复旦大学Nature子刊解析子宫内膜癌

最近，来自复旦大学、上海交通大学、美国梅奥诊所、亚利桑那大学等处的研究人员在Nature子刊《Cell Death and Disease》发表一项最新研究。这项研究表明，SPOP蛋白可形成一个功能性CUL3-SPOP-RBX1 E3泛素连接酶复合体，能靶定ERα用于子宫内膜癌细胞中的泛素化和蛋白酶降解。此外，这种作用可通过子宫内膜癌相关的SPOP突变得以抑制。这些研究结果，对于SPOP突变相关的子宫内膜癌通路的分子机制，提供了功能性的见解。

　　

生物通报道：最近，来自复旦大学、上海交通大学、美国梅奥诊所、亚利桑那大学等处的研究人员在Nature子刊《Cell Death and Disease》发表题为“Endometrial cancer-associated mutants of SPOP are defective in regulating estrogen receptor-α protein turnover”的研究论文。这项研究表明，SPOP蛋白可形成一个功能性CUL3-SPOP-RBX1 E3泛素连接酶复合体，能靶定ERα用于子宫内膜癌细胞中的泛素化和蛋白酶降解。此外，这种作用可通过子宫内膜癌相关的SPOP突变得以抑制。这些研究结果，对于SPOP突变相关的子宫内膜癌通路的分子机制，提供了功能性的见解。延伸阅读：JNCI：与子宫内膜癌侵袭性有关的基因突变。

本文通讯作者分别是复旦大学生命科学学院的余龙（Long Yu）教授和Chenji Wang。余龙教授其主要从事肝癌发生的分子遗传学机制研究和抗肝癌药物小分子化合物筛选、以及重大疾病相关基因的系统生物学及药物开发研究。以第一作者或联系作者署名在Prog Neurobio、TiBS、J.B.C、Biochem J、Genomics、BBRC、Gene等国际学术期刊上发表SCI论文77篇，总影响因子IF值为205.1，被他人论文引用231篇次；获得中国发明专利12项，美国发明专利7项，加拿大专利2项。

子宫内膜癌是最常见的妇科恶性肿瘤，起源于子宫内膜。子宫内膜癌每年导致全球约74  000名妇女死亡。大多数病人表现为低度的早期疾病。然而，一些患者的肿瘤更具侵袭性，级别更高，已经扩散到子宫之外，肿瘤进展通常在1年内。为了有效地预防和治疗癌症，就必须确定引发子宫内膜癌并促使其发展的遗传变化。

最近，有研究使用基于阵列的技术和新一代测序，来确定子宫内膜癌中的基因变化，取得了重要的进展。绘制子宫内膜癌的基因组全景图，已经产生了这些肿瘤的综合分子分类，最终可能有助于改善子宫内膜癌患者的诊断和治疗。在这些调查中，有研究通过大规模外显子组测序的方法，将斑点型（speckle-type ）POZ蛋白（SPOP）确定为一个被体细胞点突变最频繁改变的蛋白。然而，SPOP突变如何有助于子宫内膜癌的发病机制，仍不清楚。

SPOP是CUL3-RBX1 E3泛素连接酶复合体的接头蛋白。它通过其N端的MATH结构域，选择性地招募基质，而它的BTB结构域可介导二聚作用以及与CUL3的相互作用。SPOP已知与果蝇和人类细胞中几个基质的泛素化有关，包括类固醇受体辅活化因子SRC-3、死亡结构域相关蛋白Daxx、磷酸酶Puc、转录调节因子CI / Gli及其他。到目前为止，所有确定的子宫内膜癌相关SPOP突变，可影响MATH结构域中进化保守的残基，从而表明突变可能改变SPOP与其基质的相互作用。除子宫内膜癌之外，SPOP也在4.6%到14.4%的前列腺癌患者（不同的民族和人口背景）中是突变的。

雌激素受体α（ERα）由ESR1基因编码，是一个核转录因子，介导激素敏感癌症（如乳腺癌、子宫内膜癌和卵巢癌）中雌激素刺激细胞的增殖。ERα蛋白在乳腺癌、子宫内膜癌和卵巢癌中高表达，是任何癌症分子疗法第一个已知的靶标。在结合雌激素后，ERα可二聚化并易位到细胞核内，在那里它将共激活因子或共抑制因子以及染色质重塑因子，招募到靶基因启动子上的雌激素反应元件，以激活或抑制转录。

ERα是性类固醇激素受体家族的一个成员，可配体依赖性地调节性器官的功能。其他性类固醇激素受体包括雄激素受体（AR）、雌激素受体、孕激素受体β。所有的性类固醇激素受体是用类似的模块结构构建而成，包括一个DNA结合结构域、一个核定位信号的铰链区，与一个配体结合域。

最近，该研究小组报道称，SPOP可影响AR的稳定性，并抑制AR介导的基因转录和前列腺癌细胞的生长。重要的是，前列腺癌相关的SPOP突变，不能结合AR，也无法促进AR的泛素化和降解，从而意味着该通路在前列腺癌抗雄激素治疗耐药性中非常重要。SPOP可调节AR的丰度，以及ERα和AR之间的类似域结构，基于此，该研究小组探究了SPOP在控制ERα蛋白稳定性中的可能作用。

在这项研究中，研究人员将雌激素受体α（ERα）——主要的子宫内膜癌启动因子，确定为SPOP-CUL3-RBX1 E3泛素连接酶复合体的基质。SPOP可特异性地识别多个富含Ser/Thr (S/T)的降解决定子，位于ERα的AF2结构域，并通过泛素-蛋白酶体途径触发ERα降解。

通过siRNA删除SPOP可促进子宫内膜癌细胞的生长。引人注意的是，子宫内膜癌相关的SPOP突变体在调节ERα降解和泛素化的作用中是有缺陷的。此外，该研究小组发现，SPOP参与雌激素诱导的内质网α降解和转录。

这项研究发现了在生理和病理情况下调控ERα蛋白质体内平衡的根本分子机制，并对SPOP突变与子宫内膜癌发展之间的关系，提供了深刻见解。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Endometrial cancer-associated mutants of SPOP are defective in regulating estrogen receptor-α protein turnover
Abstract: Increasing amounts of evidence strongly suggests that dysregulation of ubiquitin-proteasome system is closely associated with cancer pathogenesis. Speckle-type POZ protein (SPOP) is an adapter protein of the CUL3-based E3 ubiquitin ligase complexes. It selectively recruits substrates for their ubiquitination and subsequent degradation. Recently, several exome-sequencing studies of endometrial cancer revealed high frequency somatic mutations in SPOP (5.7–10%). However, how SPOP mutations contribute to endometrial cancer remains unknown. Here, we identified estrogen receptor-α (ERα), a major endometrial cancer promoter, as a substrate for the SPOP-CUL3-RBX1 E3 ubiquitin ligase complex. SPOP specifically recognizes multiple Ser/Thr (S/T)-rich degrons located in the AF2 domain of ERα, and triggers ERα degradation via the ubiquitin-proteasome pathway. SPOP depletion by siRNAs promotes endometrial cells growth. Strikingly, endometrial cancer-associated mutants of SPOP are defective in regulating ERα degradation and ubiquitination. Furthermore, we found that SPOP participates in estrogen-induced ERα degradation and transactivation. Our study revealed novel molecular mechanisms underlying the regulation of ERα protein homeostasis in physiological and pathological conditions, and provided insights in understanding the relationship between SPOP mutations and the development of endometrial cancer.