来源
《药学学报》年作者
刘湘宁，杜佳泯，钱美佳，董晓武，杨波，朱虹，何俏军浙江大学药学院摘要
泛素-蛋白酶体通路异常是导致蛋白质内稳态失控的重要因素。而在该过程中，负责移除蛋白底物泛素链的去泛素化酶至关重要，其活性或表达异常可造成关键致癌/抑癌蛋白的功能变化，直接或间接导致肿瘤发生发展和恶性演进。基于此，靶向去泛素化酶的小分子抑制剂发现及研究已经成为抗肿瘤候选药物的热点领域之一。本综述将重点介绍泛素-蛋白酶体通路、尤其是去泛素化酶对肿瘤的调控作用和机制，介绍去泛素化酶小分子抑制剂在肿瘤治疗研究中的应用，并针对小分子抑制剂的研究现状和最新进展展开讨论，为基于去泛素化酶的抗肿瘤新策略研究提供思路。关键词
泛素-蛋白酶体通路；去泛素化酶；去泛素化酶抑制剂；抗肿瘤新靶点；变构调节_正文_近年来大量研究显示，蛋白质内稳态失控在恶性肿瘤等疾病进展中发挥重要作用。其中泛素-蛋白酶体通路异常是导致蛋白质内稳态失控的重要因素。而在该过程中，负责移除蛋白底物泛素链的去泛素化酶至关重要，其活性或表达异常可造成关键致癌/抑癌蛋白的功能变化，直接导致肿瘤发生发展和恶性演进。基于此，靶向去泛素化酶的小分子抑制剂已经成为抗肿瘤候选药物的热点领域。本综述将重点介绍泛素-蛋白酶体通路、尤其是去泛素化酶对肿瘤的调控作用和机制，并针对小分子抑制剂的研究现状和最新进展展开讨论，为基于去泛素化酶的抗肿瘤新策略研究提供思路。1
泛素-蛋白酶体通路作为抗肿瘤药物作用靶点的研究现状
1．1泛素化修饰是调控蛋白质稳定性和功能的重要方式泛素(ubiquitin，Ub)是一种存在于所有真核生物(大部分真核细胞)中的小分子蛋白质，含有76个氨基酸残基，分子量大约为8.kDa。泛素化是指泛素分子结合到蛋白质底物上，从而调节底物蛋白的稳定性及功能的过程，是一种重要的蛋白质翻译后修饰方式(posttranslationalmodifications，PTMs)[1]。该过程主要在蛋白质上添加进化保守的小蛋白，包括泛素或泛素样蛋白(ubiquitin-likeproteins，UBLs)，并靶向蛋白质用于蛋白酶体降解或非降解信号传导[2]。修饰蛋白上的泛素蛋白分子通过与泛素活化酶E1，泛素结合酶E2和泛素连接酶E3之间的结合，进而发生一系列酶促反应与赖氨酸侧链残基共价结合[3]。E1活化酶首先以ATP依赖的方式激活泛素蛋白的末端甘氨酸，与E1的一个半胱氨酸形成硫酯键；然后通过反式硫酯化转移到E2结合酶的活性位点半胱氨酸上。随后，多个E3连接酶中的一个作为适配器(E3连接酶的Hect家族除外，它涉及第三个硫代酯中间体的形成)，同时结合E2-Ub中间体和靶蛋白，以催化羧基末端甘氨酸之间的异肽键形成。最后将这些底物(依赖降解通路)转移至蛋白酶体降解(图1)。底物蛋白质往往通过发生多个泛素化反应，产生单泛素链或多泛素链。因为泛素本身具有7个赖氨酸(K)残基，包括Lys6、Lys11、Lys27、Lys29、Lys33、Lys48和Lys63，所以可通过将其他的泛素蛋白转移到这7个赖氨酸残基或氨基末端中的一个来延伸这种泛素修饰[4]。根据形成的链拓扑结构不同，泛素化修饰对分子过程及生命活动造成的影响也会有所不同。如用K48、K11连接的多泛素链标记的结合蛋白质用于降解[5]，而K63和线性泛素链在信号传导中起着重要作用，并在许多生物学途径中起着重要作用，包括DNA复制、DNA修复、信号转导通路和炎症过程等[6]。K6和K27多泛素化蛋白分别与DNA损伤反应和线粒体维持相关[7,8]。此外，K29和K33聚泛素化蛋白分别与溶酶体降解和T细胞受体信号传导有关[9]。泛素化调节蛋白质相互作用、定位和酶活性，从而影响细胞过程，包括转录、DNA损伤信号和DNA修复、细胞周期进展、内吞、凋亡和其他各种过程[10]。这些过程一旦发生异常，将导致恶性肿瘤、神经退行性疾病以及免疫/炎症相关疾病的发生。1.2去泛素化酶等泛素-蛋白酶体通路关键蛋白是肿瘤治疗的潜在新靶点近年来，泛素-蛋白酶体通路失调与恶性肿瘤之间的相关性研究已经成为热点，诸多研究表明靶向干预该通路有望成为理想的抗肿瘤治疗策略。其中，针对蛋白酶体抑制剂的研究进展最快，目前被FDA批准的蛋白酶体抑制剂有bortezomib、carfilzomb和ixazomb[11,12]，已上市并被用于多发性骨髓瘤和套细胞淋巴瘤的治疗。蛋白酶体抑制剂阻断蛋白酶体对底物蛋白的降解和调控，可使肿瘤细胞中错误折叠的蛋白聚集或稳定抑癌蛋白使肿瘤细胞凋亡。但泛素-蛋白酶体系统参与生命活动的调控机制复杂且涉及多个层次，而蛋白酶体抑制剂针对泛素-蛋白酶体途径的下游，其特异性较差、造成的不良反应众多(如患者背根神经节处会出现泛素化蛋白的积聚，引起周围神经病变等)、复发频繁最终可能会产生耐药性[13,14]。与靶向蛋白酶体相比，特异性靶向具有较强底物蛋白质选择性的E3泛素连接酶以及去泛素化酶(deubiquitylatingenzymes，DUBs)，有望获得更佳的调控特异性，有可能为抗肿瘤治疗提供更好的策略。如来那度胺通过靶向抑制E3泛素连接酶CRBN(cereblon)发挥显著的活性，通过形成CRBN-CRL4(cullin-RINGligase4)复合物结合的新底物，导致泛素化和蛋白酶体依赖性降解，从而产生抗骨髓瘤活性[15]，已成功获批用于多发性骨髓瘤、骨髓增生异常综合征(myelodysplasticsyndromes，MDS)恶性肿瘤和自身免疫性疾病的治疗[16]。近年来有越来越多的研究