突变型p53促进肿瘤发生新机制—抑制天然免疫信号

染色体非整倍性是癌症的特征之一，在驱动肿瘤细胞进化过程中发挥着重要作用。值得注意的是，一般情况下，染色体不稳定会引起微核的形成，而微核极易破裂并将DNA释放到细胞质中【1】。泄漏进胞质中的DNA可被DNA结合蛋白环GMP-AMP合酶（cGAS）识别，进而触发天然免疫信号和I型干扰素（IFN）的产生。从机制上来说，DNA可促进cGAS的同源二聚化和第二信使环GMP-AMP（cGAMP）的合成，这种cGAMP分子随后被内质网内的干扰素基因刺激因子（STING）识别，然后转移到内质网-高尔基体中间隔室（ERGIC）以招募TANK结合激酶1（TBK1）和IFN调节因子3（IRF3）。IRF3与STING和TBK1形成三聚体复合物，然后被TBK1磷酸化，使其同源二聚化并转运到细胞核以调节基因表达；IRF3也可转运到线粒体中，通过与Bax相互作用促进孔的形成，诱导细胞凋亡。可以说三聚体STING-TBK1-IRF3复合物的形成是IRF3激活及下游信号转导的先决条件。这种天然免疫信号通路通过细胞自主和非细胞自主的信号通路在抑制肿瘤发展中起关键作用，从而引起免疫细胞介导的肿瘤抑制【2-4】。

众所周知，癌细胞具有高水平的细胞质DNA，这导致了cGAS/STING通路的组成性（尽管仍然是可诱导的）“基础”激活。而不同的是，cGAS/STING通路被证明能促进基因不稳定细胞的转移，但是在这种情况下IRF3并没有被激活【5, 6】。那么在肿瘤细胞中，尽管存在细胞质DNA，但cGAS/STING向IRF3传递的信号是如何断开的呢？

TP53是一个经典的重要的肿瘤抑制基因，其DNA结合域的错义突变往往导致其抑癌活性失活，同时产生一种具有功能获得性活性的致癌突变型p53（mtp53）蛋白。mtp53的存在被证明与染色体不稳定性增加密切相关，可导致肿瘤抑制基因的丢失和癌基因的扩增。有报道称，mtp53与头颈癌和胃癌中免疫细胞的缺失或减少有关。那么mtp53是否与上述问题有关呢？

2021年2月4日，来自美国纽约州立大学石溪分校的Luis A. Martinez团队在Cancer Cell杂志上在线发表题为“Mutant p53 suppresses innate immune signaling to promote tumorigenesis”的文章，报道了一种突变型p53通过抑制细胞自主和非自主信号以促进癌细胞存活和逃避肿瘤免疫监控的新机制，即突变型p53通过与TBK1相互作用抑制cGAS/STING胞浆DNA传感通路的下游信号，导致I型干扰素应答的减弱，并通过免疫逃逸促进肿瘤生长。

突变型p53（mtp53）与天然免疫信号通路之间有着怎样的关系呢？首先，研究人员利用shRNA敲低细胞中的mtp53或在无p53的细胞中过表达mtp53，均证实mtp53可以阻断天然免疫信号通路的活性。同时，将外源性鲱鱼睾丸DNA（HT-DNA）导入细胞后发现mtp53可以干扰配体介导的STING/TBK1/IRF3通路的激活，而由该通路激活所诱导的I型IFN（IFNB1）的表达也受到mtp53的影响。除了cGAMP之外，其他几种模式识别受体（PRR）-配体蛋白所诱导的TBK1的激活也可被mtp53所阻断。进一步地实验发现，mtp53阻碍了STING/TBK1/IRF3通路激活后IRF3的核定位，并且mtp53可抑制HT-DNA诱导的依赖于IRF3的细胞凋亡，由此表明对于p53突变的细胞而言，其无法对cGAS/STING/TBK1/IRF3通路的激活产生细胞固有的反应。

已知IRF3应对细胞质DNA的磷酸化反应需要STING-TBK1-IRF3三聚体复合物的形成。那么mtp53是否能阻断TBK1底物的磷酸化呢？答案是肯定的。在细胞中转染了带STING和IRF3的TBK1可引起三个蛋白的磷酸化，但这可被mtp53所抑制。可以说，mtp53干扰了TBK1，从而阻断了其对IRF3的信号。那么这个过程是如何发生的呢？实验结果发现不同类型的p53突变体均可以与TBK1相互作用，而野生型p53则无法与之结合。mtp53的诱导表达明显阻断了TBK1、STING和IRF3三者之间的相互作用。进一步地，研究人员还发现mtp53破坏了IRF3同源二聚复合体的形成。由此表明mtp53与TBK1的相互作用阻碍了三聚体TBK1-STING-IRF3复合物的形成，从而阻止了TBK1和IRF3的激活。

在肿瘤微环境中，TBK1/STING/IRF3通路向免疫细胞发出肿瘤细胞存在的信号，从而以非细胞自主的方式发挥作用。那么mtp53是否调节免疫细胞浸润并影响肿瘤生长呢？研究人员用表达了mtp53的细胞构建小鼠成瘤模型，发现mtp53只有在免疫系统完整的宿主体内才表现出促进肿瘤生长和新生血管生成的功能获得性活性，而体外实验和免疫缺陷鼠成瘤实验均不影响肿瘤的生长，由此表明mtp53肿瘤生长优势的增加并非由于其内在的增殖优势，细胞外部信号才是这些差异的基础。而随后的结果也表明mtp53在体内抑制了IRF3的激活和IFNB1的产生。

此外，研究人员评估了mtp53对肿瘤微环境中免疫浸润的调节，结果显示，mtp53通过减少抗肿瘤反应的关键介质（CD8 和NK细胞）的肿瘤浸润和促进免疫细胞（M2巨噬细胞）的表型改变（极化）来促进促肿瘤微环境，为肿瘤生长提供支持，而这是通过阻断IFNB1的产生所致。随后，研究人员发现，虽然有研究证实mtp53敲低的细胞在免疫缺陷鼠身上的成瘤效果不受影响，但是在免疫系统完整的小鼠中，mtp53的敲低明显抑制了肿瘤的生长，且免疫细胞的招募出现了改变，由此证明mtp53可以通过逃避免疫监视促进肿瘤发生，而这与TBK1的重新激活相关。mtp53可以通过抑制TBK1来抑制细胞非自主天然免疫信号，而恢复TBK1信号可以逆转mtp53促进致瘤微环境的能力。

综上所述，本研究利用多种细胞系和方法证实了mtp53的功能获得性活性可以拮抗天然免疫信号通路，提出了一种mtp53破坏STING/TBK1/IRF3通路的细胞内在（凋亡）和外在（免疫调节）的抗肿瘤活性的机制，提示p53的状态可以成为相关药物的临床治疗的新的评价指标。

原文链接https:///10.1016/j.ccell.2021.01.003

制版人：琪酱

参考文献

1. Hatch, E.M., Fischer, A.H., Deerinck, T.J., and Hetzer, M.W. (2013). Catastrophic nuclear envelope collapse in cancer cell micronuclei. Cell 154, 47–60.

2. Sun, L., Wu, J., Du, F., Chen, X., and Chen, Z.J. (2013). Cyclic GMP-AMP synthase is a cytosolic DNA sensor that activates the type I interferon pathway. Science339, 786–791.

3. Ishikawa, H., Ma, Z., and Barber, G.N. (2009). STING regulates intracellular DNA-mediated, type I interferon-dependent innate immunity. Nature 461, 788–792.

4. Woo, S.R., Fuertes, M.B., Corrales, L., Spranger, S., Furdyna, M.J., Leung, M.Y., Duggan, R., Wang, Y., Barber, G.N., Fitzgerald, K.A., et al. (2014). STING-dependent cytosolic DNA sensing mediates innate immune recognition of immunogenic tumors. Immunity 41, 830–842.

5. Bakhoum, S.F., and Cantley, L.C. (2018). The multifaceted role of chromosomal instability in cancer and its microenvironment. Cell 174, 1347–1360.

6. Bakhoum, S.F., Ngo, B., Laughney, A.M., Cavallo, J.A., Murphy, C.J., Ly, P., Shah, P., Sriram, R.K., Watkins, T.B.K., Taunk, N.K., et al. (2018). Chromosomal instability drives metastasis through a cytosolic DNA response. Nature 553, 467–472.