1.泛素结合系统是致癌信号通路的重要治疗靶标
泛素结合酶 E2 家族中的 UbcH10，又称周期蛋白选择性泛素载体蛋白 E2-C，是肿瘤相关的泛素结合酶，在多种恶性肿瘤中过度表达，自然成为抗肿瘤靶标之一。Wagner等报道，抑制 UbcH10 的过表达和基因扩增是肿瘤的潜在治疗方法。研究者采用siRNA 选择性沉默 UbcH10 转录导致 UbcH10 表达减少，结果显示能明显抑制肿瘤细胞但正常细胞增殖却不受影响。当结合 DR5/TRAIL 受体拮抗剂时，针对 UbcH10 转录的siRNA 增强了对肿瘤细胞的杀伤力，而不杀伤增殖中的原代人上皮细胞或成纤维细胞。Berlingieri 等发现通过 RNA 干扰封闭 UbcH10 的蛋白质合成能抑制卵巢癌细胞的生长。研究还发现，在大肠癌组织中 UbcH10 的表达明显高于非癌组织，而且它还与肿瘤分化程度和淋巴结转移相关。在体外实验中，UbcH10 能促进细胞增殖和肿瘤的侵袭，但通过 RNA 干扰封闭 UbcH10 的蛋白质合成能明显抑制细胞的增殖和降低肿瘤细胞的侵袭转移力。UbcH10 可能是一个新的肿瘤标志物，为大肠癌的治疗提供了一个新方案，在大肠癌的诊断和预后判定上也有非常重要价值。针对 UbcH10 的干扰和抑制可能成为一种新型的临床分子靶点抗癌药物。
E3 与肿瘤的相关性很大程度上是因为它们能导致癌基因或肿瘤抑制物降解。目前研究得比较清楚的是环状 E3 连接酶 HDM2(human double minute2)，HDM2 蛋白是肿瘤抑制蛋白 p53 蛋白的负调节蛋白，它同时也是能调控细胞周期的多亚基 SCF 连接酶的负40调节蛋白。针对 E3 的活性位点、或针对它们与底物间的特异性相互作用来开发出副作用小的高选择性药物，HDM2 蛋白自然成了首选药物靶标。如果使 HDM2 失活，就能够激活 p53 通路，导致细胞周期停滞、细胞凋亡。另一个药物靶标是 SKP2 蛋白，它是SCF 连接酶复合体中的底物特异性亚基，如果在细胞周期抑制蛋白 p27 表达水平较低的肿瘤细胞中的 SKP2 蛋白失活，可能也会起到一定的抑癌效果。但在一些肿瘤中，反而应该提高 E3 的活性，可这要比抑制它们的活性困难得多。如在高表达 c-Myc 或 cyclin E蛋白的肿瘤患者体内使用 Fbxw7 激动剂，就会促进上述这些癌基因产物降解;而促进VHL 连接酶的活性也能够使 HIF1α 失稳，抑制肿瘤血管的形成。近 10 年来，一直在寻求 E3 连接酶的抑制剂或激动剂，也开发出了能特异性抑制 HDM2 蛋白 E3 连接酶活性的小分子抑制剂，不过还没有一种药物在临床上表现出抗癌效果。用 HLI98 抑制剂来治疗肿瘤的作用机理就是激活了 p53 信号通路，诱导细胞发生凋亡。但这些药物的生物效价差，同时还有与 p53 无关的脱靶效应，其中最成功的是 Nutlins，该药物能针对 HDM2蛋白的沟槽(groove)结构，而该沟槽结构正是 HDM2 蛋白与 p53 蛋白相结合的部位。
但 Nutlins 药物只针对表达野生型 p53 蛋白的肿瘤细胞起作用，而对表达突变型 p53 蛋白或不表达 p53 蛋白的肿瘤细胞则无效。
还有一条开发泛素连接酶抑制剂的策略，那就是找到一种能与连接酶底物蛋白相结合的物质，从而阻止其被泛素化。以 p53 蛋白为例，发现一种名为 RITA 的小分子化合物能够与 p53 蛋白的 N 末端相结合，使得细胞生长停滞。不过 RITA 并不是通过特异性抑制 p53 蛋白与 HMD2 蛋白间的相互作用来起作用的，它还能影响好几个能与 p53 蛋白相结合的其它蛋白，而这些蛋白都能通过不同于泛素修饰途径的方法来抑制 p53 蛋白。去泛素化酶是致癌或抑癌 E3 连接酶的直接抑制物，也可作为抗癌治疗的靶标。其中最有望取得成功的是核去泛素化酶(nuclear DUB)，包括 USP1、USP28 和 USP44，它们都与癌症的发生和发展有关。USP1 蛋白通过抑制范康尼贫血互补基团 D2 蛋白(FANCD2)和 PCNA 蛋白的单泛素化作用调控 DNA 修复检查点。USP28 蛋白在结肠癌、乳腺癌患者体内都过量表达，它通过抑制 SCF–Fbxw7 连接酶的泛素化活性来稳定cyclin E1 蛋白和 c-Myc 蛋白。而 USP44 蛋白则能够通过去除 Cdc20 蛋白的泛素化修饰作用来对抗细胞分裂后期促进蛋白 APC/C 的活性，防止纺锤体检查点过早失效。
其它与肿瘤相关的去泛素化酶还能调控 NF-κB 信号通路。泛素连接酶以及去泛素化酶都参与了 NF-κB 的调控，它们可能同处于一个复合体中，甚至共同位于一条多肽链上。正因为如此，它们才能更有效地对 NF-κB 信号通路进行动态调控。这种泛素连接酶与去泛素化酶之间 “亲密关系”最为经典的范例非 A20 蛋白莫属。A20 蛋白的 OUT 结构域具有去泛素化酶活性，而 A20 蛋白的锌指结构具有 E3 连接酶的活性。A20 蛋白能催化 RIP蛋白和 NEMO 蛋白等底物蛋白上第 63 位赖氨酸位点去泛素化，也能促进靶蛋白的第 48位赖氨酸位点与泛素蛋白连接，继而靶蛋白被蛋白酶体降解。
另一种名为 CYLD 的去泛素化酶也能调控 NF-κB 信号通路。CYLD 蛋白见于一种皮肤肿瘤—圆柱瘤病的患者体内，由一种抑癌基因的突变体所编码。CYLD 蛋白在其 C末端含有一个泛素蛋白水解酶结构域，该结构域能将连接在靶蛋白第 63 位赖氨酸残基上的多聚泛素蛋白修饰物水解掉，这些靶蛋白中有许多都参与了细胞因子诱导的 NF-κB信号通路调控。在人体皮肤癌以及肾脏肿瘤、肝脏肿瘤以及宫颈肿瘤等患者体内都发现CYLD 蛋白的表达量下降，甚至被抑制，这说明 CYLD 蛋白具有普遍的抑癌作用。对敲除了 CYLD 基因的小鼠进行研究发现，BCL3 蛋白是 CYLD 蛋白的重要底物，BCL3 蛋白对于圆柱瘤病相关肿瘤的发生发展具有极其重要的作用。BCL3 蛋白是一种转录辅助激活因子，它在胞质中处于失活状态，经多泛素蛋白修饰后活化进入核内，随后与NF-κB1 蛋白或 NF-κB2 蛋白一起启动转录复合体，促进有助细胞增殖的靶基因表达。
对去泛素化酶进行更深入研究，将有助于开发出去泛素化酶抑制剂并将其作为抗癌药物。已证实，针对泛素蛋白 C 末端水解酶(UCH-L1)的小分子抑制剂具有治疗肺癌的作用。虽然这一成功案例证明，去泛素化酶抑制剂具有美好的前景，但是要将它真正应用到临床，还有很多问题需要克服。
2. 针对肿瘤细胞的蛋白酶体
蛋白酶体抑制剂通过抑制蛋白酶体的活性，阻断其对细胞蛋白的降解，以此来抑制肿瘤细胞生长，促进肿瘤细胞凋亡。蛋白酶体抑制剂在体外可诱导多种肿瘤细胞的凋亡，为人类开发新的抗肿瘤药物提供了新的思路。蛋白酶体抑制剂对肿瘤细胞和正常细胞引起的反应是不相同的，它作用于正常细胞常常会造成细胞周期阻滞，而在快速增殖的肿瘤细胞则更容易诱发凋亡。
硼替佐米的成功带动了一大批蛋白酶体抑制剂的研发，比如 PR-171(carfilzomib)、NPI-0052 和 CEP-18770 等。目前各种蛋白酶体抑制剂作用机制以及作用靶点各不相同，比如有针对 20S 蛋白酶体糜蛋白酶活性位点的、针对 20S 蛋白酶体胰蛋白酶活性位点的以及针对 20S 蛋白酶体半胱天冬酶活性位点等。作用机制也分为可逆性的抑制与不可逆性的结合或共价修饰等。我们需要开发针对更多种底物、生物利用度更高、毒性更低的蛋白酶体抑制剂。argyrinA 就是这样一种新型的蛋白酶体抑制剂，它是在筛选能稳定细胞周期抑制蛋白 p27Kip1的复合物时发现的，因此其抗癌活性必须依赖 p27Kip1蛋白的正常表达，如果缺乏 p27Kip1蛋白，那么 argyrinA 也就不能起到抗癌作用。
癌霉素(Gankyrin)是一个近年发现的癌蛋白，是 19S 颗粒的组分之一，可以与细胞周期蛋白依赖性激酶 CDK4 紧密结合。19S 颗粒的 Rpt3 亚基可特异地、不稳定地结合Gankyrin，形成一个 19S 调控复合体，加速体内 pRB 的磷酸化，增强 pRB 通过蛋白酶体降解;还与 p53 的一个主要 E3 酶 MDM2 结合，提高 MDM2 的活性，利于 p53 的多聚泛素化并被 26S 蛋白酶体降解。癌霉素的过表达使 pRB 和 p53 通过泛素-蛋白酶体通路的降解增强，表达下降。
在肝癌等一些类型的肿瘤细胞发现中 Gankyrin 过表达，它能够拮抗致 DNA 损伤物质所诱发的细胞凋亡。Gankyrin 水平的下调能够诱导野生型 p53 基因的肿瘤细胞凋亡。在肿瘤生物学中，抑癌基因 Rb 与 p53 发挥核心作用，这两条通路失活是形成肿瘤的重要条件。所以说，作为 Rb 和 p53 共同的负调节物，Gankyrin 很有可能会成为肿瘤治疗的靶点。
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