前言

腫瘤免疫治療在腫瘤治療領域正變得越來越重要，并在治療各種晚期惡性腫瘤方面顯示出良好的效果。然而，耐藥性和不良反應仍然是免疫治療管理的主要挑戰(zhàn)。免疫治療的未來方向是確定新的靶點，開發(fā)聯(lián)合治療和減少副作用的新方法。

泛素化是一種典型的蛋白質翻譯后修飾。在此過程中，泛素與底物共價結合，并介導其轉移至26S蛋白酶體復合體進行降解。E3泛素連接酶是泛素化反應中的關鍵酶，介導泛素－蛋白酶體系統(tǒng)中底物的識別，并確定泛素化反應的特異性。

目前，越來越多的E3連接酶被確定為腫瘤免疫反應的關鍵調節(jié)因子，包括MARCH家族和FBXO38，它們介導程序性細胞死亡受體1（PD－1）的蛋白酶體降解。在腫瘤免疫治療中，靶向E3連接酶可以增強抗腫瘤免疫。因此，靶向E3連接酶可能是臨床腫瘤免疫治療的有效策略。

泛素化和E3泛素連接酶

泛素化由泛素激活酶（E1）、泛素結合酶（E2）和泛素連接酶（E3）的信號級聯(lián)催化，并導致泛素與目標蛋白的共價結合。泛素以ATP依賴的方式被激活，并通過硫酯鍵與E1上的半胱氨酸殘基結合。隨后，激活的泛素分子轉移到E2的半胱氨酸活性位點，然后被招募到E3連接酶中。最后，E3連接酶將E2 Ub復合物與目標蛋白結合，并促進泛素與底物賴氨酸殘基的結合。

泛素分子不僅可以與七個賴氨酸殘基（Lys6、Lys11、Lys27、Lys29、Lys33、Lys48和Lys63）進行單泛素化，還可以基于原始目標底物形成多泛素鏈。單泛素化是將泛素分子添加到賴氨酸殘基上，而多泛素化是在底物上的單個殘基上形成泛素鏈。在多泛素化鏈中，Lys48－和Lys11－連接的多泛素化與蛋白酶體降解有關，Lys63－連接的多泛素化可參與細胞信號組裝和轉導。泛素化與各種生物過程密切相關，包括內化和溶酶體靶向、蛋白質相互作用調節(jié)、亞細胞分布變化、轉錄調節(jié)、生長反應、先天免疫反應、DNA修復和復制以及跨膜信號轉導，尤其是在核因子－κB（NF－κB）途徑的調節(jié)。

E3泛素連接酶根據(jù)其結構特征和作用機制，可以被分為三個家族：RING E3s、HECT E3s和RBR E3s。E3連接酶結合E2 Ub復合物和底物后，RING E3s催化泛素從E2直接轉移到底物的賴氨酸殘基，而HECT和RBR E3連接酶催化泛素從E2轉移到半胱氨酸，半胱氨酸是E3連接酶的活性部位，隨后泛素轉移到底物蛋白。E3連接酶在人類癌癥的發(fā)生和發(fā)展中起著至關重要的作用。

E3連接酶和免疫檢查點

PD－1／ PD－L1

PD－1／ PD－L1信號通路在逃避免疫監(jiān)視的腫瘤中起著至關重要的作用。Lys48連接的多泛素化修飾是PD－1翻譯后的第一個蛋白質修飾，可以調節(jié)活化T細胞表面的PD－1蛋白水平和抗腫瘤免疫。FBXO38是一種多蛋白復合物，是PD－1的一種特異性E3連接酶。它介導PD－1的蛋白酶體降解，從而下調表面PD－1表達并阻斷PD－1／PD－L1介導的腫瘤免疫逃逸，這使FBXO38成為抗腫瘤免疫劑開發(fā)的潛在靶點。

單泛素化和多泛素化均可以調節(jié)PD－L1的表達、膜位置和功能。PD－L1的免疫抑制活性受到泛素化和N－糖基化的嚴格調控。糖基化后，PD－L1轉移到細胞表面，而非糖基化的PD－L1通過糖原合成酶激酶3β（GSK3β）磷酸化，觸發(fā)它與Cullin－RINGE3連接酶配體蛋白β－TrCP的相互作用，從而促進PD－L1多泛素化和隨后的蛋白酶體依賴性降解。

這些研究表明，E3連接酶對PD－1／PD－L1降解至關重要，靶向E3連接酶可使癌癥患者對腫瘤ICB治療感，并提高免疫治療的療效。

CTLA4／B7

參與CTLA－4蛋白降解的E3連接酶仍然未知，初步證據(jù)表明CTLA－4蛋白豐度與E3連接酶之間存在潛在關系。MARCH蛋白是RING E3連接酶的一個亞家族，是免疫反應的關鍵調節(jié)因子。MIR2，一種新型膜結合E3連接酶，可通過誘導B細胞內吞作用降解CD86，導致免疫逃逸。此外，MIR2泛素化CD86并誘導CD86被內吞以降解免疫細胞。

最近的一項研究報告，MARCH1上調與CD86表達呈負相關。MARCH1 E3連接酶介導DC中CD86的泛素化和降解，這對于調節(jié)DC的抗原呈遞至關重要。此外，MARCH8介導CD86在其C末端的多泛素化，導致其快速內吞和溶酶體依賴性降解。

LAG－3／ MHC－II

MHC－II的表面表達和半衰期由泛素化控制。MARCH E3連接酶家族，包括MARCH1和MARCH8，被認為可以抑制MHC－II的表達。兩種MARCH都通過泛素化MHC－IIβ鏈的細胞質尾部來調節(jié)肽MHC II復合物。MARCH8泛素化MHC－IIIAβ鏈225位的賴氨酸殘基，并下調細胞表面MHC－II分子的表達，從而抑制T細胞的激活和功能。此外，MARCH1介導DC表面MHC－II分子的泛素化，這種泛素化誘導MHC－II的內吞和降解，從而抑制抗原呈遞并促使腫瘤細胞逃避免疫破壞。

然而，目前對LAG－3蛋白調節(jié)的理解仍然有限，尤其是其翻譯后泛素化修飾。

KIR／MHC－I

KSHV的K1基因產物，如MIR1和MIR2，是E3連接酶，可以通過賴氨酸－63連接的多泛素鏈降解MHC－I分子。此外，US2／TRC8復合物和TMEM129 E3連接酶也介導MHC－I分子的泛素化和降解。

一些MARCH蛋白下調MHC－I分子的細胞表面表達，例如，由MARCH1介導的MHC－II泛素化降低表面MHC－I表達并影響MHC－I抗原呈遞。MARCH4和MARCH9直接介導MHC－I分子的泛素化，導致其內吞和溶酶體降解。

TIM－3

TIM－3促進或抑制細胞免疫反應的具體機制取決于所涉及的配體和細胞環(huán)境。雖然降解TIM－3及其配體的確切E3連接酶尚未發(fā)現(xiàn)，但E3連接酶與TIM－3及其配體之間的潛在關系可能會影響腫瘤免疫。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，TIM－3配體之一PtdSer的轉運受泛素化調節(jié)，泛素化由MET30基因編碼的SCF泛素連接酶復合物介導。

TIGIT及其配體CD155和CD112

TRC8（RNF139）E3連接酶可以識別并有效降解CD112，抑制CD112泛素化可以增加其在腫瘤細胞表面表達，從而提高腫瘤細胞對NK細胞毒性的敏感性，增強NK細胞對腫瘤細胞的殺傷作用。此外，由于缺乏對TIGIT及其配體的最新研究，它們與E3連接酶之間的確切關系尚不清楚。

CD47／ SIRPα

Cullin－RING連接酶4（CRL4）是E3連接酶家族的成員，該家族由RBX1、CUL4支架蛋白和DDB1－CUL4相關底物受體組成。CD47被DDB1－CUL4A泛素化，然后運輸?shù)降鞍酌阁w降解，從而阻斷CD47／SIRPα信號通路并增強抗腫瘤免疫。

E3連接酶和免疫調節(jié)途徑

NF－κB信號通路

NF－κB通路與腫瘤免疫密切相關，可通過靶向E3連接酶精確調節(jié)。E3連接酶參與NF－κB信號激活的三個步驟：NF－κB抑制劑IκB的降解、NF－κB前體的處理以及通過非降解機制激活IκB激酶（IKK）復合物。

TNF受體相關因子（TRAF）是一個信號分子家族，在先天性和適應性免疫細胞生物學中起著關鍵作用。除了缺乏RING結構域的TRAF1外，所有TRAF都具有E3連接酶活性。TRAF家族成員可以積極或消極調節(jié)經(jīng)典和非經(jīng)典NF－κB信號。

TRAF6激活IL－1并與TLR介導的NF－κB通路激活相關，而TRAF2／5與TNFR1介導的NF－κB通路激活相關。此外，TRAF2和TRAF3是非經(jīng)典NF－κB途徑的關鍵負調節(jié)因子。在正常生理條件下，NF－κB誘導的激酶（NIKs）通常與TRAF3結合。TRAF–cIAP E3連接酶復合物由TRAF2、TRAF3和細胞凋亡抑制劑（cIAPs）組成，可與NIKs結合并通過TRAF3蛋白降解NIKs，從而防止NIKs累積和激活非標準NF－κB信號。當接收到諸如CD40L、BAFF和RANKL等通路激活信號時，TRAF2和cIAP1／2介導TRAF3的降解，然后釋放NIKs，從而導致非常規(guī)NF－κB激活。

三元基序（TRIM）是一種典型的E3連接酶，是一個參與NF－κB信號通路的泛素依賴性蛋白水解的多成員家族。TRIM4、5、8、14、23、25、32、37、52和56穩(wěn)定增加NF－κB活性，而TRIM13、21、22、38和40抑制NF－κB活性。

JAK－STAT信號通路

JAK－STAT信號通路是腫瘤發(fā)生、發(fā)展和免疫逃逸的關鍵通路。JAK－STAT途徑由三種類型的負調節(jié)因子組成：磷酸酶（SHPs、CD45和PTP1B／TC－PTP）、細胞因子信號抑制劑（SOCS）蛋白和活化STAT蛋白抑制劑（PIAS）。SOCS蛋白表現(xiàn)出E3連接酶的活性，導致信號分子（包括細胞因子受體和JAK激酶）的蛋白酶體降解。SOCS1基因沉默增強DC的抗原提呈和抗腫瘤免疫。

PIAS蛋白可與E2連接酶Ubc9結合，并通過RING指結構域進行SUMO修飾以顯示E3連接酶活性，導致目標蛋白STAT二聚體降解并抑制JAK－STAT的激活。PIAS3是STAT3的特異性抑制劑。因此，增強或抑制這些負性調節(jié)蛋白的作用可以阻斷JAK－STAT信號介導的腫瘤免疫細胞逃逸，提高腫瘤免疫治療的療效。

STING信號通路

干擾素基因刺激因子（STING）是一種位于內質網(wǎng)內的跨膜適配蛋白，是檢測腫瘤的重要天然免疫傳感器。APC中STING通路的激活導致IFN－β的產生和CD8＋T細胞的誘導，從而啟動并激活適應性抗腫瘤免疫反應。

目前，在STING途徑中發(fā)現(xiàn)了多種多泛素化，包括K63、K48、K11和K27的多泛素化。E3連接酶Trim56和Trim32通過催化STING的K63連接的多泛素化增加STING介導的IFN－β表達。兩項研究也證實Trim29是STING的E3連接酶。其中一項研究發(fā)現(xiàn)，使用Trim29降解氣道上皮細胞和髓系樹突狀細胞中的STING可減少I型干擾素的產生，這有助于EB病毒（EBV）在兩種細胞類型中建立持續(xù)感染。

E3連接酶的靶向治療

E3連接酶在腫瘤免疫中起著至關重要的作用，E3連接酶的藥物開發(fā)是近年來極具挑戰(zhàn)性的研究熱點。目前，針對E3連接酶的抗腫瘤藥物根據(jù)其作用機制主要分為四類：E3連接酶的靶向抑制劑、E3連接酶的靶向激動劑、蛋白水解靶向嵌合體（PROTAC）和分子膠。

E3連接酶抑制劑

目前，越來越多的E3連接酶抑制劑已被開發(fā)并用于臨床試驗。近年來開發(fā)的RING E3連接酶抑制劑主要是針對CRL的小分子抑制劑。許多RING E3連接酶抑制劑在癌癥免疫治療或聯(lián)合治療的臨床前模型和臨床試驗中顯示出相當大的治療潛力，其中研究最多的抑制劑包括IAP家族、MDM2、pVHL、Skp2和β－TrCP。

IAP拮抗劑在促進抗腫瘤免疫方面起著至關重要的作用。IAP拮抗劑，如LCL161，誘導多發(fā)性骨髓瘤中腫瘤細胞的TNF依賴性凋亡，并促進抗腫瘤免疫，在晚期實體瘤患者的1期臨床試驗（NCT01098838）中顯示出高度的安全性和有效性。目前，一些關于IAP拮抗劑和其他抗癌藥物協(xié)同作用的研究正在進行I／II期臨床試驗（NCT02649673、NCT04643405）。

MDM2抑制劑通過抑制MDM2的E3連接酶活性和干擾MDM2－p53相互作用發(fā)揮作用。許多具有獨特結構、高效的MDM2抑制劑已經(jīng)進入臨床階段，包括RG7112（RO5045337）、SAR405838（MI－77301）和idasanutlin（RG7388）。然而，p53突變引起的劑量限制毒性和耐藥性是臨床試驗中的兩大挑戰(zhàn)。

與RING E3連接酶相比，對HECTE3連接酶抑制劑和RBR E3連接酶抑制劑的研究很少。一些研究中的分子大多處于臨床前階段。

E3連接酶激動劑

除了E3連接酶抑制劑外，還發(fā)現(xiàn)一些E3連接酶激動劑可促進抗腫瘤免疫。

CRBN（cereblon）是CRL4CRBN E3連接酶復合物的底物識別亞單位。Thalidomide及其衍生物lenalidomide和pomalidomide是CRL激動劑的代表藥物，主要靶向CRBN蛋白。它們與CRBN結合并改變CRBN E3連接酶復合物的底物特異性，導致下游蛋白質泛素化和降解，并刺激T細胞活化。它們廣泛用于淋巴瘤和骨髓瘤的臨床治療。CC－90009是一種新發(fā)現(xiàn)的cereblon E3連接酶調節(jié)劑，CC－90009聯(lián)合CRL4CRBN可選擇性靶向GSPT1進行泛素化和蛋白酶體降解，可用于治療急性髓系白血病。

β－TrCP是E3連接酶，負責非糖基化PD－L1的多泛素化和降解。Resveratrol是一種E3連接酶調節(jié)劑，調節(jié)PD－L1泛素化。它通過靶向β－TrCP E3連接酶誘導非糖基化PD－L1多泛素化，從而降低PD－L1在三陰性乳腺癌細胞中的表達并增強抗腫瘤免疫。此外，一項研究設計了各種小分子，可增強SCFβ－TrCP和致癌轉錄因子β－catenin之間的相互作用，包括NRX－252114和NRX－252262。這些化合物揭示了增強E3連接酶－底物相互作用以靶向某些致癌蛋白質降解的可行性。

PROTACs

目前，基于E3連接酶的PROTACs已成為抗癌藥物研究領域的熱點。第一個進入臨床試驗的PROTAC藥物Arvinas開發(fā)的ARV－110，一種針對雄激素受體的口服小分子，它于2019年進入了治療轉移性去勢抵抗前列腺癌的1期臨床試驗（NCT03888612）。此外，Arvinas開發(fā)了用于治療乳腺癌的PROTAC藥物ARV－471。ARV－471是一種針對雌激素受體的降解劑，已進入2期臨床試驗（NCT04072952）。

BET蛋白家族，包括BRD2、BRD3和BRD4，在癌癥中起著重要作用，其中BRD4蛋白參與調節(jié)癌癥和炎癥過程。研究人員發(fā)現(xiàn)，PROTAC分子MZ1可以形成BRD4－MZ1－VHL三元復合物，它可以介導BRD2、BRD3和BRD4蛋白質的降解�；�于MZ1的晶體結構，開發(fā)了AT1，它可以專門針對BRD4降解。此外，其他研究已經(jīng)開發(fā)出名為MT1的二價蛋白質，它可以結合兩種BRD4蛋白質，并具有更有效的降解BRD4蛋白質的能力。最近，三價PROTAC SIM1被設計成具有更高的降解效率和更強的抗癌活性。

分子膠

分子膠降解劑在E3連接酶和目標蛋白之間誘導新的相互作用，從而降解目標蛋白。誘導靶蛋白水解的分子膠包括免疫抑制劑環(huán)孢素A（CsA）、FK506和thalidomide。與傳統(tǒng)的小分子酶抑制劑或受體拮抗劑相比，分子膠最顯著的優(yōu)點是它不需要在靶蛋白上存在與活性相關的口袋。因此，它可以降解無配體的蛋白質。

分子膠可促進約600個E3連接酶與20000多個潛在靶蛋白之間的相互作用，從而為探索新靶點和潛在小分子藥物提供了方向。Asukamycin是manumycin聚酮類化合物的成員，作為UBR7和p53之間的分子粘合劑，靶向E3連接酶UBR7和乳腺癌細胞中的腫瘤抑制因子p53之間的相互作用，導致p53轉錄激活和細胞死亡。

Thalidomide及其衍生物lenalidomide和pomalidomide具有免疫調節(jié)特性，他們可以招募鋅指轉錄因子和靶蛋白到CRBN，導致其泛素化和降解。通過結合CRL4－CRBN降解蛋白質的其他分子膠包括CC－885、CC－90009、CC－92480、CC－220和CC－122。其中CC－90009（NCT02848001、NCT04336982）和CC－92480（NCT03989414）已進入臨床試驗。

此外，一些已進入臨床試驗的分子膠包括DKY709（NCT03891953）、CFT7455（NCT04756726）和BTX－1188。DKY709作為單一藥物并與PD－1拮抗劑聯(lián)合用于實體瘤的I期臨床試驗。CFT7455作為口服藥物用于復發(fā)或難治性非霍奇金淋巴瘤或多發(fā)性骨髓瘤的I／II期臨床試驗。

小結

由于泛素化參與調節(jié)腫瘤免疫的多個過程，E3泛素連接酶可能是聯(lián)合腫瘤免疫治療的潛在治療靶點，靶向E3泛素連接酶在腫瘤免疫治療中表現(xiàn)出巨大的潛力。

然而，考慮到人體內由泛素化調節(jié)的復雜而廣泛的生命活動，阻斷或激活E3連接酶治療腫瘤可能對其他正常生命代謝活動產生不利影響。因此，探索和解決這一問題仍然是一個相當大的挑戰(zhàn)。此外，選擇合適的治療窗口來使用E3連接酶抑制劑或激動劑仍需要進一步探索。相信隨著研究的深入和臨床的進展，這些問題都可以得到解決，靶向E3泛素連接酶將在腫瘤免疫治療中展現(xiàn)出良好的應用前景。

參考文獻：

1．Potential of E3 Ubiquitin Ligases in CancerImmunity： Opportunities and Challenges． Cells． 2021 Dec； 10（12）： 3309．

       原文標題 : 腫瘤免疫治療中的E3泛素連接酶