水生所百人計劃JBC發表新成果

　　FBXO32 (MAFbx/Atrogin-1)是一種E3泛素連接酶，在肌萎縮中是顯著上調的。雖然一些數據支持，FBXO32可能在腫瘤發生過程中起重要作用，但是FBXO32在腫瘤發生中的分子機制，一直知之甚少。最近，中科院水生生物研究所“百人計劃”肖武漢研究員帶領的一項研究，闡釋了FBXO32的功能，并凸顯了它在腫瘤發生過程中的作用，相關研究結果發表在五月五日的國際知名期刊《Journal of Biological Chemistry》。

　　本文通訊作者肖武漢研究員，早年畢業于武漢大學生物系，1997年在中科院水生生物研究所獲博士學位，1998年至2003年在美國西北大學從事博士后研究，2003年至2005年在美國西北大學醫學院任研究助理教授，2005年至今在中科院水生生物研究所任研究員，2006年入選中科院“百人計劃”。主要研究方向為：低氧信號傳導及其分子調控機制；魚類耐低氧的遺傳基礎；腫瘤相關基因的功能、分子調控與表觀遺傳調控。曾在Cancer Res、Oncogene、JBC、PLOS ONE、Development、Molecular and Cellular Biology等知名期刊發表論文多篇。

　　FBXO32（又名MAFbx或Atrogin-1），最初被鑒定為肌萎縮所必需的一個肌肉特異性基因。FBXO32被確定為一個肌肉特異性E3泛素連接酶，因為它含有F-box結構域。這是E3連接酶的一個特征，功能是作為SCF（SKP1、cullin、F-box 蛋白）泛素連接酶復合體的一個組件。FBXO32缺乏富含亮氨酸的重復序列（LRR）或WD40重復序列，但卻包含有一類II PDZ結構域，其與靶蛋白C端的特定序列相互作用。此外，FBXO32也包含兩個核定位信號，這表明它可能靶定轉錄因子或其他核蛋白質用于泛素化。

　　作為一個泛素E3連接酶，FBXO32已被證明可靶定幾種蛋白質用于蛋白酶體的降解。在骨骼肌中，FBXO32兩個最廣為人知的靶標是起始因子 eiF3-f和生肌調節因子MyoD。除了在肌萎縮中靶定介導FBXO32功能的蛋白質之外，FBXO32還靶定MKPK磷酸酶-1（MKP-1）用于蛋白酶體降解，并可能參與缺血/再灌注誘導的心肌細胞凋亡。

　　一些證據表明，FBXO32也可能在腫瘤發生過程中發揮重要的作用。FBXO32的表達水平與卵巢癌細胞系中FBXO32啟動子的甲基化狀態密切相關。FBXO32在卵巢癌細胞中的恢復可抑制體外集落形成，以及無胸腺裸鼠中的移植瘤生長。此外，具有更高FBXO32啟動子甲基化的患者，往往有較短的無進展生存期。這表明FBXO32具有腫瘤抑制作用。此外，在食管鱗狀細胞癌中，FBXO32的表達下降。EZH2通過抑制FBXO32支持肺泡橫紋肌肉瘤的生存，但是， FBXO32的上調是肌萎縮所致癌癥惡病質的一個標志。因此，FBXO32基因在腫瘤發生中的作用尚不清楚，其根本機制尚不清楚。

　　c-Myc是一個短命蛋白和一個典型的致癌基因，在多個步驟受到調控。c-Myc在細胞中退化最突出的一種機制是通過泛素-蛋白酶體途徑（UPS）。作為RING-FINGER結構域泛素連接酶復合物的一個組成部分，Fbw7是研究最充分的 SCF型E3泛素連接酶，用以介導c-Myc降解。FBW7基因可識別蘇氨酸58（T58）上的磷酸化c-Myc，它是由糖原合成酶激酶3（GSK3）介導的。另一個RING-FINGER E3連接酶——Skp2，被識別為c-Myc基因氨基端（MBII）以及HLH-LZ 基序（氨基酸367-439）上的一個保守序列元素。它能促進其泛素化和降解，導致c-Myc基因轉錄活性的增強。第三個RING-FINGER E3連接酶——β-TrCP，與c-Myc基因的氨基端結合，并使用UbcH5泛素結合酶（E2），在c-Myc上形成異型核分裂的聚泛素鏈。這增強了 c-Myc蛋白的穩定性。

　　重要的是，在饑餓處理過程中，FBXO32的表達模式與c-Myc表達呈負相關。血清刺激可直接誘導c-Myc的表達，但是在細胞周期任一點去除生長因子，可導致c-Myc的表達下調。相比之下，IGF-1可通過PI3K/Akt/FOXO通路抑制FBXO32的轉錄，并阻斷地塞米松誘導的肌萎縮；食物剝奪可增加FBXO32表達，并導致快速的肌萎縮。此外，激活FOXO3a可導致c-Myc的大幅減少。

　　鑒于FBXO32是FOXO3a的直接靶標，該研究小組試圖確定FBXO32是否參與了c-Myc的降解。在這項研究中，研究人員將c-Myc確定為FBXO32 E3泛素連接酶的一個基質。FBXO32可靶定c-Myc用于泛素化，并通過蛋白酶體途徑進行降解。c-Myc在T58和S62上的磷酸化作用，對于 FBXO32誘導c-Myc降解，是可有可無的。賴氨酸326在c-Myc的突變，可降低c-Myc泛素化，并阻止FBXO32誘導的c-Myc降解。此外，FBXO32的過度表達可抑制c-Myc活性，并抑制細胞的生長，但是敲除FBXO32，可增強c-Myc活性并促進細胞生長。

　　最后，研究人員還發現，FBXO32是c-Myc的一個直接下游靶標，從而凸顯了c-Myc和FBXO32之間存在一個負反饋調節回路。因此，FBXO32可能通過靶定c-Myc而起作用。總之，這項工作解釋了FBXO32的功能，并強調了其在腫瘤發生過程中的作用機制。