文摘
泛素和ubiquitin-related蛋白质转译后的修改底物,从而改变他们的目标的功能。泛素化过程参与各种生理反应,和失调的组件的泛素系统与许多疾病有关,包括皮肤癌。泛素通路激活在皮肤癌是高度多样化的和可能反映了不同癌症类型的特征。基底细胞癌和鳞状细胞癌,最常见的类型的人类皮肤癌症,实例的参与deubiquitination酶CYLD最近突出显示。在基底细胞癌,肿瘤抑制蛋白CYLD压抑在转录水平通过刺猬信号通路。Downregulation CYLD的基底细胞癌也干扰TrkC表达和信号,从而促进癌症恶化。相比之下,CYLD不变的水平在鳞状细胞癌,相反,CYLD催化失活的皮肤鳞状细胞癌的发展有关。本文将专注于当前的知识链接CYLD nonmelanoma皮肤癌和将探讨关于CYLD监管NF -最近的见解κB和刺猬信号在这些类型的人类肿瘤的发展和恶化。
1。泛素系统
通过直接转译后的修改不同的蛋白质,共价泛素附件调节稳定,修改后的蛋白质的功能和定位。泛素共价结合ε氨基酸赖氨酸组(K)残留,或一般少,基质蛋白的氨基末端。基板可以修改,由monoubiquitin或polyubiquitin链(s) (polyubiquitination)。Monoubiquitination至少涉及三个不同的细胞功能:组蛋白调节、内吞作用,从质膜和逆转录病毒的萌芽。不同形式的polyubiquitin已知目标蛋白对不同细胞的命运。例如,K48、K29, K11-linked polyubiquitin链目标基板proteasome-mediated退化。K63-linked polyubiquitin链似乎独立于蛋白酶体功能目标,而是触发不同的细胞过程,包括DNA修复、受体贩卖,和内吞作用或调节激酶的活性和转录因子,从而使细胞能够解释信号从他们的环境1,2)(图1)。泛素修饰是由酶的作用称为逆转deubiquitinating酶(配音)3)如cylindromatosis基因(CYLD)。配音一般裂开和底物特异性单链不饱和脂肪或是polyubiquitin链,已经建立,配音可以区分不同类型的联系在polyubiquitin链。在这方面,CYLD证明只有拆卸K63-linked polyubiquitin链不同的基质。最近的分子调查为我们提供了一个更好的理解的肿瘤抑制基因CYLD可以调节各种信号通路与肿瘤细胞增殖和生存的乳沟泛素链的目标蛋白质。本文将关注的角色CYLD nonmelanoma皮肤癌,基底细胞癌(BCC)和鳞状细胞癌(SCC)。
2。CYLD和Cylindromatosis
CYLD最初发现于家庭与多个圆柱瘤,一种罕见的良性皮肤病。连锁分析绘制了易感性CYLD 16问染色体上基因单个位点影响家庭,生殖系和体细胞突变发生(4]。这一发现表明,杂合性丢失(LOH)这本小说肿瘤抑制基因的突变与继承了家族的发展cylindromatosis [5]。
Brooke-Spiegler综合征(BSS, 605041年人类),家族cylindromatosis (FC,人类132700年),和多个家族trichoepithelioma(建议人类601606)最初被描述为单独显示某些疾病临床相似之处。BSS患者倾向于圆柱瘤的逐步发展,trichoepitheliomas,和汗腺腺瘤,而足球俱乐部的特点是由多个圆柱瘤和MFT trichoepithelioma作为唯一的肿瘤类型。继承发生圆柱瘤和trichoepitheliomas也发现结合在单一基因缺陷(6,7]。CYLD功能,然而,并不局限于它的作用在圆柱瘤的病因和trichoepitheliomas但也已被证明能够作为肿瘤抑制黑素瘤等多种人类癌症、结肠癌、肺癌、和多发性骨髓瘤(纸,请参阅[8])。
人类和小鼠CYLD非常密切相关,高度保守的基因同源性(95%)。CYLD基因产物广泛表达在人类和老鼠。在皮肤上,特别是在毛囊,CYLD水平是升高在头发的生长期周期细胞增殖停止(9]。CYLD蛋白质包含三个cytoskeletal-associated protein-glycine-conserved (CAPGly)域和一个zinc-finger-like变数寄存器中的主题泛素carboxy-terminal水解酶域(排序或USP;Ub-specific蛋白酶)。CYLD CAP-Gly域的重要CYLD relocalization或绑定到基板和函数作为脚手架10),而USP域水解泛素链(11]。体外和体内分析曾表明,单一突变在Cys601 (CYLDC / S)位于USP域也取消了deubiquitin CYLD活动(12- - - - - -14]。
最近,很多的具体确定CYLD基质CYLD可以通过直接关联删除泛素链。此外,见解的正常功能和信号相互作用CYLD基因产物表明CYLD干扰NF -κWNT - B -物-,p38MAPK信号限制炎症和癌症根据组织——/程控或体内模型系统10]。TRAF-2和TRAF-6第一特定CYLD基质确定哪种CYLD移除K63 -联系polyubiquitin链同时衰减TNF -α全身的古典NF -κB信号(12- - - - - -14]。
3所示。泛素化调节信号
3.1。NF -κB信号
核转录因子(NF -κBκB)是一个家庭的通用名称的二聚体形成的几种蛋白质:NF -κB1(也称为p50 /施敏原著),NF -κB2(也称为p52 / p100):, RelA(也称为p65)和RelB。不同的NF -κB承认共识形成DNA序列和管理大量的目标基因,特别是参与免疫系统以及基因损伤和压力(15]。如果细胞,为或形成的NF -κB抑制剂的家人一定会ankyrin-rich地区NF -κ(我κB)的蛋白质。这个绑定保留了二聚体在细胞质中,防止目标基因的转录。NF -κB1 /施敏原著和NF -κB2 / p100前体蛋白,编码p50 p52,也像我一样κ废话,锚蛋白羧基末端的重复。我的κBs和NF -κB2 / p100是诱导调控途径的重要目标,调动积极NF -κB到细胞核。NF -κB信号级联激活的结果古典/规范或替代/不在经典里的路径取决于刺激的类型(图2)。一般来说,生长因子和炎症介质,激素和其他古典NF -信号激活κB通路。
众所周知,NF -κ肿瘤坏死因子- B-dependent调节炎性反应α沿着经典激活途径包括招聘和autoubiquitination TRAFs通过K63-linked泛素链。这些泛素链作为桥梁连接TRAF6 TAB-TAK复杂分子,进一步诱导IKK和磷酸化激活(图2)。后者磷酸化我κB -α成为ubiquitinated和迅速通过蛋白酶体降解。因此,NF -κB复合物(p65 / p50)的原子核释放,把相应的目标基因的表达(图2)[16]。另一种NF -κB途径取决于IKKα但IKKβ或尼莫。激活IKK的目标α抑制NF -锚蛋白蛋白质吗κB2 / p100,由IKK磷酸化α羧基末端。磷酸化的NF -κB2 / p100后跟ubiquitin-dependent退化的p100 p52产品和核易位p52(图2)。刺激激活替代途径的例子包括淋巴毒素(LT)βR、b细胞活化因子受体(BAFFR)受体激活剂NF -κB(排名),CD40 [17]。
有一些证据表明NF -的失调κB系统可能会导致基因表达模式参与肿瘤的生长和入侵。在这些研究中,功能性的封锁NF -κB是通过针对皮肤表达我的阻遏突变κB -α抑制蛋白(我κBα米)。这些研究表明转基因小鼠自发发展恶性鳞状细胞癌表达我κBα米或大型肿瘤的生产和人类皮肤鳞状细胞癌组织coexpression的我κBαM和Ras (18,19]。
核NF -已知的监管机构之一κB活动BCL3,蛋白质与我密切相关κB . BCL3最初确定的子群B细胞白血病免疫球蛋白重链的携带易位(本)启动子附近BCL3编码区(20.]。自p50 p52缺乏transactivation域,BCL3函数作为转录共激活剂与p50协会和p52(图2)。在许多不同的肿瘤类型,BCL3与p50或通过激活细胞周期蛋白D1 p52促进肿瘤形成。黑色素瘤、肝细胞癌和乳腺癌实例,细胞周期蛋白D1表达式是调节由于BCL3-p50或BCL3-p52协会(21- - - - - -23]。
3.2。刺猬信号
刺猬(Hh)途径的基本信号转导途径在动物的发展,干细胞维护和致癌作用。Hh基因在果蝇首次被发现,和家族成员已经被发现在大多数后生动物(24]。Hh蛋白质合成前体蛋白和包含几个不同的主题和域组成的蛋白质信号肽出口,分泌n端结构域,作为信号分子,和一个自催化c端域(24]。
一般来说,成熟的Hh蛋白质分泌从生产者对靶细胞表达细胞诱导影响Hh受体修补(PTCH) [25]。PTCH间接能传感Hh信号到细胞内的信号级联通过平和(SMO)是一个典型的seven-transmembrane受体(26]。SMO激活是通过磷酸化的羧基末端进一步介导细胞内尾等蛋白激酶蛋白激酶A (PKA)和酪蛋白激酶(长江基建)。在Hh信号的存在,SMO诱发抑制的融合(SUFU)失活和启动稳定和核GLI积累(glioma-associated致癌基因)家庭成员(GLI, GLI2和激活)27,28]。类似于我的角色κB -α保留NF -κB以非活性的形式在细胞质中,SUFU与GLI在细胞质中,以防止其核易位和transactivation。然而,细胞治疗的活化剂Hh信号导致ubiquitin-mediated GLI SUFU退化和释放。细胞质中的游离GLI积极把进入细胞核,它促进其目标基因的转录参与不同的细胞过程(图3)。GLI转录因子也可以通过绑定GLI反应抑制转录基因和通过与转录交互复杂(29日,30.]。一般来说,GLI1似乎只能催化剂激活函数而GLI2和激活或抑制转录的上下文相关的方式。
替代Hh调节信号通路发生直接通过ubiquitin-mediated GLI退化,由三个不同的泛素连接酶:促进自洽场β-Trcp、Cul3-HIB和瘙痒(31日]。在缺乏Hh,磷酸化GLI PKA,糖原合成酶激酶3 (GSK3),和t触发器绑定GLI自洽场β-Trcp泛素连接酶复合物和顺向蛋白水解作用。除了自洽场β-Trcp-mediated退化,GLI蛋白质也受到蛋白酶体降解通过动物的行动(Rdx)(也称为HIB),编码一个底物特定受体Cul3-based E3泛素连接酶(32,33]。Hh信号诱发HIB表达式,它作为反馈控制限制GLI途径激活后活动。最近,它已经表明,GLI信号由麻木,抑制蛋白质的进化发展,细胞分化的关键角色。GLI信号的抑制包括GLI-mediated ubiquitin-regulated处理的麻木和HECT域E3泛素连接酶痒(34]。因此,不同的E3泛素连接酶影响Hh各级通路控制的时空活动GLI蛋白质。
除了泛素化,几个histone-modifying酶和染色质重塑蛋白已被证明影响GLI转录活动的蛋白质。GLI1和GLI2被乙酰化修饰和类我组蛋白去乙酰酶抑制剂调节他们的转录活动35]。最近的研究还发现Snf5,核心成员ATP-dependent开关(瑞士)/蔗糖nonfermenting (SNF)染色质重构复杂,和其他几个瑞士/ SNF复杂的子单元GLI1-specific相互作用的蛋白质。此外,失活的Snf5本地化GLI1启动子,导致的upregulation GLI1表达式。这个结果表明,瑞士/ SNF复合物的Hh信号调节器抑制GLI1转录活动(36]。所有三个GLI蛋白质小ubiquitin-related修饰符(相扑)结合的目标。表达式的相扑E3连接酶Pias1促进GLI转录活性,表明GLI蛋白质sumoylation Hh信号(作为一个潜在的监管机制37]。
第一Hh通路之间的联系和BCC来自PTCH1基因的丧失突变的发现在戈林综合症(25,38]。这些患者强烈倾向于基底细胞癌在早期的发展。它已经建立,大多数bcc出现零星太阳暴露区域皮肤和基底细胞癌通常携带突变PTCH1 [39]。基因突变在其他几个Hh信号的编码组件如SMO, SUFU, Hh通路异常转录因子GLI还可以促进零星的BCC发展(纸看到[40])。
4所示。CYLD和Nonmelanoma皮肤癌
4.1。CYLD和基底细胞癌
CYLD深刻表达下调在信使rna和蛋白质含量在不同阶段的BCC相比在正常表皮角化细胞(41]。减少表达CYLD是招聘的结果CYLD启动子的转录阻遏蛋白蜗牛导致沉默的表达式(41)(图3)。蜗牛被确认为早期GLI1-responsive基因在皮肤和已被证明是与GLI1 coexpressed皮肤肿瘤(42]。在角质细胞、GLI1被迫表达或治疗puromorphamine(之前发现激活Hh通路),高架蜗牛和抑制CYLD表达的水平。相比之下,可拆卸的蜗牛或治疗的老鼠与环巴胺BCC细胞系,抑制了Hh通路,导致增加的水平CYLD [41]。CYLD水平降低造成的后果由GLI1-Snail1信号影响由促进增殖和细胞周期G1 S期进展。BCL3被认定为CYLD-specific衬底与环巴胺BCC和治疗BCC细胞系获救CYLD的表达。CYLD反过来降低了泛素化和核本地化BCL3 [41]。除了基底细胞癌,在小鼠表达GLI1在皮肤上时,这些老鼠还开发圆柱瘤和trichoepitheliomas [43),这表明皮肤癌CYLD的损失或失活在不同的疾病可以影响相同的信号通路。
分子遗传分析表明上述突变q22-31 9点在70%的零星的基底细胞癌(44,45]。然而,迄今为止在文献中没有证据表明改变16号染色体上的基因CYLD所在地。LOH 16号染色体上也调查了使用三个微卫星标记(D16s407, D16s308, D16s304) BCC来自皮肤附属器的肿瘤(46]。这种肿瘤是一种罕见但相关组织的良性肿瘤分化对表皮附属物,而不是表面的表皮。激光捕获显微解剖显示,只有一个病人的LOH 9。此外,这种LOH被确认的一个标记,而不是其他人,这表明CYLD突变没有角色发展的BCC来自附件的肿瘤(46]。此外,分析两大结节性基底细胞癌从一名46岁男子与一个近20年历史的多个离散和汇合的丘疹、结节在脸上显示生殖系置换突变(c。1684 + 1 g >) CYLD基因的DNA从组织块和外周血分离(47]。这之前无特征的突变发生在exon-intron结和可能影响正确拼接(47]。然而,分析表现在八个组织块包含恶性bcc来自同一病人识别CYLD基因LOH和序列突变没有找到任何相关性肿瘤类型和体细胞事件(47]。激活Hh信号突变PTCH1,最初确定BCC患者(25,48]。这些突变被认为是基底细胞癌的Hh途径激活的主要原因。最近的一项研究Kazakov et al .,分析外周血和肿瘤组织一个家庭有小结节BCC起源于多个trichoepitheliomas,没有发现突变或LOH CYLD或PTCH [49]。
载重汽车的生成受体家族中起关键作用的开发和维护中央和周围神经系统。这种同源酪氨酸激酶受体家族由TrkA、TrkB, TrkC。这些受体的主要配体是神经生长因子(神经生长因子)50]。神经生长因子的刺激来自移植大鼠嗜铬细胞瘤PC12细胞促进K63-mediated deubiquitination CYLD TrkA的进一步影响TrkA内化和信号51,52]。除了CYLD干扰TrkA信号TrkB和TrkC过表达在肿瘤缺乏CYLD表达式包括圆柱瘤、汗腺腺瘤,trichoepithelioma, BCC [53]。BCC的TrkC水平的增加与细胞的增殖优势,在既定的活跃Hh信号由于功能PTCH发生的损失。因为它是表明CYLD可以干扰Trk信号(53),尽管它并不完全清楚CYLD损失如何促进TrkC过度,一块TRK受体信号提出了代表了一种新颖的治疗目标,在肿瘤CYLD函数包括BCC的损失(53]。
4.2。CYLD Squomous细胞癌
在一个大型组织芯片研究包括131例鳞状细胞癌肿瘤标本,CYLD没有改变的表达水平54]。此外,皮肤肿瘤化学诱导用DMBA / TPA CYLD-deficient导致小鼠皮肤乳头瘤的发展没有任何迹象的鳞状细胞癌(55]。相反,最近的两项研究使用转基因动物是能够识别CYLD突变的角色发展的鳞状细胞癌(56,57]。转基因完全敲除和敲入小鼠模型可以解释不同的表型。
TPA或紫外线刺激CYLD-deficient角质细胞引起K63 ubiquitination-mediated BCL3核易位。一起在细胞核,BCL3 p52与周期蛋白D1的启动子结合增加了这些细胞的增殖。相比之下,野生型角化细胞减少了扩散率相比,淘汰赛细胞由于CYLD BCL3之间的相互作用在细胞质中,在切除K63 CYLD泛素链的发生(55]。转基因动物表达CYLD的突变形式(CYLDC / S),不能作为配音表皮细胞转化为恶性肿瘤细胞。肿瘤的表皮细胞表达CYLDC / S除了无法除去IKK泛素链(NF -下游效应器κB信号)也包含积极的p65形式。此外,这些细胞显示细胞的数量的增加有核本地化BCL3和p52负责细胞周期蛋白D1表达式(57]。此外,上皮细胞从老鼠CYLDC / S支持增强的恶性肿瘤细胞增殖,迁移,生存和血管生成。这种表型是部分依赖于高浓度的血管内皮生长因子(VEGF)(图4)。然而,未来的研究需要建立下游信号CYLDC / S-mediated VEGF水平的变化。众所周知,VEGF在小鼠表皮过度易诱发小鼠肿瘤发展(58),最近有报道称VEGF起着重要作用不仅在血管新生的第一阶段,而且在一些恶性肿瘤的晚期进展包括nonmelanoma皮肤癌(58]。
在另一项相关的研究中,老鼠表达角蛋白14 promoter-driven CYLD催化活性突变(CYLDm,缺乏21 c端端氨基酸残基)没有出现任何自发的皮肤肿瘤(56]。相反,接触新生儿CYLDm老鼠DMBA / TPA导致细胞恶性肿瘤和转移物/ AP1-dependent方式(56]。在这个通路,CYLDm增加的基础水平c-Jun c-Fos和持续激活状态在一个泛素- EGF治疗和proteasome-dependent方式(56]。增加非降解性c-Jun / c-Fos蛋白被认为是负责恶性癌症和转移性肿瘤发展与亏损functionmutations CYLD基因(图4)[56]。
5。总结
我们调查的角色deubiquitination酶CYLD nonmelanoma皮肤癌(基底细胞癌和癌)。基底细胞癌在许多方面不同于癌。虽然基底细胞癌发展新创,皮肤鳞状细胞癌的形成是一个多级的过程。bcc展览一个相对简单的基因型与一些畸变和展示自己的高度独立的免疫系统。此外,PTCH和SMO基因突变在基底细胞癌的发展很重要59]。另一方面,癌从前体病变发展,积累一种高度复杂的基因型。大数量的染色体畸变,例如,3 p的损失,损失9 p,并获得3 q, 9问,和11问以及p53基因突变等,p16INK4、拉、原癌基因和表皮生长因子受体,与鳞状细胞癌发展(60,61年]。
BCC, CYLD基因产物的抑制转录监管机构造成的蜗牛,其表达式由GLI1激活。甚至失去CYLD差别因为对这些表达式可以观察到在早期阶段的BCC和样品不同程度的入侵行为和肿瘤大小,这表明CYLD镇压发生在BCC发展的早期阶段。BCC是最常见的癌症在人类和据信来自毛囊。因为蜗牛和GLI1成绩单是高架在正常生长期毛囊的(增长)阶段,CYLD相反的表达升高只是在生长中期(回归)毛发周期的阶段,可以假设这些基因的表达可能中断启动BCC的增长。Downregulation CYLD的BCC也是TrkC表达和信号干扰,在正常情况下表达的毛囊。极有可能升高TrkC表达促进细胞的增殖优势的情况下持续活跃的Hh信号后功能PTCH发生的损失。
CYLD不变的水平在鳞状细胞癌和表皮角化细胞相比,催化失活CYLD的皮肤已经连接到表皮细胞恶性转化细胞。鳞状细胞癌来源于CYLD突变细胞显示了增加核本地化BCL3 p52以及增加周期蛋白D1的表达式。此外,VEGF表达,这是一个众所周知的生长因子,刺激血管生成和转移,也升高。VEGF的作用在肿瘤进展的晚期皮肤癌nonmelanoma最近被确定(58]。
一般来说,ubiquitination-dependent降解过程中起着重要作用皮肤癌症的恶化。最近,蛋白酶体抑制剂Bortezomib (Velcade或ps - 341),第一个治疗蛋白酶体抑制剂治疗复发多发性骨髓瘤,显示抑制SCC细胞株的生长抑制NF -κB通路和VEGF水平(62年]。此外,顺铂或西妥昔单抗也增强效果在SCC细胞系(血液病中的作用63年,64年]。迄今为止还不清楚Bortezomib是否影响基底细胞癌,但是Hh的抑制信号通常是作为一个有用的治疗这种类型的癌症。lde环巴胺、环球数码创意- 0449和- 225是几个例子的化合物选择性Hh抑制剂和目前正在调查正在进行的试验。
先前的研究已经确定了改变的相关性Hh和Wnt通路在基底细胞癌(65年- - - - - -69年),最近人口癌症干细胞在小鼠早期癌演示的依赖β连环蛋白(Wnt /β连环蛋白信号激活。在人类圆柱瘤,CYLD负调节Wnt /β的蓬乱的连环蛋白信号通过deubiquitination Wnt-mediated是一个关键组成部分β连环蛋白核易位。进一步的研究需要建立CYLD Wnt信号的监管是否直接影响基底细胞癌和癌的发展。
6。结论和未来的发展方向
人类基因组编码大量的泛素连接酶和配音的规定不同的通路。在这一领域所面临的挑战是找到信号通路的泛素连接酶和配音专门与癌症病因。CYLD突变或缺乏CYLD表达式与开发或发展不同类型的皮肤癌。为了到达小说分子不同的皮肤癌预防策略,未来的工作需要专注于目标定义的信号通路在细胞群。这也很重要,因为BCC,很少通过,据信来自毛囊,而鳞状细胞癌,它有一个更大的转移潜力,起源于interfollicular表皮。此外,CYLD表达的缺失可导致BCC虽然催化失活突变/ s导致CYLD产生鳞状细胞癌。这种差异可以解释为什么CYLD根据不同的功能和基质细胞的起源和肿瘤类型。
承认
瑞典社会支持的研究在我们的实验室是用于医学研究,瑞典癌症基金会,瑞典医学研究理事会,皇家地形学的社会在隆德,BioCare,癌症基金会,SUS研究基础和伦理委员会批准。