SIAH蛋白的生物學功能及其在腫瘤發生發展中作用的研究進展

林莉，李桃瓊，沙春麗，朱小蘭，2

1江蘇大學附屬第四人民醫院中心實驗室，江蘇鎮江212001；2江蘇大學附屬第四人民醫院生殖醫學中心

泛素是一種由76個氨基酸組成的多肽，通過多步反應與蛋白質底物偶聯，誘導底物發生泛素化降解。SIAH（seven in absentia homologue）是一類高度保守的RING型泛素連接酶。SIAH家族是哺乳動物體內泛素連接酶系統的重要組成部分，介導多種細胞底物如轉錄抑制因子NcoR/TIEG-1［1］、轉錄激活因子β連環蛋白（β-catenin）［2］和微管相關運動蛋白（Kid）［3］等 的 泛 素 化。人 類 基 因 組 編 碼SIAH1、SIAH2、SIAH3三個SIAH基因，其中SIAH1、SIAH2可通過修飾和靶向多種底物來協調泛素介導的蛋白水解和調節蛋白質穩定性、蛋白質復合物組裝、蛋白質亞細胞定位和其他正常細胞功能［4-6］。近年研究顯示，SIAH與多種腫瘤相關，參與腫瘤細胞中RAS/RAF和PI3K等信號通路的調節［7］、DNA損傷修復［8］、體內缺氧應答等［9］。現將SIAH的生物學功能及其在腫瘤發生發展中作用的研究進展綜述如下。

1 SIAH的生物學功能

1.1 參與缺氧應答過程的調節缺氧應答基因的表達在很大程度上受轉錄因子缺氧誘導因子（HIF）的調控。在低氧條件下，HIF-1α羥化被抑制，不易被泛素化降解［10］。SIAH2在缺氧條件下優先將脯氨酰羥化酶3（PHD3）泛素化，導致PHD3降解，從而抑制HIF-1α在兩個保守脯氨酸殘基處的羥基化，增加其穩定性［1］。因此認為，SIAH2在缺氧依賴性信號通路中起重要作用。

SIAH是調節HIF-1α活性和細胞對缺氧反應的關鍵因子，其作用機制與缺氧導致的Hippo信號通路失活有關。大腫瘤抑制因子2（LATS2）是Hippo信號通路的關鍵組成部分，SIAH2通過破壞LATS2的穩定性來誘導Yes相關蛋白（YAP）生成［11］。YAP與HIF-1α形成復合物，增加HIF-1α在缺氧環境中的穩定性［9］。Polo樣激酶3（Plk3）是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，可抑制細胞對缺氧和腫瘤的反應；缺氧可降低Plk3蛋白水平，并以SIAH2介導的泛素—蛋白酶體依賴的方式縮短細胞質Plk3的半衰期，抑制Plk3的功能，繼而降低細胞對缺氧的反應，這有助于抑制細胞轉化和腫瘤進展［12］。

線粒體是哺乳動物細胞中耗氧的主要部位，缺氧可直接影響線粒體的生物學功能。缺氧對線粒體膜裂變的影響取決于線粒體支架蛋白A-激酶錨定蛋白121（AKAP121）的穩定性，缺氧后依賴SIAH2的AKAP121蛋白發生泛素化降解，減輕了蛋白激酶A（PKA）對線粒體動力相關蛋白1（Drp1）的抑制，增加了其與線粒體分裂蛋白（Fis1）的相互作用，從而導致線粒體裂變［13］。Na+/Ca2+交換異構體3（NCX3）通過線粒體外膜蛋白（OMM）調節線粒體Ca2+信號，并在缺氧缺糖期間促進神經元存活；免疫沉淀分析表明，SIAH2與NCX3相互作用，敲除SIAH2可防止暴露于缺氧缺糖環境的神經元細胞中NCX3降解，調節線粒體融合和裂變，從而在缺氧的神經元中恢復線粒體功能［14］。

關于SIAH調節線粒體活性和動力學等方面的功能仍在不斷探索中，如何通過改變氧氣條件來調節SIAH在線粒體中的活性具有重要意義。

1.2 參與DNA損傷應答和細胞衰老的調節DNA損傷信號主要通過涉及SIAH泛素連接酶的各種機制來調節同源結構域相互作用蛋白激酶2（HIPK2）的活性。HIPK2是一種DNA損傷激活酶，DNA損傷后，SIAH1被共濟失調毛細血管擴張突變基因（ATM）和共濟失調毛細血管擴張突變基因Rad3相關激酶（ATR）磷酸化，阻止其與HIPK2結合，增加HIPK2的穩定性，繼而促進DNA損傷加重，誘導細胞凋亡［15］。非受體酪氨酸激酶c-Abl在DNA損傷時被激活，c-Abl可以在多個位點磷酸化HIPK2，防止HIPK2被SIAH1介導的泛素化降解，繼而促進細胞DNA損傷應答［16］。

哺乳動物端粒由獨特的DNA成分組成，以保護DNA末端免受損傷，細胞端粒縮短和細胞分裂減少被認為是機體衰老的標志［17-18］。SIAH2可泛素化降解端粒重復序列結合因子1相互作用核蛋白2（TIN2），降低端粒保護蛋白的穩定性，促使端粒縮短和細胞衰老［19］。腫瘤抑制因子P53不僅被來自未加帽端粒的DNA損傷信號激活，而且還參與調節端粒重復序列結合因子2（TRF2）［20］。研究表明，P53/SIAH1/TRF2通路在端粒引發的DNA損傷反應中形成完整的前饋環，激活的P53通過SIAH1介導TRF2泛素化降解，促進P53活性進一步增強［21］。因此，將TRF2鑒定為SIAH1的新底物賦予了SIAH1在細胞衰老中的新功能，監測SIAH1表達將有助于提高對衰老進程的認識。

1.3 參與免疫應答的調節SIAH與先天性免疫應答相關蛋白質如腫瘤壞死因子受體相關因子2（TRAF2）、髓樣分化因子（MyD88）等相互作用，從而發揮免疫抑制作用。研究發現，鼠SIAH1a的底物結合結構域的三級結構與TRAF的結構相似，且野生型SIAH2可與TRAF2相互作用，誘導TRAF2進行泛素化降解［22］。TRAF2主要通過直接與腫瘤壞死因子受體超家族的其他成員相互作用，包括CD40、CD30、CD27等，它們主要與免疫功能有關［14］。

MyD88是哺乳動物先天免疫應答中的銜接蛋白，研究顯示，SIAH1可泛素化降解MyD88，從而抑制哺乳動物體內的免疫應答［23］。由于SIAH具有免疫抑制作用，因此當機體感染病原體時，SIAH的下調對于適當的免疫反應非常重要。JANG等［24］報道，在人類皰疹病毒淋巴瘤細胞中，治療人類皰疹病毒的潛伏膜蛋白1可降低SIAH1 mRNA和蛋白表達，從而促進下游先天免疫反應的正確激活。

目前關于SIAH在先天免疫調節中功能的研究仍處于初級階段，SIAH與更多先天免疫效應因子如RIG-1、IFI16、AIM2的關系還需進一步研究。

2 SIAH在腫瘤發生發展中的作用

2.1 SIAH與乳腺癌SIAH1在多數乳腺癌組織和細胞中的表達降低，過表達SIAH1可通過上調Bim表達來誘導乳腺癌細胞凋亡［25］。與之相反，雌激素受體的激活可誘導SIAH2在乳腺癌細胞中的表達升高，其機制可能與雌激素參與調控SIAH2的轉錄過程有關［26-27］。另有研究發現，在雌激素受體陰性的乳腺癌細胞中，SIAH1與SIAH2相互作用，二者共同促進活化的CDC42激酶1（ACK1）泛素化降解，從而抑制乳腺癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力［28-29］。近年來對雌激素受體誘導SIAH2的研究有了進一步的突破，一項臨床研究發現，在雌激素受體陽性的乳腺癌患者中，SIAH2水平越低，4-羥基三苯氧胺的治療效果越差。SIAH2的敲低導致ER陽性乳腺癌細胞的ERα下調和4-羥基三苯氧胺敏感性降低［30］。因此，SIAH可能作為4-羥基三苯氧胺治療乳腺癌敏感性的預測標志物。

一項基因組學研究表明，在局部晚期復發和化學難治性三陰性乳腺癌中，K-RAS/EGFR等促癌信號通路被激活［31］。SIAH蛋白可以被K-RAS信號通路激活，且K-RAS/SIAH通路促進乳腺導管內原位癌向浸潤性導管癌進展，并降低乳腺導管內原位癌患者的存活率［32］。因此，研究腫瘤K-RAS/SIAH信號通路可能為三陰性乳腺癌提供治療策略，SIAH可能作為預測三陰性乳腺癌不良預后的生物標志物。

2.2 SIAH與肺癌研究顯示，SIAH2蛋白在人肺腺癌和鱗狀細胞肺癌中的表達顯著增強，但其mRNA水平沒有明顯變化，這表明SIAH2在肺癌中存在一種轉錄后調節機制。另有研究表明，SIAH2表達水平與肺癌分級具有相關性，推測SIAH2可用作預測肺癌進展的生物標志物［33］。SIAH2在非小細胞肺癌中的表達也明顯上調，且其表達可能與原發性非小細胞肺癌中氟脫氧葡萄糖的攝取呈正相關［34］。基于上述研究，SIAH2可能成為非小細胞肺癌尤其是腺癌的潛在診斷標志物和治療靶點。

2.3 SIAH與胰腺癌SIAH作為E3連接酶，在致癌性K-RAS信號通路激活過程中具有重要作用。胰腺癌細胞信號傳導需要SIAH，抑制SIAH可顯著降低在無胸腺裸鼠背側皮下種植的人胰腺導管腺癌細胞MiaPaCa和Panc-1的腫瘤形成能力［35］。這表明在裸鼠腫瘤移植模型中，SIAH抑制劑可以有效抑制K-RAS/B-RAF通路激活，從而消除K-RAS/B-RAF通路驅動的腫瘤發生。此外，缺乏SIAH的K-RAS通路導致的裸鼠移植瘤不會復發，表明SIAH抑制劑對K-RAS通路的阻斷作用是不可逆的［36］。在臨床治療中，標準療法對于高度惡性和轉移性胰腺導管腺癌的療效常常不佳，通過抑制SIAH來阻斷K-RAS信號通路激活可能具有潛在的臨床意義。

2.4 SIAH與其他腫瘤人們對SIAH1在腫瘤發生發展中的作用了解相對較少，但已有研究證實，SIAH1在胃癌、白血病、乳腺癌、結直腸癌等腫瘤中發揮抑癌作用。脯氨酰羥化酶指蛋白19（PHF19）通過調節SIAH1/β-catenin通路促進膠質母細胞瘤對阿霉素化療的敏感性［37］。最新研究顯示，SIAH1通過促進絲氨酸—蘇氨酸蛋白激酶（AKT）和YAP的泛素化降解，從而調節促分裂原激活的蛋白激酶1和Hippo信號通路，抑制大腸癌細胞增殖和侵襲［11］。

Sprouty2是一種Ras抑制蛋白，能夠負調控MAPK/ERK信號通路。SIAH2能夠通過泛素化調節Sprouty2蛋白來增強MAPK/ERK信號通路，促進腫瘤的發生發展。因此，抑制SIAH2可降低黑色素瘤、胰腺癌、肺癌、肝癌細胞株中的磷酸化ERK水平，并抑制腫瘤生長［2］。

此外，SIAH蛋白自身的修飾也在疾病中發揮重要作用。SIAH2乙酰化可促進胃上皮中脯氨酰羥化酶3的降解，導致HIF-1積累，繼而促進幽門螺桿菌感染的胃上皮細胞侵襲性增加，最終導致導致胃癌形成［38］。因此，SIAH蛋白的自身修飾可能參與調節腫瘤的生成過程，為探索腫瘤的發病機制提供了新的科學依據。

SIAH蛋白是多種細胞生物學過程的關鍵參與者，包括缺氧反應、線粒體動力學、DNA損傷、免疫防御等。SIAH蛋白通過影響K-RAS信號通路激活、細胞增殖和凋亡、化療藥物抵抗等途徑最終影響腫瘤的發生發展，但其在癌癥中的具體作用目前尚不清楚，因此針對不同信號通路設計靶向SIAH蛋白不同部位的小分子抑制劑可能成為腫瘤治療的研究方向。