關(guān)注小藥說(shuō)藥，一起成長(zhǎng)！

前言

腫瘤免疫治療在腫瘤治療領(lǐng)域正變得越來(lái)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(yīng)仍然是免疫治療管理的主要挑戰(zhàn)。免疫治療的未來(lái)方向是確定新的靶點(diǎn)，開(kāi)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(zhì)翻譯后修飾。在此過(guò)程中，泛素與底物共價(jià)結(jié)合，并介導(dǎo)其轉(zhuǎn)移至26S蛋白酶體復(fù)合體進(jìn)行降解。E3泛素連接酶是泛素化反應(yīng)中的關(guān)鍵酶，介導(dǎo)泛素－蛋白酶體系統(tǒng)中底物的識(shí)別，并確定泛素化反應(yīng)的特異性。

目前，越來(lái)越多的E3連接酶被確定為腫瘤免疫反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，包括MARCH家族和FBXO38，它們介導(dǎo)程序性細(xì)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(qiáng)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(jié)合酶（E2）和泛素連接酶（E3）的信號(hào)級(jí)聯(lián)催化，并導(dǎo)致泛素與目標(biāo)蛋白的共價(jià)結(jié)合。泛素以ATP依賴的方式被激活，并通過(guò)硫酯鍵與E1上的半胱氨酸殘基結(jié)合。隨后，激活的泛素分子轉(zhuǎn)移到E2的半胱氨酸活性位點(diǎn)，然后被招募到E3連接酶中。最后，E3連接酶將E2 Ub復(fù)合物與目標(biāo)蛋白結(jié)合，并促進(jìn)泛素與底物賴氨酸殘基的結(jié)合。

泛素分子不僅可以與七個(gè)賴氨酸殘基（Lys6、Lys11、Lys27、Lys29、Lys33、Lys48和Lys63）進(jìn)行單泛素化，還可以基于原始目標(biāo)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(gè)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(guān)，Lys63－連接的多泛素化可參與細(xì)胞信號(hào)組裝和轉(zhuǎn)導(dǎo)。泛素化與各種生物過(guò)程密切相關(guān)，包括內(nèi)化和溶酶體靶向、蛋白質(zhì)相互作用調(diào)節(jié)、亞細(xì)胞分布變化、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、生長(zhǎng)反應(yīng)、先天免疫反應(yīng)、DNA修復(fù)和復(fù)制以及跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，尤其是在核因子－κB（NF－κB）途徑的調(diào)節(jié)。

E3泛素連接酶根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征和作用機(jī)制，可以被分為三個(gè)家族：RING E3s、HECT E3s和RBR E3s。E3連接酶結(jié)合E2 Ub復(fù)合物和底物后，RING E3s催化泛素從E2直接轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)重要的作用。

E3連接酶和免疫檢查點(diǎn)

PD－1／ PD－L1

PD－1／ PD－L1信號(hào)通路在逃避免疫監(jiān)視的腫瘤中起著至關(guān)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(gè)蛋白質(zhì)修飾，可以調(diào)節(jié)活化T細(xì)胞表面的PD－1蛋白水平和抗腫瘤免疫。FBXO38是一種多蛋白復(fù)合物，是PD－1的一種特異性E3連接酶。它介導(dǎo)PD－1的蛋白酶體降解，從而下調(diào)表面PD－1表達(dá)并阻斷PD－1／PD－L1介導(dǎo)的腫瘤免疫逃逸，這使FBXO38成為抗腫瘤免疫劑開(kāi)發(fā)的潛在靶點(diǎn)。

單泛素化和多泛素化均可以調(diào)節(jié)PD－L1的表達(dá)、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(yán)格調(diào)控。糖基化后，PD－L1轉(zhuǎn)移到細(xì)胞表面，而非糖基化的PD－L1通過(guò)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(jìn)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(duì)PD－1／PD－L1降解至關(guān)重要，靶向E3連接酶可使癌癥患者對(duì)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(guān)系。MARCH蛋白是RING E3連接酶的一個(gè)亞家族，是免疫反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。MIR2，一種新型膜結(jié)合E3連接酶，可通過(guò)誘導(dǎo)B細(xì)胞內(nèi)吞作用降解CD86，導(dǎo)致免疫逃逸。此外，MIR2泛素化CD86并誘導(dǎo)CD86被內(nèi)吞以降解免疫細(xì)胞。

最近的一項(xiàng)研究報(bào)告，MARCH1上調(diào)與CD86表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。MARCH1 E3連接酶介導(dǎo)DC中CD86的泛素化和降解，這對(duì)于調(diào)節(jié)DC的抗原呈遞至關(guān)重要。此外，MARCH8介導(dǎo)CD86在其C末端的多泛素化，導(dǎo)致其快速內(nèi)吞和溶酶體依賴性降解。

LAG－3／ MHC－II

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

然而，目前對(duì)LAG－3蛋白調(diào)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(chǎn)物，如MIR1和MIR2，是E3連接酶，可以通過(guò)賴氨酸－63連接的多泛素鏈降解MHC－I分子。此外，US2／TRC8復(fù)合物和TMEM129 E3連接酶也介導(dǎo)MHC－I分子的泛素化和降解。

一些MARCH蛋白下調(diào)MHC－I分子的細(xì)胞表面表達(dá)，例如，由MARCH1介導(dǎo)的MHC－II泛素化降低表面MHC－I表達(dá)并影響MHC－I抗原呈遞。MARCH4和MARCH9直接介導(dǎo)MHC－I分子的泛素化，導(dǎo)致其內(nèi)吞和溶酶體降解。

TIM－3

TIM－3促進(jìn)或抑制細(xì)胞免疫反應(yīng)的具體機(jī)制取決于所涉及的配體和細(xì)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(guān)系可能會(huì)影響腫瘤免疫。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，TIM－3配體之一PtdSer的轉(zhuǎn)運(yùn)受泛素化調(diào)節(jié)，泛素化由MET30基因編碼的SCF泛素連接酶復(fù)合物介導(dǎo)。

TIGIT及其配體CD155和CD112

TRC8（RNF139）E3連接酶可以識(shí)別并有效降解CD112，抑制CD112泛素化可以增加其在腫瘤細(xì)胞表面表達(dá)，從而提高腫瘤細(xì)胞對(duì)NK細(xì)胞毒性的敏感性，增強(qiáng)NK細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。此外，由于缺乏對(duì)TIGIT及其配體的最新研究，它們與E3連接酶之間的確切關(guān)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(guān)底物受體組成。CD47被DDB1－CUL4A泛素化，然后運(yùn)輸?shù)降鞍酌阁w降解，從而阻斷CD47／SIRPα信號(hào)通路并增強(qiáng)抗腫瘤免疫。

E3連接酶和免疫調(diào)節(jié)途徑

NF－κB信號(hào)通路

NF－κB通路與腫瘤免疫密切相關(guān)，可通過(guò)靶向E3連接酶精確調(diào)節(jié)。E3連接酶參與NF－κB信號(hào)激活的三個(gè)步驟：NF－κB抑制劑IκB的降解、NF－κB前體的處理以及通過(guò)非降解機(jī)制激活I(lǐng)κB激酶（IKK）復(fù)合物。

TNF受體相關(guān)因子（TRAF）是一個(gè)信號(hào)分子家族，在先天性和適應(yīng)性免疫細(xì)胞生物學(xué)中起著關(guān)鍵作用。除了缺乏RING結(jié)構(gòu)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(diào)節(jié)經(jīng)典和非經(jīng)典NF－κB信號(hào)。

TRAF6激活I(lǐng)L－1并與TLR介導(dǎo)的NF－κB通路激活相關(guān)，而TRAF2／5與TNFR1介導(dǎo)的NF－κB通路激活相關(guān)。此外，TRAF2和TRAF3是非經(jīng)典NF－κB途徑的關(guān)鍵負(fù)調(diào)節(jié)因子。在正常生理?xiàng)l件下，NF－κB誘導(dǎo)的激酶（NIKs）通常與TRAF3結(jié)合。TRAF–cIAP E3連接酶復(fù)合物由TRAF2、TRAF3和細(xì)胞凋亡抑制劑（cIAPs）組成，可與NIKs結(jié)合并通過(guò)TRAF3蛋白降解NIKs，從而防止NIKs累積和激活非標(biāo)準(zhǔn)NF－κB信號(hào)。當(dāng)接收到諸如CD40L、BAFF和RANKL等通路激活信號(hào)時(shí)，TRAF2和cIAP1／2介導(dǎo)TRAF3的降解，然后釋放NIKs，從而導(dǎo)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(gè)參與NF－κB信號(hào)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(hào)通路

JAK－STAT信號(hào)通路是腫瘤發(fā)生、發(fā)展和免疫逃逸的關(guān)鍵通路。JAK－STAT途徑由三種類型的負(fù)調(diào)節(jié)因子組成：磷酸酶（SHPs、CD45和PTP1B／TC－PTP）、細(xì)胞因子信號(hào)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(dǎo)致信號(hào)分子（包括細(xì)胞因子受體和JAK激酶）的蛋白酶體降解。SOCS1基因沉默增強(qiáng)DC的抗原提呈和抗腫瘤免疫。

PIAS蛋白可與E2連接酶Ubc9結(jié)合，并通過(guò)RING指結(jié)構(gòu)域進(jìn)行SUMO修飾以顯示E3連接酶活性，導(dǎo)致目標(biāo)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(qiáng)或抑制這些負(fù)性調(diào)節(jié)蛋白的作用可以阻斷JAK－STAT信號(hào)介導(dǎo)的腫瘤免疫細(xì)胞逃逸，提高腫瘤免疫治療的療效。

STING信號(hào)通路

干擾素基因刺激因子（STING）是一種位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的跨膜適配蛋白，是檢測(cè)腫瘤的重要天然免疫傳感器。APC中STING通路的激活導(dǎo)致IFN－β的產(chǎn)生和CD8＋T細(xì)胞的誘導(dǎo)，從而啟動(dòng)并激活適應(yīng)性抗腫瘤免疫反應(yīng)。

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(guò)催化STING的K63連接的多泛素化增加STING介導(dǎo)的IFN－β表達(dá)。兩項(xiàng)研究也證實(shí)Trim29是STING的E3連接酶。其中一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，使用Trim29降解氣道上皮細(xì)胞和髓系樹(shù)突狀細(xì)胞中的STING可減少I型干擾素的產(chǎn)生，這有助于EB病毒（EBV）在兩種細(xì)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(guān)重要的作用，E3連接酶的藥物開(kāi)發(fā)是近年來(lái)極具挑戰(zhàn)性的研究熱點(diǎn)。目前，針對(duì)E3連接酶的抗腫瘤藥物根據(jù)其作用機(jī)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(dòng)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(lái)越多的E3連接酶抑制劑已被開(kāi)發(fā)并用于臨床試驗(yàn)。近年來(lái)開(kāi)發(fā)的RING E3連接酶抑制劑主要是針對(duì)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(yàn)中顯示出相當(dāng)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(jìn)抗腫瘤免疫方面起著至關(guān)重要的作用。IAP拮抗劑，如LCL161，誘導(dǎo)多發(fā)性骨髓瘤中腫瘤細(xì)胞的TNF依賴性凋亡，并促進(jìn)抗腫瘤免疫，在晚期實(shí)體瘤患者的1期臨床試驗(yàn)（NCT01098838）中顯示出高度的安全性和有效性。目前，一些關(guān)于IAP拮抗劑和其他抗癌藥物協(xié)同作用的研究正在進(jìn)行I／II期臨床試驗(yàn)（NCT02649673、NCT04643405）。

MDM2抑制劑通過(guò)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(dú)特結(jié)構(gòu)、高效的MDM2抑制劑已經(jīng)進(jìn)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(yàn)中的兩大挑戰(zhàn)。

與RING E3連接酶相比，對(duì)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(dòng)劑

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

CRBN（cereblon）是CRL4CRBN E3連接酶復(fù)合物的底物識(shí)別亞單位。Thalidomide及其衍生物lenalidomide和pomalidomide是CRL激動(dòng)劑的代表藥物，主要靶向CRBN蛋白。它們與CRBN結(jié)合并改變CRBN E3連接酶復(fù)合物的底物特異性，導(dǎo)致下游蛋白質(zhì)泛素化和降解，并刺激T細(xì)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(diào)節(jié)劑，CC－90009聯(lián)合CRL4CRBN可選擇性靶向GSPT1進(jìn)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(fù)責(zé)非糖基化PD－L1的多泛素化和降解。Resveratrol是一種E3連接酶調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)PD－L1泛素化。它通過(guò)靶向β－TrCP E3連接酶誘導(dǎo)非糖基化PD－L1多泛素化，從而降低PD－L1在三陰性乳腺癌細(xì)胞中的表達(dá)并增強(qiáng)抗腫瘤免疫。此外，一項(xiàng)研究設(shè)計(jì)了各種小分子，可增強(qiáng)SCFβ－TrCP和致癌轉(zhuǎn)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(qiáng)E3連接酶－底物相互作用以靶向某些致癌蛋白質(zhì)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(lǐng)域的熱點(diǎn)。第一個(gè)進(jìn)入臨床試驗(yàn)的PROTAC藥物Arvinas開(kāi)發(fā)的ARV－110，一種針對(duì)雄激素受體的口服小分子，它于2019年進(jìn)入了治療轉(zhuǎn)移性去勢(shì)抵抗前列腺癌的1期臨床試驗(yàn)（NCT03888612）。此外，Arvinas開(kāi)發(fā)了用于治療乳腺癌的PROTAC藥物ARV－471。ARV－471是一種針對(duì)雌激素受體的降解劑，已進(jìn)入2期臨床試驗(yàn)（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(diào)節(jié)癌癥和炎癥過(guò)程。研究人員發(fā)現(xiàn)，PROTAC分子MZ1可以形成BRD4－MZ1－VHL三元復(fù)合物，它可以介導(dǎo)BRD2、BRD3和BRD4蛋白質(zhì)的降解�；�于MZ1的晶體結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)了AT1，它可以專門針對(duì)BRD4降解。此外，其他研究已經(jīng)開(kāi)發(fā)出名為MT1的二價(jià)蛋白質(zhì)，它可以結(jié)合兩種BRD4蛋白質(zhì)，并具有更有效的降解BRD4蛋白質(zhì)的能力。最近，三價(jià)PROTAC SIM1被設(shè)計(jì)成具有更高的降解效率和更強(qiáng)的抗癌活性。

分子膠

分子膠降解劑在E3連接酶和目標(biāo)蛋白之間誘導(dǎo)新的相互作用，從而降解目標(biāo)蛋白。誘導(dǎo)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(diǎn)是它不需要在靶蛋白上存在與活性相關(guān)的口袋。因此，它可以降解無(wú)配體的蛋白質(zhì)。

分子膠可促進(jìn)約600個(gè)E3連接酶與20000多個(gè)潛在靶蛋白之間的相互作用，從而為探索新靶點(diǎn)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(xì)胞中的腫瘤抑制因子p53之間的相互作用，導(dǎo)致p53轉(zhuǎn)錄激活和細(xì)胞死亡。

Thalidomide及其衍生物lenalidomide和pomalidomide具有免疫調(diào)節(jié)特性，他們可以招募鋅指轉(zhuǎn)錄因子和靶蛋白到CRBN，導(dǎo)致其泛素化和降解。通過(guò)結(jié)合CRL4－CRBN降解蛋白質(zhì)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(jìn)入臨床試驗(yàn)。

此外，一些已進(jìn)入臨床試驗(yàn)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(shí)體瘤的I期臨床試驗(yàn)。CFT7455作為口服藥物用于復(fù)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(yàn)。

小結(jié)

由于泛素化參與調(diào)節(jié)腫瘤免疫的多個(gè)過(guò)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(diǎn)，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(nèi)由泛素化調(diào)節(jié)的復(fù)雜而廣泛的生命活動(dòng)，阻斷或激活E3連接酶治療腫瘤可能對(duì)其他正常生命代謝活動(dòng)產(chǎn)生不利影響。因此，探索和解決這一問(wèn)題仍然是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。此外，選擇合適的治療窗口來(lái)使用E3連接酶抑制劑或激動(dòng)劑仍需要進(jìn)一步探索。相信隨著研究的深入和臨床的進(jìn)展，這些問(wèn)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(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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