水生所百人计划JBC发表新成果

　　FBXO32 (MAFbx/Atrogin-1)是一种E3泛素连接酶，在肌萎缩中是显著上调的。虽然一些数据支持，FBXO32可能在肿瘤发生过程中起重要作用，但是FBXO32在肿瘤发生中的分子机制，一直知之甚少。最近，中科院水生生物研究所“百人计划”肖武汉研究员带领的一项研究，阐释了FBXO32的功能，并凸显了它在肿瘤发生过程中的作用，相关研究结果发表在五月五日的国际知名期刊《Journal of Biological Chemistry》。

　　本文通讯作者肖武汉研究员，早年毕业于武汉大学生物系，1997年在中科院水生生物研究所获博士学位，1998年至2003年在美国西北大学从事博士后研究，2003年至2005年在美国西北大学医学院任研究助理教授，2005年至今在中科院水生生物研究所任研究员，2006年入选中科院“百人计划”。主要研究方向为：低氧信号传导及其分子调控机制；鱼类耐低氧的遗传基础；肿瘤相关基因的功能、分子调控与表观遗传调控。曾在Cancer Res、Oncogene、JBC、PLOS ONE、Development、Molecular and Cellular Biology等知名期刊发表论文多篇。

　　FBXO32（又名MAFbx或Atrogin-1），最初被鉴定为肌萎缩所必需的一个肌肉特异性基因。FBXO32被确定为一个肌肉特异性E3泛素连接酶，因为它含有F-box结构域。这是E3连接酶的一个特征，功能是作为SCF（SKP1、cullin、F-box 蛋白）泛素连接酶复合体的一个组件。FBXO32缺乏富含亮氨酸的重复序列（LRR）或WD40重复序列，但却包含有一类II PDZ结构域，其与靶蛋白C端的特定序列相互作用。此外，FBXO32也包含两个核定位信号，这表明它可能靶定转录因子或其他核蛋白质用于泛素化。

　　作为一个泛素E3连接酶，FBXO32已被证明可靶定几种蛋白质用于蛋白酶体的降解。在骨骼肌中，FBXO32两个最广为人知的靶标是起始因子 eiF3-f和生肌调节因子MyoD。除了在肌萎缩中靶定介导FBXO32功能的蛋白质之外，FBXO32还靶定MKPK磷酸酶-1（MKP-1）用于蛋白酶体降解，并可能参与缺血/再灌注诱导的心肌细胞凋亡。

　　一些证据表明，FBXO32也可能在肿瘤发生过程中发挥重要的作用。FBXO32的表达水平与卵巢癌细胞系中FBXO32启动子的甲基化状态密切相关。FBXO32在卵巢癌细胞中的恢复可抑制体外集落形成，以及无胸腺裸鼠中的移植瘤生长。此外，具有更高FBXO32启动子甲基化的患者，往往有较短的无进展生存期。这表明FBXO32具有肿瘤抑制作用。此外，在食管鳞状细胞癌中，FBXO32的表达下降。EZH2通过抑制FBXO32支持肺泡横纹肌肉瘤的生存，但是， FBXO32的上调是肌萎缩所致癌症恶病质的一个标志。因此，FBXO32基因在肿瘤发生中的作用尚不清楚，其根本机制尚不清楚。

　　c-Myc是一个短命蛋白和一个典型的致癌基因，在多个步骤受到调控。c-Myc在细胞中退化最突出的一种机制是通过泛素-蛋白酶体途径（UPS）。作为RING-FINGER结构域泛素连接酶复合物的一个组成部分，Fbw7是研究最充分的 SCF型E3泛素连接酶，用以介导c-Myc降解。FBW7基因可识别苏氨酸58（T58）上的磷酸化c-Myc，它是由糖原合成酶激酶3（GSK3）介导的。另一个RING-FINGER E3连接酶——Skp2，被识别为c-Myc基因氨基端（MBII）以及HLH-LZ 基序（氨基酸367-439）上的一个保守序列元素。它能促进其泛素化和降解，导致c-Myc基因转录活性的增强。第三个RING-FINGER E3连接酶——β-TrCP，与c-Myc基因的氨基端结合，并使用UbcH5泛素结合酶（E2），在c-Myc上形成异型核分裂的聚泛素链。这增强了 c-Myc蛋白的稳定性。

　　重要的是，在饥饿处理过程中，FBXO32的表达模式与c-Myc表达呈负相关。血清刺激可直接诱导c-Myc的表达，但是在细胞周期任一点去除生长因子，可导致c-Myc的表达下调。相比之下，IGF-1可通过PI3K/Akt/FOXO通路抑制FBXO32的转录，并阻断地塞米松诱导的肌萎缩；食物剥夺可增加FBXO32表达，并导致快速的肌萎缩。此外，激活FOXO3a可导致c-Myc的大幅减少。

　　鉴于FBXO32是FOXO3a的直接靶标，该研究小组试图确定FBXO32是否参与了c-Myc的降解。在这项研究中，研究人员将c-Myc确定为FBXO32 E3泛素连接酶的一个基质。FBXO32可靶定c-Myc用于泛素化，并通过蛋白酶体途径进行降解。c-Myc在T58和S62上的磷酸化作用，对于 FBXO32诱导c-Myc降解，是可有可无的。赖氨酸326在c-Myc的突变，可降低c-Myc泛素化，并阻止FBXO32诱导的c-Myc降解。此外，FBXO32的过度表达可抑制c-Myc活性，并抑制细胞的生长，但是敲除FBXO32，可增强c-Myc活性并促进细胞生长。

　　最后，研究人员还发现，FBXO32是c-Myc的一个直接下游靶标，从而凸显了c-Myc和FBXO32之间存在一个负反馈调节回路。因此，FBXO32可能通过靶定c-Myc而起作用。总之，这项工作解释了FBXO32的功能，并强调了其在肿瘤发生过程中的作用机制。