李会琴，张林强

1. 文章来源介绍

2020年1月17日，中国科学院深圳先进技术研究院的陈亮及其研究团队在NatureCommunications杂志上发表了题为“TRIM25 promotes the cellsurvival and growth of hepatocellular carcinoma through targeting Keap1-Nrf2 pathway”的文章，报道了TRIM25（Tripartitemotif-containing-25）参与Keap1-Nrf2信号通路调控肝癌细胞的存活与生长。

2. 研究背景及科学问题

肝癌是世界范围内死亡率第二高的癌症[1]，并且发病率呈上升趋势；然而，目前对其诊断与治疗仍无有效方法。肝脏能产生许多分泌蛋白，而内质网（Endoplasmicreticulum, ER）又是蛋白质合成的重要场所，所以肝癌发生时，肝癌细胞大量增值，ER功能较活跃，容易发生ER应激[2]。ER应激时为维持ER稳态，内质网相关降解（Endoplasmicreticulum-associated degradation, ERAD）和非折叠蛋白反应(unfoldedprotein response, UPR)发挥重要的调控功能，从而保证细胞正常存活。TRIM家族N端含有RING结构域，可发挥E3泛素连接酶的作用，调控蛋白质稳态发挥重要作用[3]。本研究首先检测在ER应激时TRIM家族有无关键因子发挥作用？Keap1-Nrf2信号通路又是参与氧化应激的关键信号通路[4]。肝癌细胞系中检测发现TRIM25高表达时Keap1-Nrf2氧化应激信号中Keap1低表达、Nrf2高表达。因此，本研究主要探索TRIM25-Keap1-Nrf2在肝癌中是否发挥调控作用，又是如何发挥作用的？

3. 重要发现

1）TRIM25通过ERAD和UPR响应ER应激

结肠癌细胞系HCT116用ER应激诱导药物衣霉素（Tunicamycin, TM）或者毒胡萝卜素（Thapsigargin,TG）处理后，经RT-PCR检测发现TRIM家族中TRIM2、TRIM25、TRIM48和TRIM49表达上升，TRIM19和TRIM31表达降低，其中TRIM25表达上升倍数最高。此外，在HCT116和Huh7细胞中验证发现ER应激诱导药物处理后TRIM25蛋白质表达水平也上升。UPR和ERAD是调控ER稳态的关键反应。在HCT116和Huh7细胞中干扰TRIM25或将TRIM25过表达后再用ER应激诱导药物处理，处理后检测UPR效应物及下游靶基因发现，TRIM25可能通过负向调控UPR响应ER应激。同时，还发现TRIM25通过控制ROS的量从而促进ERAD的活性，最终响应ER应激。

2）TRIM25通过调控Keap1-Nrf2信号通路来促进癌细胞存活

    为探究TRIM25具体通过什么信号通路响应ER应激，在TRIM25过表达体系中用TG处理后，经IP-MS检测发现Keap1与TRIM25存在相互作用。并且在2种细胞系（HCT116和Huh7）中用Co-IP、GST-pulldown等验证了Keap1与TRIM25的互作以及互作的具体活性位点。研究还发现TRIM25直接调控Keap1泛素化降解。有研究表明Keap1可抑制Nrf2的活性[5]，故作者接下来探究ER应激时，TRIM25调控Keap1泛素化降解过程中Nrf2的表达情况。通过免疫荧光及RT-PCR检测发现，ER应激时TRIM25过表达可激活Nrf2转运入核从而调控下游靶基因抗氧化酶HO1和NQO1的表达。同时还通过实验证明在ER应激时TRIM25促进癌细胞存活亦直接依赖于Nrf2。

3）TRIM25负向调控肝癌

在体内研究中，作者先在在裸鼠中移植了Huh7细胞，结果发现将Huh7细胞中的TRIM25敲低后移植时，和移植野生型Huh7细胞的对照组相比，敲低组肿瘤移植体变小、裸鼠存活时间变长；在分子机制方面发现，敲低组肿瘤组织中Keap1的表达是升高的，而Nrf2的表达是降低的。另外，在90例肝癌患者临床样本中经免疫组化分析也发现类似的结果。这表明在肝癌症组织中，TRIM25的确通过调控Keap1-Nrf2信号通路促进肝癌的发展。最后，作者还检测发现TRIM25在肝癌、乳腺癌、低级别胶质瘤组织中高表达，并且在肝癌患者中TRIM25高表达时患者的生存率降低，这些数据更加证实了TRIM25的上调会促进癌细胞的生存。

4. 对领域贡献

    本研究贡献以下两个方面，首先，作者发现TRIM25通过ERAD和UPR响应ER应激，而ER应激参与诸多疾病的发生，包括癌症，故TRIM25可作为癌症关键因子进行深入研究；其次，TRIM25通过翻译后修饰调控Keap1-Nrf2信号通路从而控制肝癌细胞的存活与生长，因此可基于此开展肝癌的诊断方法及治疗方案研究。

5. 存在问题及分析

虽然本文报道了TRIM25促进肝癌细胞存活生长的分子机制，但有些问题依然未得到解决。例如，UPR一般通过PERK-p-eIF2α响应Keap1-Nrf2信号，但是本研究中发现ER应激时TRIM25调控的PERK（UPR关键因子）-p-eIF2α活性弱，而TRIM25调控的IRE1（UPR关键因子）-p-JNK活性较强，这是十分有趣的现象，值得后续深入研究。另外，尽管本文关注的是肝癌，但是文中也提到了在乳腺癌、低级别胶质瘤组织中TRIM25也是高表达的，这种高表达是否是影响这些肿瘤发展以及患者生存率的主要因素？其机制是否与肝癌中的相似？这些问题也值得去探索。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-14190-2 

参考文献：

1. Torre, L.A.,et al., Global cancer statistics, 2012.CA Cancer J Clin, 2015. 65(2): 87-108.

2. Ozcan, L. and I. Tabas, Role of endoplasmic reticulum stress in metabolic disease and otherdisorders. Annu Rev Med, 2012. 63:317-28.

3. Hatakeyama, S., TRIM proteins and cancer. Nat Rev Cancer, 2011. 11(11): 792-804.

4. Vriend, J. and R.J. Reiter, The Keap1-Nrf2-antioxidant response elementpathway: a review of its regulation by melatonin and the proteasome. MolCell Endocrinol, 2015. 401: 213-20.

5. Itoh, K., J. Mimura, and M. Yamamoto, Discovery of the negative regulator of Nrf2,Keap1: a historical overview. Antioxid Redox Signal, 2010. 13(11): 1665-78.

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