《Cancer and Metastasis Reviews》:Recent advances in etiology and treatment of von Hippel-Lindau Disease (VHLD)
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von Hippel-Lindau病(VHLD)是一种罕见的常染色体显性遗传病,发病率约为1/35,000。总体而言,携带VHL肿瘤抑制基因遗传性突变的个体易患多种癌症,包括高频率的透明细胞肾细胞癌(ccRCC)、胰腺神经内分泌肿瘤和血管母细胞瘤,以及良性囊性
von Hippel-Lindau病(VHLD)是一种罕见的常染色体显性遗传病,发病率约为1/35,000。总体而言,携带VHL肿瘤抑制基因遗传性突变的个体易患多种癌症,包括高频率的透明细胞肾细胞癌(ccRCC)、胰腺神经内分泌肿瘤和血管母细胞瘤,以及良性囊性病变和其他癌症。每种病理状况的风险程度取决于遗传性胚系突变的位置和严重程度,以及被破坏的特定VHL蛋白相互作用和功能。VHL蛋白的核心功能是作为E3连接酶复合物的靶向亚基,其蛋白质降解活性基于与延伸蛋白(ELOB、ELOC)、Cullin 2(CUL2)和RBX1的相互作用。对于ccRCC和一些其他癌症,VHL依赖性的关键底物——转录因子缺氧诱导因子α(HIF-1α和HIF-2α)降解的缺失,以及HIF依赖性转录本的上调,对于促进肿瘤形成至关重要。因此,诸如HIF信号抑制剂贝组替凡(belzutifan)等药物已成为治疗易患ccRCC的VHLD患者的有前景的临床药物。然而,VHL缺失的其他生物学后果独立于HIFα降解,在某些情况下独立于VHL泛素连接酶活性。VHL的非经典活性包括调节微管稳定性、有丝分裂进程和纤毛形成,以及细胞外基质(ECM)的形成;目前尚不清楚这些活性的破坏在多大程度上导致VHLD。本综述简要更新了关于VHLD发病机制、VHL结构和蛋白质相互作用与VHLD相关表型谱的关系,以及VHLD患者当前和拟议的癌症形成治疗、预防和拦截的文献。
1 引言:von Hippel-Lindau病(VHLD)的发病机制
VHLD是一种罕见的常染色体显性遗传病,发病率约为1/35,000,由VHL肿瘤抑制基因的胚系突变引起。当第二个拷贝体细胞失活时,个体易患多种肿瘤,以透明细胞肾细胞癌(ccRCC)最常见,其次为胰腺神经内分泌肿瘤、血管母细胞瘤等。突变类型决定表型:1型VHLD以ccRCC和血管母细胞瘤高风险为特征,而2型VHLD则与嗜铬细胞瘤等相关。错义突变的位置影响VHL蛋白(pVHL)相互作用和疾病谱。VHL体细胞突变也见于大多数散发性ccRCC。
1.1 VHL的经典功能:通过缺氧诱导因子(HIF)调控增殖、代谢和血管生成
VHL作为Skp1-cullin-F-box(SCF-2)E3泛素连接酶复合物的靶向亚基,介导缺氧诱导因子(HIF-1α和HIF-2α)的泛素化降解。在常氧条件下,HIFα被脯氨酰羟化后与pVHL结合,进而被降解;缺氧时HIFα积累,激活下游基因如VEGFA、GLUT-1、uPAR、PAI1、CCND1和TGFα,促进血管生成、代谢重编程和肿瘤侵袭。HIF-2α在VHL缺失时尤其重要,驱动脂质代谢重编程。饱和诱变研究显示VHL突变与HIF调控能力丧失密切相关,强调了HIF降解在侵袭性癌症形成中的关键作用。
1.2 VHL、HIF与延伸蛋白的结构-功能关系
VHL基因编码pVHL30和pVHL19两种亚型,后者缺失N端1-53残基。结构分析显示pVHL包含β-结构域(残基63-154)和α-结构域(残基155-192),与延伸蛋白B/C(ELOB/ELOC)形成复合物,并招募Cullin 2(CUL2)和RBX1。HIFα的羟化脯氨酸肽段(如HIF-1α的Pro564)结合于β-结构域的凹槽,关键残基包括W88、Y98、S111、H115和W117。突变破坏此结合导致HIFα积累。
1.3 靶向HIF信号治疗VHL相关病理
早期抗VEGF/VEGFR药物(如抗体和小分子抑制剂)虽有效,但副作用(如伤口愈合缺陷、高血压)限制其长期用于VHLD预防。HIF-2α抑制剂贝组替凡(belzutifan)已获批用于VHLD相关ccRCC,临床试验显示客观缓解率达49%-67%,且对其他VHLD相关病变(如血管母细胞瘤、胰腺病变)有效。第二代抑制剂卡达替凡(casdatifan)在临床前和早期临床中显示潜力,35%的难治性转移性ccRCC患者获得客观缓解,但副作用包括贫血和缺氧。生物标志物(如血清促红细胞生成素水平、HIF-2α依赖转录特征)研究正在进行。
1.4 VHL的其他生物学活动和HIF非依赖功能
1.4.1 VHL对细胞周期中微管的调控
VHL结合微管并稳定其网络,依赖GSK3β磷酸化。VHL定位于有丝分裂纺锤体,防止微管解聚。2A型VHLD相关突变丧失此功能,导致纺锤体定向异常、染色体不稳定和纤毛丢失。VHL缺失还引起胞质分裂失败和初级纤毛丢失,影响细胞极性和囊泡形成。
1.4.2 VHL信号与细胞周期调控
VHL缺失降低有丝分裂检查点抑制剂MAD2的表达,升高MPS1表达,并转录上调AURKA及其伴侣HEF1/NEDD9。AURKA是VHL直接底物,其升高促进纤毛丢失和囊泡形成。
1.4.3 VHL信号与抗细胞死亡
VHL通过非HIF依赖机制调控细胞存活:直接结合并抑制AKT(需脯氨酰羟化),抑制NF-κB活性(通过CARD9和ZHX2),并结合EGLN3羟化的BIM-EL促进其降解。2C型VHLD突变(如L188V)丧失与BIM-EL结合能力,导致神经细胞存活增加。此外,VHL还促进纤维连接蛋白基质(ECM)组装,影响细胞存活和迁移。
1.4.4 VHL与表观遗传调控
VHL结合H3K9甲基转移酶SETDB1并促进其降解,缺氧或VHL缺失导致SETDB1升高,抑制转座子表达。VHL还靶向METTL3/METTL14