STUB1,也称为STIP1同源性和U盒蛋白1(STIP1 homology and U-box containing protein 1),是一种重要的E3泛素连接酶。STUB1在细胞内发挥着多方面的功能,包括蛋白质质量控制、自噬、溶酶体生物发生、肿瘤抑制、免疫调节和发育等生物学过程。STUB1具有三个主要的结构域:N端四肽重复(TPR)结构域、中间的螺旋-螺旋结构域和C端的U盒结构域。TPR结构域与HSP70家族的热休克蛋白相互作用,而U盒结构域负责识别并结合泛素化底物,从而引导底物进入泛素-蛋白酶体途径进行降解。
STUB1在自噬和溶酶体生物发生中发挥着重要作用。TFEB是一种转录因子,调节参与自噬和溶酶体生物发生的基因的转录。STUB1通过优先靶向磷酸化的TFEB,使其降解,从而调节TFEB的活性。STUB1缺陷的细胞和组织中,磷酸化的TFEB积累,导致TFEB活性降低,进而导致自噬和线粒体生物发生减少[1]。
STUB1在肿瘤抑制和免疫调节中也发挥着重要作用。STUB1可以降解致癌蛋白,发挥肿瘤抑制作用。此外,STUB1还在免疫细胞分化、成熟、炎症、自身免疫、抗病毒免疫应答和肿瘤免疫等方面发挥重要作用。研究表明,STUB1在癌症进展中具有双重作用,既可以抑制肿瘤生长,也可以促进肿瘤进展。STUB1的表达水平与肿瘤进展和总体生存率相关,因此,STUB1有望成为癌症诊断、预后和治疗的潜在靶点[2]。
STUB1的突变与一些遗传性疾病相关。例如,STUB1基因的杂合子突变可以导致常染色体显性遗传的小脑共济失调48型(SCA48)。SCA48是一种进行性神经退行性疾病,主要表现为小脑功能障碍、认知障碍、精神症状、吞咽困难、反射亢进、泌尿系统症状和运动障碍等。SCA48患者的脑MRI检查通常显示小脑萎缩,尤其是小脑后部区域(小叶VI和VII)的萎缩更加明显。此外,一些患者还表现出齿状核的T2加权成像(T2WI)高信号。神经病理学检查发现小脑萎缩和皮质萎缩,以及在一些患者中发现的p62阳性神经元核内包涵体和tau病变[3]。
STUB1还在其他生物学过程中发挥作用。例如,STUB1可以通过促进FOXQ1介导的Ldha基因的转录激活,从而促进小鼠支持细胞中乳酸的产生。STUB1的敲除导致小鼠支持细胞中乳酸产生减少,进而导致雄性不育[4]。此外,STUB1还可以通过介导UHRF1的泛素化,促进胆管癌的进展。STUB1与UHRF1相互作用,导致UHRF1的K63连接泛素化增加,进而促进UHRF1的核转位,增强其与DNMT1的结合亲和力,导致PLA2G2A基因启动子区域的DNA高甲基化,从而抑制PLA2G2A的表达[5]。PLA2G2A在胆管癌中发挥着抑癌作用,抑制细胞的增殖、侵袭和迁移。因此,STUB1介导的UHRF1泛素化在胆管癌的发生发展中起着重要作用[5]。
STUB1在鱼类中的免疫调节功能也得到了研究。STUB1可以激活RIG-I信号通路,促进RIG-I的表达,从而抑制病毒复制。在鲤鱼中,STUB1的表达受到聚(I:C)处理和鲤鱼春病毒血症病毒(SVCV)感染的影响。STUB1的过表达可以显著抑制SVCV在EPC细胞中的增殖[6]。
STUB1在胚胎干细胞(ESC)中也发挥着重要作用。STUB1是ESC多能性的负调节因子,通过泛素化和蛋白酶体降解Sox2、Oct4和Nanog等核心转录因子,从而维持ESC的多能性。STUB1缺陷可以增强体细胞重编程,并延缓ESC的分化[7]。
综上所述,STUB1是一种重要的E3泛素连接酶,参与调节自噬、溶酶体生物发生、肿瘤抑制、免疫调节和发育等生物学过程。STUB1的功能失调与多种疾病相关,包括小脑共济失调、肿瘤和遗传性疾病。STUB1的研究有助于深入理解其生物学功能和疾病发生机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Sha, Youbao, Rao, Lang, Settembre, Carmine, Ballabio, Andrea, Eissa, N Tony. 2017. STUB1 regulates TFEB-induced autophagy-lysosome pathway. In The EMBO journal, 36, 2544-2552. doi:10.15252/embj.201796699. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28754656/
2. Liu, Yongshuo, Zhou, Honghong, Tang, Xiaolong. 2023. STUB1/CHIP: New insights in cancer and immunity. In Biomedicine & pharmacotherapy = Biomedecine & pharmacotherapie, 165, 115190. doi:10.1016/j.biopha.2023.115190. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37506582/
3. Klivényi, Péter, Szpisjak, László, Salamon, András, Zimmermann, Aliz, Zádori, Dénes. . Novel heterozygous STUB1 gene mutation causes SCA48 in a Hungarian patient. In Ideggyogyaszati szemle, 76, 63-72. doi:10.18071/isz.76.0063. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36892293/
4. Yang, Yang, Ma, Yuan, Li, Mao, Shi, Panpan, An, Ruifang. 2022. STUB1 directs FOXQ1-mediated transactivation of Ldha gene and facilitates lactate production in mouse Sertoli cells. In Cell and tissue research, 392, 565-579. doi:10.1007/s00441-022-03705-x. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36575252/
5. Chen, Junsheng, Wang, Da, Wu, Guanhua, Wang, Bing, Chen, Yongjun. 2024. STUB1-mediated K63-linked ubiquitination of UHRF1 promotes the progression of cholangiocarcinoma by maintaining DNA hypermethylation of PLA2G2A. In Journal of experimental & clinical cancer research : CR, 43, 260. doi:10.1186/s13046-024-03186-6. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39267107/
6. Shi, Lin, Li, Chen, Gao, Yan, Lu, Yuanan, Liu, Xueqin. 2022. STUB1 activates antiviral response in zebrafish by promoting the expression of RIG-I. In Fish & shellfish immunology, 123, 182-193. doi:10.1016/j.fsi.2022.02.052. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35227882/
7. Mamun, Md Mahfuz Al, Khan, Muhammad Riaz, Zhu, Yifu, Wu, Mian, Song, Xiaoyuan. . Stub1 maintains proteostasis of master transcription factors in embryonic stem cells. In Cell reports, 39, 110919. doi:10.1016/j.celrep.2022.110919. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35675767/