TRIP13在多種惡性腫瘤中作用的研究進展

柳杰,肖成,胡家倫,周晉宇,輝紅蕾，段秋婷，王玉明

(昆明醫科大學第二附屬醫院，昆明650000)

惡性腫瘤是世界范圍內僅次于心血管疾病的第二大死亡因素，據美國癌癥學會2018年數據統計，新發惡性腫瘤病例數為173.5萬例，前列腺癌、肺癌和結直腸癌居男性惡性腫瘤發病率的前3位，占惡性腫瘤總發病例數的42%[1]。近年隨著人民生活方式的改變，自2010年起，惡性腫瘤已成為我國居民的第一大死亡原因。據2018年國家癌癥中心的統計，中國惡性腫瘤的發病率近十年來逐年升高,新發惡性腫瘤病例數380.4萬例(男性211.4萬例,女169.0萬例)[2]。但迄今為止，人們對惡性腫瘤的發病機制仍不明確，診斷主要依靠影像學檢查、生物標志物、組織活檢，但三者均存在不同程度局限性。因此，迫切需要一種敏感性和特異性更高的生物標志物用于惡性腫瘤的早期診斷。甲狀腺激素受體因子13(TRIP13)從基因類型上看屬于蛋白編碼基因，主要參與細胞減數分裂、細胞增殖和轉移等過程。最新研究發現，TRIP13在多種惡性腫瘤組織中異常高表達。本文就TRIP13在多種惡性腫瘤中作用的研究進展作一綜述。

1 TRIP13的結構和功能

TRIP13基因位于5p15.33，屬于抗肌動蛋白抗體(AAA)-ATP酶超家族成員，編碼432個氨基酸的蛋白質。TRIP13含有保守的AAA+結構域[3]，通過該家族蛋白質ATP水解能誘導底物蛋白質構象形成六聚體，從而發揮生物學功能[4，5]。TRIP13是一種關鍵的有絲分裂調節劑，在減數分裂、有絲分裂及重組過程中具有至關重要的作用。最近有研究發現，AAA+酶與惡性腫瘤進展有關[6]，如Reptin、pontin已被證實在多種惡性腫瘤組織中過表達，并與c-Myc和β連環蛋白相互作用，調節其轉錄活性，以促進惡性腫瘤進展，聯合檢測前列腺特異性抗原和Gleason可用于預測惡性腫瘤復發[7]。已有研究報道，TRIP13在結直腸癌(CRC)、頭頸部惡性腫瘤、多發性骨髓瘤(MM)、肺腺癌等惡性腫瘤組織中異常表達，且能明顯影響惡性腫瘤細胞增殖、侵襲和轉移[8～10]。

2 TRIP13在惡性腫瘤中的作用

2.1 TRIP13在CRC中的作用 CRC是一種常見的、高發病率和病死率的惡性腫瘤。隨著生物信息學的不斷發展，通過對TRIP13的研究發現，過表達TRIP13與癌胚抗原、CA199和TNM分期相關。多變量分析顯示，TRIP13可能是CRC的獨立預后指標[11]，而且還可促進CRC細胞休外增殖、侵襲和轉移以及體內皮下腫瘤形成。這些作用的潛在機制涉及TRIP13與介導G2-M轉變和上皮-間質轉化(EMT)的14-3-3蛋白YWHA2的相互作用。String數據庫顯示，TRIP13相互作用基因與其他DNA復制蛋白之間有明確的相互作用網絡。已有研究表明，14-3-3蛋白在細胞周期、細胞凋亡和EMT中發揮關鍵性作用[12]，其中TRIP13以YWHA2調節的方式調節EMT,YWHA2敲低可中和N-鈣黏蛋白(N-cadherin)、β-連環蛋白、Snail蛋白的上調效應和E-鈣黏蛋白(E-cadherin)的下調效應。EMT是上皮細胞來源的惡性腫瘤細胞獲得侵襲和遷移能力的重要生物學過程，可使上皮細胞失去極性，從而具備較高的侵襲與遷移、抗凋亡和降解細胞外基質的能力。原發性上皮組織惡性腫瘤細胞通過EMT形成具有遷移能力的間充質細胞，隨血流轉移至不同部位發揮生物學功能，在惡性腫瘤細胞開始轉移時E-cadherin表達降低,E-cadherin可維持細胞間緊密連接，阻止細胞侵襲和轉移，使惡性腫瘤細胞與周圍細胞的黏附力下降并逐漸分離。隨著細胞形態改變,開始表達多種間充質細胞相關蛋白(如Vimentin和N-cadherin等)。轉移的惡性腫瘤細胞可以伸出偽足,內含肌動蛋白聚集成絲，肌絲收縮推動了細胞遷移；同時，惡性腫瘤細胞分泌蛋白酶降解細胞外基質,使基底膜產生局部缺損，以允許惡性腫瘤細胞通過。在此過程中，EMT在E-cadherin表達下調和細胞形態改變過程中起關鍵性作用。Cadherin表達可以在轉錄、翻譯等多水平進行調節，在不同的惡性腫瘤中，E-cadherin功能缺失可由基因突變產生的蛋白異常、異常的轉錄后修飾(磷酸化或糖基化)和增加的蛋白水解所致。Zeb-1作為EMT最關鍵的轉換分子，其表達可抑制miR-200，miR-200通過反饋調節抑制EMT過程。部分miRNA可通過靶向EMT中的轉錄因子(如Snai-1、Zeb等)或調節其中信號通路影響腫瘤轉移。如抑癌基因p53可誘導miR-34a和miR-192的表達，進而抑制Snail-1和Zeb-2表達，阻止EMT進程。免疫組化結果也證實，YWHA2在TRIP13高表達的惡性腫瘤組織中高表達，而在TRIP13敲低的惡性腫瘤組織中低表達。Kurita等[13]通過體外實驗證實，TRIP13與CRC細胞的增殖和侵襲能力呈正相關關系。Sheng等[11]研究同樣表明,TRIP13高表達可以增強HCT116和SW480細胞的增殖和侵襲能力。以上說明，TRIP13以依賴YWHA2的方式調節EMT，并通過誘導EMT促進CRC的進展。EMT可使惡性腫瘤細胞從原發部位擴散，并獲得間充質細胞表型，從而增強了其侵襲和遷移能力。通過檢測TRIP13對關鍵EMT標志物——E-cadherin、N-cadherin、β-連環蛋白和Snail蛋白表達的影響，發現TRIP13能促進EMT發生。運用質譜分析研究與TRIP13相互作用的蛋白質，然后應用GO和KEGG分析探索編碼這些蛋白質基因的生物學功能和途徑，結果表明與TRIP13相互作用的基因參與G2-M細胞周期轉換，并且每個階段都受檢查點的高度控制和調控，以維持基因組在進入有絲分裂前修復受損的DNA[14]。然而，在惡性腫瘤細胞進化過程中，這種機制由于突變而被廢除，受損的DNA可以進入有絲分裂，導致不受控制的惡性增殖。這些研究結果表明，TRIP13可能是CRC的潛在生物標志物和治療靶標。

2.2 TRIP13在頭頸部惡性腫瘤中的作用 頭頸部惡性腫瘤包括源于除眼、腦、耳、甲狀腺和食道外頭頸部任何組織或器官的惡性腫瘤，超過90%的頭頸部惡性腫瘤為鱗癌。最近十年，頭頸部惡性腫瘤的發病率明顯上升，是全球第6大常見惡性腫瘤[15]。每年新診斷的60萬例患者中有一半將在5年內死亡[16]，其原因在于缺乏有效的早期診斷和預防腫瘤復發的手段。有研究表明，促進DNA修復的途徑會誘導治療抵抗[17]。雙鏈斷裂是最危險的DNA損傷類型，最常見的誘因是輻射和化療誘導[18]，生物體的雙鏈斷裂主要通過同源重組或非同源性末端接合(NHEJ)修復。同源重組需要的DNA模板通常來源于生殖細胞中的同源染色體或體細胞中的姐妹染色單體，其對于遺傳多樣性和遺傳信息在細胞和生物世代之間的傳播至關重要。而NHEJ在整個細胞周期中均有發生，并且是包括抗原受體多樣性和抗原特異性抗體產生在內的生理過程所必需的。但因DNA末端沒有模板連接，故NHEJ通常不準確，從而造成染色體不穩定和惡性腫瘤發生，而未修復的DNA則導致細胞死亡。在惡性腫瘤中，雙鏈斷裂的有效修復可促進治療抵抗以及隨后的復發。因此，抑制NHEJ會改善機體對治療的反應。有研究發現，在小鼠中TRIP13能介導雙鏈斷裂修復[19]，但還未見到其在人體中的研究。TRIP13過表達可導致正常細胞惡性轉化，而在頭頸部惡性腫瘤中過表達則可促進侵襲性腫瘤生長、治療抵抗和DNA損傷修復增強。通過質譜鑒定TRIP13，包括介導NHEJ的DNA依賴蛋白激酶的催化亞單位(DNA-PKCs)復合蛋白，結果顯示TRIP13能促進NHEJ。TRIP13過表達使頭頸部惡性腫瘤對DNA-PKCs抑制劑敏感，并且對TRIP13 ATP酶活性進行修飾會降低其雙鏈斷裂修復效率。這些研究表明，頭頸部惡性腫瘤治療耐藥的機制，并強調以NHEJ為目標來克服治療耐藥的新思路。在NHEJ修復期間，TRIP13能與包括KU70、KU80和DNA-PKCs蛋白結合，KU70和KU80在游離DNA末端形成異二聚體，招募并激活DNA-蛋白激酶[20](DNA-依賴性蛋白激酶的催化亞基)，隨后再招募DNA依賴的蛋白激酶(DNA-PK)復合物的其他成員(如Artemis、XRCC4和DNA連接酶Ⅳ)，從而發揮修復作用。鑒于TRIP13具有ATP酶的作用，可能提供裝配DNA-PKCs復合物所需的能量，活化的DNA-PK復合物可抑制或促進細胞凋亡。這表明TRIP13可能通過增強NHEJ在細胞中的存活而發揮作用。

2.3 TRIP13在MM中的作用 MM是一種以骨髓中惡性漿細胞增多為特征的克隆性腫瘤，是全球第二大惡性血液病。大多數MM患者仍然無法治愈。作為一種異質性疾病，MM以典型的非整倍體和復發性染色體畸變為特點，導致染色體不穩定(CIN)[21]。有研究表明，TRIP13是與MM藥物抗性和疾病復發密切相關的10個CIN基因之一[22]。在MM中尤其是在高危MM中，TRIP13顯著上調[23]。一直以來，人們只關注到CIN相關基因與MM的耐藥性和預后不良相關。據報道，人TRIP13是一種新的動力定位蛋白，可與有絲分裂檢查點沉默蛋白p31相互作用，并在有絲分裂中發揮重要作用[24]。染色體的錯誤分離和非整倍性往往與惡性腫瘤的發生、發展有關。有研究發現，與人TRIP13具有93%同一性的小鼠TRIP13也可以在體外和體內導致細胞惡性轉化。這些結果證實，TRIP13具有致癌潛力。主軸檢查點蛋白質也稱有絲分裂檢查點復合體(MCC)，由MAD2、BubR1和Bub3組成，可保證染色體分離的準確性[25]。MCC監測系統中的缺陷導致染色體錯誤分離，可導致惡性腫瘤的發生和腫瘤耐藥性的產生[26]。最近研究證明，TRIP13與MAD2結合蛋白p31能使MCC失活，呈現為有絲分裂檢查點沉默蛋白[27]。MAD2的降低是由于高TRIP13增強的MAD2泛素化和蛋白酶體降解引起的，但目前尚不清楚TRIP13如何促進MAD2泛素化。考慮到TRIP13在MAD2構象變化中具有使蠕蟲中MCC失活的作用，TRIP13可能對抑制MAD2以破壞MCC和減弱監測系統具有雙重作用。磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)信號通路在調節MM細胞的存活、增殖、遷移和耐藥性方面具有關鍵性作用。此外，泛素化和其他蛋白質的降解過程中發生PI3K/Akt的激活可調節腫瘤發生和化學抗性[28]。而Akt途徑介導TRIP13和PI3K/Akt抑制誘導的MAD2降解，可部分恢復機體對硼替佐米的耐藥性。故特異性抑制TRIP13表達，可能提供了一種新的治療方案來克服MM中的耐藥性。

2.4 TRIP13在慢性淋巴細胞白血病(CLL)中的作用 CLL是一種不可治愈的B細胞惡性腫瘤，也是西半球最常見的白血病形式[29]。有研究表明，TRIP13在CLL患者中過表達[30]。微陣列分析表明，TRIP13在CLL中的生物學功能主要與細胞凋亡和細胞增殖有關。與對照細胞相比，TRIP13 siRNA表達細胞表現出更慢的細胞增殖速率并發生細胞凋亡。TRIP13敲低通過不依賴于p53的PUMA誘導CLL細胞凋亡。TRIP13上調是由c-Myc依賴性轉錄激活誘導的。通過實驗發現，TRIP13抑制導致PUMA誘導的細胞凋亡不依賴于p53。另外，原癌基因c-Myc可以通過調節其在CLL細胞中的轉錄來促進TRIP13表達。在人類CLL中常存在TRIP13過表達，并且與CLL的進展顯著相關。TRIP13的表達降低可誘導CLL細胞凋亡并抑制CLL細胞增殖。c-Myc/TRIP13/PUMA軸調節不依賴于p53的CLL細胞凋亡。這項研究表明，TRIP13過表達在B細胞腫瘤中可以促進人類CLL的致瘤性。以往研究認為,c-Myc與侵襲性非霍奇金淋巴瘤的分子發病機制有關，然而越來越多的證據表明，c-Myc在CLL中也具有關鍵性作用。c-Myc通過直接結合其啟動子區域來促進TRIP13的活性。Cheng等[31]報道，TRIP13是c-Myc過表達惡性腫瘤細胞中c-Myc依賴性合成致死基因。因此推測，c-Myc/TRIP13/PUMA通過抑制細胞凋亡在促進B細胞惡性轉化中起關鍵性作用。由于對TRIP13的研究很少，在CLL細胞中鑒定TRIP13蛋白的功能是一項重大進步。TRIP13有潛力作為預測疾病進展的指標，并有可能作為預測CLL患者預后的指標。但需要對TRIP13的臨床應用進行轉化研究，以產生一種方法學去評估TRIP13在CLL中的作用。

2.5 TRIP13在肺腺癌中的作用 非小細胞肺癌(NSCLC)居全球癌癥死亡率的第一位，占所有肺癌病例的80%～85%。NSCLC包括肺腺癌、大細胞癌(SCLC)和鱗狀細胞癌(SCC)，肺腺癌是最常見的類型[32]。盡管SCLC和SCC發病率正在下降，但肺腺癌的發病率在全球范圍內持續上升，尤其是女性；并且肺腺癌患者的總體預后仍然很差，整體5年生存率僅為15%[33]。已有研究證實，TRIP13過表達可在體外非惡性SCC細胞中惡性轉化[10]，并且TRIP13高表達的NSCLC患者預后較差[34]。

TRIP13在NSCLC發展中的作用仍知之甚少。Piscitello等[35]研究發現，在人肺腺癌腫瘤中TRIP13 mRNA和蛋白表達均上調。臨床研究顯示，TRIP13表達與腫瘤大小、T分期、N分期呈正相關關系；Kaplan-Meier分析顯示，TRIP13表達升高與較低的總體存活期有關。同時，TRIP13可促進肺腺癌細胞增殖、克隆形成和遷移，抑制細胞凋亡和體外G2/M期轉移。生物信息學分析發現，TRIP13與dsDNA斷裂修復和PI3K/Akt信號傳導通路相關的蛋白質網絡存在很大的相關性。TRIP13可促進Akt Ser473和p38 MAPK Thr180/Tyr182活性，下調Akt Thr308/mTOR Ser2448活性，下調促凋亡Bad蛋白和切割的caspase-3蛋白表達，并上調survivin蛋白表達。這些結果表明，TRIP13表達增強可促進肺腺癌進展。以往對TRIP13的研究著重于作為MCC沉默蛋白的作用。MCC功能障礙促進染色體錯誤分離和非整倍性，這是許多惡性腫瘤的標志。除了MCC沉默，TRIP13可能在dsDNA斷裂修復中具有重要作用。在Mo等[36]研究發現，TRIP13可與RAD51、FEN1相互作用。TRIP13通過促進磷酸化Akt Ser473，抑制RAD51-BRCA 1/2灶形成來抑制同源重組；抑制Akt Thr308/mTOR Ser2448活化，從而抑制RAD51-BRCA1/2灶形成，繼而發揮相應的生物學功能。

整合上述信息發現，通過抑制RAD51、BRCA1/2介導的同源重組提高TRIP13表達可促進肺腺癌進展。TRIP13還可通過下調促凋亡的磷酸化BadMC136和切割的caspase-3 Asp175并上調survivin，繼而促進肺腺癌進展。進一步研究TRIP13與Akt Ser473-RAD51和Akt Thr308-mTOR Ser2448-RAD51-BRCA1潛在的相互作用，可更好地理解TRIP13在抑制同源重組方面的作用，為肺腺癌的治療提供新思路。

TRIP13基因通過調控細胞減數分裂等相關過程，干擾紡錘體組裝檢查點進而影響分裂，從而導致腫瘤的發生、發展。TRIP13高表達還與惡性腫瘤細胞的增殖、侵襲和轉移密切相關。但目前對TRIP13基因的研究尚處初步階段，還有很多的調控機制有待于進一步探索。相信隨著研究的不斷深入，TRIP13有望成為診斷、治療、預后等多種惡性腫瘤的分子靶點。