN6的穩態表達。因此，Akt可正向調控CSN6的表達，從而導致p53降解，促進非小細胞肺癌的惡性生長。
2.3 skp2-p57軸
p57蛋白是周期素依賴激酶抑制蛋白（cyclin-dependent kinase inhibitors，CDKNs）家族的一個成員，即CDKN1C，它的過表達會導致細胞周期阻滯在G1期[23]。p57在許多類型的癌癥（包括乳腺癌、胃癌和胰腺癌） 中均呈低表達[28-29]。Chen等[23]研究發現，CSN6通過S6CD與p57和skp2泛素連接酶相互作用，這反過來又以劑量依賴的方式促進了skp2介導的p57的泛素化降解，因此，CSN6和p57的連接將是癌癥干預的一個重要的分子靶點。最近，還有研究[23, 30]指出，Akt參與介導HER2癌基因的信號傳導，HER2-Akt軸為p57的一個重要的負調控因素；p57的修復可抑制HER-2過表達乳腺癌細胞的生長，而CSN6的過表達參與降解p57過程。因此，通過針對CSN6的靶向治療以阻止p57的降解，將有望用于HER-2過表達癌癥的干預治療。
3 CSN5促進腫瘤發生的機理及其抑制劑
CSN5基因位于人類8號染色體長臂上，能夠調控細胞的增殖、凋亡、信號整合及DNA損傷修復，且CSN5是整個CSN的脫nedd化活性中心，與腫瘤的發生密切相關[18]。Chun等[31]的最新研究發現，CSN5可能通過影響內著絲粒成分的穩定性來調節有絲分裂，具有調控細胞周期的重要作用。Zhang等[32]在研究CSN5對p53/MDM2的作用過程中發現，過表達的CSN5能通過穩定MDM2來介導p53被泛素蛋白酶體通路降解；同時還發現，姜黃素為CSN相關激酶抑制劑，可下調CSN5及MDM2的表達，從而增加p53的穩定性，并有望成為以CSN5為靶點的抗癌藥物。另外，Pan等[33]的研究表明，姜黃素類似物T83能通過抑制CSN5的表達而發揮強大的抗腫瘤活性，并且能夠增加鼻咽癌細胞對放療的敏感性。此外，Pan等[11]通過進一步研究還發現，DNA損傷修復蛋白——Rad51蛋白在CSN5表達缺失細胞中的表達下調，并因而增加了腫瘤細胞對放化療的敏感性。因此，CSN5可作為一種新的生物標志物，用來預測接受DNA損傷藥物治療的鼻咽癌患者的預后。
曾有研究[34]顯示，抗腫瘤增殖蛋白——維甲酸誘導基因-G （Rig-G）蛋白可在細胞質中與CSN5螯合，阻止CSN5進入細胞核中組裝為CSN。最近又有研究[35]報道，Rig-G蛋白能夠破壞含有CSN5的CSN的完整性及穩定性，并抑制其對CRL的脫nedd化活性，從而抑制惡性腫瘤的發生，這有助于更好地理解“CSN為抗腫瘤的潛在靶點”這一結論。此外，最新研究出了以致癌基因CSN5-skp2信號軸為靶點治療前列腺癌及乳腺癌的新型制劑——模擬能量限制制劑（energy restriction-mimetic agent，ERMA），包括甘膽酸-12 （CG-12）、2-脫氧葡萄糖（2-DG） 等[36]。機理研究[36]表明，ERMA引起CSN5的表達抑制，導致S期激酶相關蛋白1-滯蛋白1-F-盒蛋白復合體（SCF蛋白復合體） 中滯蛋白1的nedd化及skp2的不穩定化，從而下調skp2的表達，引起β-轉導蛋白重復蛋白（β-TrCP）積累，而β-TrCP積累又下調了sp1 （一種β-TrCP作用底物）的表達，sp1的表達下調可反過來下調skp2基因的表達，由此形成了skp2-β-TrCP-sp1反饋環，從而放大了ERMA對skp2的下調作用。ERMA的出現，大大激發了CSN靶向藥物的研究及開發。
4 小結
CSN中發揮促進腫瘤發生和發展的作用結構主要為CSN5及CSN6，其中CSN6通過參與調控各種信號傳導途徑發揮致癌活性，而CSN5通過參與細胞周期調控及DNA損傷修復來促進腫瘤生長，但其他亞單位在腫瘤發生中的具體機理尚不十分明了。與此同時，基于對其結構及生物學功能的研究使得小分子抑制劑得到了很快的發展。盡管CSN抑制劑發揮作用的分子機理還有待于進一步闡明，但總體來說，這類抑制劑作為有力的抗癌靶向藥物，其對于癌癥的治療還是很有希望的，相信在不久的將來許多臨床試驗將會給出答案。