CYLD基因抗肿瘤机制及其在皮肤附属器肿瘤中的研究进展

2022年CYLD基因抗肿瘤机制及其在皮肤附属器肿瘤中的研究进展CYLD基因是位于16号染色体的抑癌基因，其突变可导致家族性圆柱瘤病等遗传性皮肤附属器肿瘤。近来研究发现CYLD基因编码一种K63特异性去泛素化酶，通过作用于核因子用(nuclearfactor^B,NF-kB)通路中的TRAF2、NEMO等位点抑制NF-用通路活化，同时亦参与调节JNK、Hedgehog等信号通路，发挥抗肿瘤效应。本文回顾并总结了CYLD基因发挥抗肿瘤效应的具体分子机制，讨论7CYLD基因突变在其所致皮肤附属器肿瘤表型发展中的意义。Brooke-Spiegler综合征(Brooke-Spieglersyndrome，BSS)、多发性家族性毛发上皮瘤(multiplefamilialtrichoepitheliomaMFT)、家族性圆柱瘤病(familialcylindromatosis，FC)均为常染色体显性遗传性疾病，表现为皮肤附属器的多发良性肿瘤，近来研究已确定上述疾病致病基因均为CYLD基因，并发现其编码产物能通过去泛素化功能调节核因子kB(nuclearfactor-KB，NF-kB)等信号通路，发挥抗肿瘤效应［1］。本文拟主要回顾CYLD基因抗肿瘤效应分子机制方面的新进展，并探讨CYLD基因突变在上述皮肤附属器肿瘤疾病谱系中扮演的角色。01、CYLD基因编码蛋白的结构和功能CYLD基因是位于16q12-q13的抑癌基因，编码产物为一种去泛素化酶，其C端的泛素特异蛋白酶结构域能水解以M1或K63相连的多泛素链，从而调节蛋白间的组装连接；其N端则有细胞骨架相关蛋白-甘氨酸结构域(CAP-Gly结构域)，能与a-微管蛋白相互作用，参与细胞周期调控［2-3］。通过上述结构域，CYLD蛋白能在NF-kB、Hedgehog(HH)等信号通路中发挥关键性抑制作用，进而参与调控炎症反应、细胞凋亡等过程。02、CYLD基因抗肿瘤效应的分子机制2.1对NF-kB通路的抑制作用NF-kB是重要的转录因子，在免疫反应、炎症反应以及肿瘤发生过程中发挥重要调节作用［4］。经典NF-kB通路活化由肿瘤坏死因子受体家族(tumornecrosisfactorreceptor，TNFR)等免疫相关受体介导，IKK复合物激活后介导抑制性蛋白IkB降解，NF-kB遂入核促进下游基因转录［5］。以K63相连的多聚泛素链参与经典NF-kB通路活化的多个环节，因此NF-kB通路活化受到CYLD等去泛素化酶的调控［6］°Brummelkamp等［7］发现抑制CYLD能提高TRAF2的泛素化水平，且CYLD与NEMO存在免疫共沉淀，提示CYLD能作用于TRAF2和NEMO调控NF-kB通路活化。另外在NF-kB通路中，RIP1对TAK1复合物和IKK复合物的募集作用、TAK1对IKK-P的激活作用均依赖于K63泛素链，而CYLD可通过其去泛素化活性抑制这些相互作用［8］。Massoumi等［9］发现，CYLD还能通过对Bcl-3的K63去泛素化作用抑制Bcl-3的细胞核移位，进而抑制Bcl-3依赖的非经典NF-用通路活化。CYLD基因的抗肿瘤效应与NF-kB通路相关°Alameda等［10］发现CYLD突变的小鼠表皮中NF-用通路过度活化，分化标志物表达异常，具有早期发生鳞癌和毛源性肿瘤的倾向°Alameda等［11］发现高表达CYLD的小鼠上皮NF-用活性减低,TPA诱导后产生的鳞状细胞肿瘤恶性倾向更低。2.2与HH信号通路的相互作用HH通路是在胚胎发育中发挥重要调控作用的进化保守信号通路［12］。在皮肤中,HH通路参与调控毛囊周期、皮脂腺的形成分化［13-14］。多数情况下HH通路在PTCH1、SUFU等抑制因子作用下保持静息，HH通路活化时，SMO可减弱SUFU对GLI的抑制作用，GLI遂入核发挥转录因子作用。HH通路的异常活化参与多种皮肤肿瘤发病，特别是与基底细胞癌(basalcellcarcinoma，BCC)密切相关［12］。CYLD下调可能参与HH通路的促肿瘤效应。Kuphal等［15］发现在BCC中CYLD水平明显降低；在角质形成细胞中诱导HH通路活化后，HH下游转录因子GLI1会提高Snail表达水平，Snail则能抑制CYLD转录;CYLD表达下降会促进细胞周期G1-S期转换，进而促进细胞增殖。Baur等［16］在1例MFT患者肿瘤组织中发现GLI1mRNA表达增加，且该例患者对HH通路抑制剂vismodegib治疗反应良好；故提出假说认为CYLD可以介导HH通路中SUFU的去泛素化，抑制HH通路活化，发挥抗肿瘤效应。2.3对JNK信号通路的作用JNK通路在细胞周期调控、细胞生存与凋亡、T细胞分化过程中均发挥重要且复杂的作用，JNK依次由其上游的JNKKKs、JNKKs（如MKK4、MKK7）激活［17］。Ji等［18］发现CYLD的K63去泛素活性能作用于TAK1抑制JNK活化，CYLD敲除后MKK4/7的磷酸化水平显著升高，TAK1-MKK4/7-JNK-p38通路活化水平明显升高。Alameda等［10］在CYLD突变的小鼠皮肤中发现JNK通路活化水平升高，且提前出现皮脂腺增生、上皮萎缩、毛囊数量减少等皮肤衰老相关表型。2.4CYLD抗肿瘤效应的其他机制CYLD是Wnt/阮catenin信号通路的重要细胞内调节因子，能对Dvl进行K63去泛素化，降低其稳定性，抑制Dvl下游的价catenin活化［19］。Rajan等［20］对32例皮肤CYLD缺陷相关肿瘤及周围组织进行全基因组转录组测序，发现Wnt/p-catenin通路活性增加，Wnt通路抑制性因子DKK2表达降低；在对圆柱瘤原代细胞进行培养时，发现DKK2表达降低会导致细胞生存能力、不贴壁生长能力增强；这些现象提示Wnt/阮catenin通路似乎在CYLD相关肿瘤发生过程中发挥作用。亦有证据表明Notch通路参与CYLD相关肿瘤的发病。细胞间Notch信号的传导由信号发出细胞的JAG配体与信号接收细胞的Notch相互作用介导。Rajan等［21］发现CYLD能与MIB2（Notch通路相关的泛素连接酶）形成复合物，降低JAG2的表达水平，抑制Notch通路活化；还观察到CYLD突变相关皮肤肿瘤细胞中Notch下游基因高表达，而当肿瘤细胞暴露于Notch抑制剂时，其生存能力显著下降。原癌基因c-Myc在多种恶性肿瘤中发挥重要作用。Jin等［22］在小鼠中敲除表皮中CYLD基因的9号外显子，使其失去K63去泛素化酶活性后，小鼠皮肤在DMBA/TPA刺激下更易于出现类似人类毛发上皮瘤的基底样细胞肿瘤，免疫组化显示表皮、毛囊、皮脂腺中c-Myc水平均显著增高，蛋白印迹示c-Myc的K63泛素化水平显著升高°Alameda等［10］亦在CYLD突变小鼠模型皮肤组织中发现c-Myc活性增加。细胞外信号调控的蛋白激酶(extracellularsignal-regulatedkinase，ERK)1/2是哺乳动物细胞有丝分裂相关的重要激酶，其过度激活可导致肿瘤发生及肿瘤耐药。Zhu等［23］在人类HEK293T细胞系和黑色素瘤A375细胞系中发现，以siRNA敲低CYLD能显著增加ERK1/2的K63泛素化水平，并能提高ERK1/2的基础活化水平及IGF1刺激后的活化水平，推测CYLD能使ERK1/2保持低泛素化、低活化状态；而在人类黑色素瘤标本中，免疫组化染色示ERK1/2的活性与CYLD蛋白水平呈负相关;另外在黑色素瘤患者中，更低的CYLD表达水平与更低的各期生存率相关。以上结果提示CYLD作为K63特异性去泛素化酶在ERK通路中发挥重要作用，进而调控黑色素瘤等肿瘤的发生发展。除了通过其K63特异性去泛素化活性参与调控各信号通路外，CYLD对细胞有丝分裂的调控作用亦可能发挥抗肿瘤效应。Xie等［24］发现在胰腺癌细胞系PANC-1和EPC85中，CYLD敲低会使细胞在培养过程中逐渐出现不水平分裂和错误方向的分裂，接触抑制现象逐渐消失，且有丝分裂过程中出现染色体分离异常；在胰腺癌样本中，CYLD表达水平与淋巴结转移率、pTNM分期、组织学分级均呈负相关。03、CYLD基因突变相关皮肤附属器肿瘤是一个疾病谱系如前所述，BSS、MFT、FC均为CYLD基因胚系突变引起的遗传性皮肤附属器肿瘤，但这些疾病在临床表型与组织病理表型上存在明显差异。在临床表现上，FC常表现为多发红色至蓝色丘疹或结节，常累及头颈部，特别是头皮，可与头皮融合形成巨大“头巾瘤”；MFT常表现为多发肤色丘疹或小结节，常累及面部鼻唇沟、眼睑、面颊部［1］。在组织病理学表现上，FC向汗腺分化，肿瘤小叶由基底样细胞巢组成，呈“拼图玩具样”排列，小叶周围有PAS阳性的基底膜包绕；MFT向毛囊分化，其基底样肿瘤细胞小叶与大量角囊肿掺杂，小叶周边细胞呈栅栏状排列［25］。可见，CYLD突变所致疾病具有极大的表型变异性。目前已有多项研究尝试探索CYLD突变所致皮肤肿瘤疾病谱系的基因型-表型之间的关联，但均未得出明确结论。CYLD基因突变类型与疾病表型间的关联目前已发现的CYLD基因突变类型有移码突变、无义突变、错义突变、剪接位点突变等，虽然突变类型与临床表现间无明确关联，但其中错义突变的表型变异性最低，约73%的错义突变仅导致MFT表型［26］。另有研究对唾液腺基底细胞肿瘤进行CYLD基因测序，在45个肿瘤中发现23个突变，均为错义突变［2］。这些现象提示错义突变似乎在这些肿瘤的“基因型决定表型”过程中发挥一定程度的特殊作用。无义突变的表型变异性最高，甚至同一家系中的相同无义突变也可以出现不同表型，这可能是因为目前未知的基因因素或表观遗传学因素修饰了表型发展，也可能是由于环境因素、生活方式的作用［26］。总体来说，CYLD基因突变类型与疾病临床表型之间关联较弱。CYLD基因突变位置与疾病表型间的关联CYLD基因突变的位置与表型无明确相关性。编码CYLD蛋白N端（CAP-Gly结构域）的外显子包含18%已知突变，编码。端（USP结构域）的外显子包含82%已知突变；除目前尚未报道N端剪接位点突变导致FC表型以外，N端与C端的其余各种类型突变均能导致所有临床表型，可见CYLD皮肤综合征的表型与突变位置之间关联较弱［26］。但一项针对唾液腺基底细胞肿瘤的研究发现，腺癌的CYLD基因突变主要位于外显子12-20（USP结构域），而腺瘤的突变则均位于外显子9-11［2］。因此，CYLD基因突变位置对肿瘤表型发展的影响尚待进一步研究。CYLD基因突变相关疾病可能与其他修饰基因相关Pap等［27］于携带相同CYLD基因突变但临床表型极为不同的2个BSS家系中进行全外显子测序并对比，筛选出了3种可能发挥表型修饰作用的基因：STAT3、TRAF3、NBR3oSTAT3为白介素-6下游转录因子，可通过活化miR-21、miR-181b-1等microRNAs抑制CYLD的酶活性，还可与CYLD的去泛素化底物Bcl-3相互作用，导致Bcl-3的异常去泛素化。TRAF3为炎症相关通路（如TNF、TLR等）的重要成分，TRAF3与CYLD之间可能通过TRAIP相互作用，参与NF-kB信号通路的活化°NBR1为自噬相关蛋白，可参与CYLD与TRAFs的相互作用，其缺失会导致CYLD酶活性下降。由于该研究仅涉及2个家系，而且针对这些基因功能的研究尚不透彻，因此它们对BSS表型的修饰作用尚待进一步明确。可见，CYLD突变表型的决定性因素尚不明确。另有研究认为对于确证有CYLD突变的遗传性皮肤附属器肿瘤患者，在临床或组织学诊断上区分FC、MFT、BSS表型并无指导治疗或提示预后的价值，因此可采用CYLD皮肤综合征命名该谱系疾病［28］。由于FC、MFT、