Stathmin蛋白的研究進(jìn)展*

李君山，王慶才

(1. 泰山醫(yī)學(xué)院，山東 泰安 271000；2.泰山醫(yī)學(xué)院附屬泰山醫(yī)院消化內(nèi)一科， 山東 泰安 271000)

Stathmin又稱p17,p18,p19,Op18, 19K,Op18/stathminMetablastin等， 是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的在序列上高度保守的，在細(xì)胞的增殖和分化中十分重要的可溶性微管輔助蛋白，位于核周體,在細(xì)胞周期的不同階段通過(guò)磷酸化和去磷酸化作用對(duì)細(xì)胞微管系統(tǒng)動(dòng)力平衡的調(diào)節(jié)發(fā)揮十分重要的作用，表達(dá)和活性受多種轉(zhuǎn)錄因子和激酶/磷酸化酶的調(diào)控，其表達(dá)和活性異常與細(xì)胞增殖、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育及腫瘤等病理生理過(guò)程密切相關(guān)。成為腫瘤基因治療的一個(gè)新靶點(diǎn)?，F(xiàn)就近年來(lái)研究進(jìn)展綜述如下。

1 Stathmin的分子結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能

1.1 Stathmin的分子結(jié)構(gòu)

Stathmin由149個(gè)氨基酸組成，分子量19kD，pH5.5～6.2。有兩個(gè)不同的亞型α/β。其缺乏穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)。有2個(gè)區(qū)域:一個(gè)是N端的磷酸化區(qū)域,其上有16、25、38及63四個(gè)絲氨酸位點(diǎn)(Ser16,Ser25,Ser38和Ser63 )，另一個(gè)是C端的功能區(qū)域,可以和微管的α/β異源二聚體螯合形成緊密的T2S聚體復(fù)合物從而調(diào)節(jié)微管蛋白的功能。

1.2 生物學(xué)功能

Stathmin的表達(dá)和活性變化與各種病理生理過(guò)程密切相關(guān)。Rubin和Atweh[1]研究顯示細(xì)胞內(nèi)、外有多種細(xì)胞因子、癌基因及抑癌基因表達(dá)產(chǎn)物直接或間接與Stathmin作用。Stathmin是多種細(xì)胞內(nèi)激酶的作用底物,其下游作用靶點(diǎn)則是在細(xì)胞分裂周期中起關(guān)鍵作用的微管蛋白、微管及紡錘體等細(xì)胞器。通過(guò)調(diào)節(jié)微管系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)平衡達(dá)到控制細(xì)胞周期的作用，并以此改變細(xì)胞的生物學(xué)行為，Stathmin可以控制細(xì)胞周期,并以此改變細(xì)胞的增殖、分化、活性等生物學(xué)行為。

Petrovic等[2]研究發(fā)現(xiàn)FoxM1 (TheForkheadboxM1)和Stathmin相互作用促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程，F(xiàn)oxM1調(diào)節(jié)生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)表達(dá)的蛋白激酶Stathmin。Stathmin直接轉(zhuǎn)錄目標(biāo)FoxM1而促進(jìn)細(xì)胞周期的下調(diào)。而SellinME等用兩個(gè)人的細(xì)胞模型系統(tǒng)過(guò)度的調(diào)節(jié)或耗竭Stathmin，沒有發(fā)現(xiàn)任何改變聚合物穩(wěn)定，同時(shí)Stathmin可作為間接調(diào)節(jié)微管蛋白單體聚合物的分割合并與積極的調(diào)節(jié)微管蛋白合成。

Manna等[3]分析了影響Stathmin絲氨酸磷酸化或作用的因素，Stathmin選擇性靶向絲氨酸特定或作用于具體激酶，調(diào)節(jié)微管的功能。Verma等[4]發(fā)現(xiàn)STAT3與Stathmin相互作用控制微動(dòng)態(tài)遷移T細(xì)胞。Stathmin潛在的參與STAT3的，潛在的轉(zhuǎn)錄因子，參與調(diào)解整合誘導(dǎo)T細(xì)胞遷移。

Stathmin蛋白誘導(dǎo)微管不穩(wěn)定的最新機(jī)制,Ni-ethammer等[5]研究被刪除C端和N端的stathmin突變體對(duì)細(xì)胞間期微管和有絲分裂期微管系統(tǒng)的影響,結(jié)果顯示stathmin的N端有關(guān)的災(zāi)難事件促發(fā)作用足以使紡錘體解體，而stathmin的C端參與的作用也足以使細(xì)胞間期的微管失穩(wěn)。

2 Stathmin與疾病的關(guān)系

2.1 Stathmin異常與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和疾病的關(guān)系

Stathmin蛋白在神經(jīng)系統(tǒng)中高表達(dá)，對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育及神經(jīng)節(jié)的形成十分重要。微管與神經(jīng)系統(tǒng)的可塑性密切相關(guān),微管動(dòng)力學(xué)異常可導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)病變。

研究表明精神分裂癥患者額前皮質(zhì)中，磷酸化的Stathmin水平升高，而阿爾茨海默氏病(Alzheimers'disease,AD)病患者腦組織中磷酸化的Stathmin水平下降[6]。Crecelius等[7]通過(guò)驗(yàn)尸分析人類額葉皮層蛋白質(zhì)，Stathmin為退化的三種蛋白質(zhì)之一，證實(shí)了Stathmin蛋白與大腦老化有關(guān)。Martel等[8]研究結(jié)果說(shuō)明，Stathmin對(duì)傳入杏仁核的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)是必需的,并且參與調(diào)節(jié)機(jī)體對(duì)獲得性恐懼的認(rèn)知。

已有研究發(fā)現(xiàn)小兒原始神經(jīng)外胚層腫瘤和室管膜瘤及惡性膠質(zhì)瘤細(xì)胞，Stathmin的高表達(dá)，Gruber等[9]在髓母細(xì)胞瘤證實(shí)Stathmin高表達(dá)，可作為預(yù)測(cè)指標(biāo)之一。LiangXJ等[10]表明抑制stathmin表達(dá)和功能可能限制擴(kuò)散的惡性腦膠質(zhì)瘤擴(kuò)散，并可能有治療效果。

2.2 Stathmin蛋白與腫瘤的關(guān)系

Stathmin蛋白作為細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子在細(xì)胞分化、組織再生與修復(fù)、尤其在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展及表型決定上的重要作用及意義。已有研究表明,stathmin基因高表達(dá)可以作為診斷癌癥的腫瘤標(biāo)志物。Stathmin的高水平表達(dá)可以在白血病、淋巴瘤、前列腺癌、卵巢癌、肺癌、肝癌、食管癌，成骨肉瘤、乳腺癌等多種腫瘤中檢測(cè)到。

Sadowl等[11]研究結(jié)果表明Stathmin存在于各種各樣的內(nèi)分泌腫瘤，在低分化、高增殖腫瘤，包括未分化甲狀腺癌、Merkel細(xì)胞癌、皮膚癌和小細(xì)胞肺癌是高表達(dá)。Stathmin在惡性嗜鉻細(xì)胞瘤可作為一個(gè)可能的診斷標(biāo)記。

Stathmin在多種惡性腫瘤如口腔鱗狀細(xì)胞癌、腺樣囊性癌、惡性間皮細(xì)胞瘤和肺癌中表達(dá)升高，且其表達(dá)水平與腫瘤惡性度和預(yù)后密切相關(guān),可能成為新的腫瘤生物學(xué)標(biāo)記和治療靶點(diǎn)。KOUZUY等[12]在口腔鱗狀細(xì)胞癌中發(fā)現(xiàn)，顯著升高的Stath-min水平與腫瘤的TNM(腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移)分級(jí)、發(fā)展與預(yù)后密切相關(guān)。而LinX等[13]在鼻咽癌細(xì)胞中證實(shí)Stathmin高表達(dá)，并且在癌變過(guò)程起重要作用。

在生殖系統(tǒng)中，McGrogan等[14]研究證實(shí)Stathmin高表達(dá)已成為乳腺癌的預(yù)測(cè)因子，可作為判定紫杉烷類乳腺癌化療療效的指標(biāo)。而SungJH等和SuD等[15]在子宮內(nèi)膜癌和卵巢癌中研究表明，Stathmin表達(dá)了獨(dú)立的預(yù)后價(jià)值，Stathmin高表達(dá)的卵巢癌患者紫杉醇和鉑類化療預(yù)后不良。這一發(fā)現(xiàn)支持Stathmin可能會(huì)干擾紫杉醇治療，導(dǎo)致預(yù)后不良。

在消化系統(tǒng)中，Stathmin蛋白的高水平表達(dá)可能與消化道腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有著重要的相關(guān)性，已有研究表明Stathmin表達(dá)與食管癌、大腸腫瘤、肝癌的分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤浸潤(rùn)深度及TNM分期顯著相關(guān)。WangXQ等[16]在肝癌中證實(shí)p27對(duì)Stathmin的負(fù)性調(diào)節(jié)阻止Stathmin與微管的分離從而干擾細(xì)胞間期微管功能,上調(diào)p27在癌細(xì)胞中的表達(dá)可以抑制Stathmin蛋白促腫瘤細(xì)胞分裂與增殖的功能。表達(dá)上調(diào)提示擴(kuò)散。JiangL等[17]下調(diào)Stathmin所需的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子，可以靶向抑制胰腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。

Belletti等[18]在骨肉瘤中發(fā)現(xiàn)Stathmin活動(dòng)影響肉瘤細(xì)胞形狀、運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)移潛能。Stathmin刺激細(xì)胞運(yùn)動(dòng)中，并通過(guò)細(xì)胞外基質(zhì)增加轉(zhuǎn)移潛能的腫瘤細(xì)胞，誘導(dǎo)的微管穩(wěn)定和賦予更高的侵入潛力，誘導(dǎo)圓形細(xì)胞形狀與變形樣運(yùn)動(dòng)的三維矩可能導(dǎo)致開發(fā)stathmin為目標(biāo)的新的抗癌藥物。

Saldanha等[19]發(fā)現(xiàn)失調(diào)的纖維蛋白溶酶原激活在許多惡性上皮癌中起重要作用，stathmin發(fā)生繼發(fā)性受體抑制導(dǎo)致惡性表型。

隨著更加有效的基因沉默技術(shù)的應(yīng)用及靶向性轉(zhuǎn)錄技術(shù)的發(fā)展，抑制Stathmin基因在惡性細(xì)胞的表達(dá)將具有很重要意義的治療前景。

Mistry等[20]證實(shí)了其設(shè)計(jì)的三錘頭抗stathmin核酶的能力，抗stathmin核酶能夠從白血病細(xì)胞中分離的總RNA混合物中選擇性分離純stathminRNA,并利用腺病毒投遞系統(tǒng)進(jìn)行腫瘤細(xì)胞中抗stathmin核酶的有效基因轉(zhuǎn)移，從而提供了一種新的、有效的腫瘤基因治療形式。Mistry將腺病毒介導(dǎo)的抗Stathmin核酶轉(zhuǎn)染前列腺腫瘤細(xì)胞后證實(shí)，腺病毒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移殺傷Stathmin核酶，能抑制惡性表型的前列腺癌細(xì)胞，基因表達(dá)明顯下降，腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)與增殖明顯抑制，細(xì)胞分裂停滯在G2/M期,并且與它有明顯的劑量依賴性。腺病毒介導(dǎo)抗Stathmin核酶治療聯(lián)合泰素藥物治療可獲得更強(qiáng)有力的抗增殖和抗腫瘤效應(yīng)。LEXF等[21]通過(guò)抗HER2抗體上調(diào)p27Kip1表達(dá)，以劑量依賴的方式減少Op18/stathmin捕獲微管蛋白能力正作為一種治療轉(zhuǎn)移性乳腺癌的前沿療法。

3 結(jié) 語(yǔ)

總之,Stathmin與細(xì)胞增殖、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育及腫瘤等病理生理過(guò)程密切相關(guān)。與多條信號(hào)途徑存在密切聯(lián)系,其表達(dá)和活性異常與多種病理生理過(guò)程密切相關(guān),對(duì)腫瘤細(xì)胞惡性表型的維持、轉(zhuǎn)移與侵犯等也都至關(guān)重要,其在惡型腫瘤細(xì)胞中異常的高表達(dá)對(duì)腫瘤細(xì)胞的增殖與分化具有十分重要的意義。相信隨著研究的不斷深入,我們可以利用相關(guān)基因工程技術(shù)更加高效地抑制stathmin蛋白在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)從而高效干擾腫瘤細(xì)胞的增殖與分化,同時(shí)也可協(xié)同增效一些腫瘤化療藥物的抗腫瘤療效,將為腫瘤的治療開辟一個(gè)新思路。

[1]RubinCI,AtwehGF.Theroleofstathminintheregulationofthecellcycle[J].JCellBiochem, 2004,93(2): 242-250.

[2]PetrovicV,CostaRH,LauLF,etal.FoxM1regulatesgrowthfactor-inducedexpressionofkinase-interactingstathmin(KIS)topromotecellcycleprogression[J].BiolChem， 2008,283(1):453-60.

[3]MannaT,ThrowerDA,HonnappaS,etal.Regulationofmicrotubuledynamicinstabilityinvitrobydifferentiallyphosphorylatedstathmin[J].BiolChem， 2009，284(23):15640-9.

[4]VermaNK,DourlatJ,DaviesAM,etal.STAT3-stathmininteractionscontrolmicrotubuledynamicsinmigratingT-cells[J].BiolChem，2009，284(18):12349-12362.

[5]NiethammerP,BastiaensP,KarsentiE.Stathmin-tubulininter-actiongradientsinmotileandmitoticcells[J].Science, 2004,303(5665): 1862-1866.

[6]TAMMINGACA,SOBELA,CURMIPA,etal.Phosphorylatioofthetubulin-bindingprotein,stathmin,byCdk5andMAPkinsesinthebrain[J].Neurochem, 2006, 99(1): 237-250.

[7]CreceliusA,ArzbergerT,etal.Assessingquantitativepost-mortemchangesinthegraymatterofthehumanfrontalcortexproteomeby2-DDIGE[J].BiolChem, 2009,284(18):12349-62.

[8]MartelG,NishiA,ShumyatskyGP.Stathminrevealsdissociablerolesofthebasolateralamygdalainparentalandsocialbehaviors[J].ProcNatlAcadSciUSA, 2008Sep23,105(38):14620-5.

[9]Gruber-OlipitzM,KangSU,JohnJP,etal.Neurotrophin3/TrkC-regulatedproteinsinthehumanmedulloblastomacelllineDAOY[J].Electrophoresis,2009,30(3):540-549.

[10]LiangXJ,ChoiY,SackettDL,etal.Nitrosoureasinhibitthestathmin-mediatedmigrationandinvasionofmalignantgliomacells[J].CancerRes,2008,68(13):5267-72.

[11]SadowPM,RumillaKM,EricksonLA,etal.Stathminexpressioninpheochromocytomas,paragangliomas,andinotherendocrinetumors[J].EndocrPathol, 2008，19(2):97-103.

[12]KOUZUY,UZAWAK.Overexpressionofstathmininoralsqua-mous-cellcarcinoma:correlationwithtumorprogressionandpoorprognosis[J].BrJCancer, 2006, 94(5): 717-72.

[13]LinX,LiuS,LuoX.EBV-encodedLMP1regulatesOp18/stathminsignalingpathwaybycdc2mediationinnasopharyngealcarcinomacells[J].Cancer,2009, 124(5):1020-7.

[14]McGroganBT,GilmartinB,CarneyDN,etal.Taxanes,microtubulesandchemoresistantbreastcancer[J].BiochimBiophysActa,2008,1785(2):96-132.

[15]SuD,SmithSM,PretiM,etal.Stathminandtubulinexpressionandsurvivalofovariancancerpatientsreceivingplatinumtreatmentwithandwithoutpaclitaxel[J].Cancer, 2009J，115(11):2453-2463.

[16]WangXQ,LuiEL,CaiQ，etal.p27Kip1promotesmigrationofmetastatichepatocellularcarcinomacells[J].TumourBiol,2008,29(4):217-23.

[17]JiangL,ChenY,ChanCY,etal.Down-regulationofstathminisrequiredforTGF-betainducibleearlygene1inducedgrowthinhibitionofpancreaticcancercells[J].CancerLett,2009,274(1):101-8.

[18]BellettiB,NicolosoMS,SchiappacassiM,etal.Stathminactivityinfluencessarcomacellshape,motility,andmetastaticpotential[J].MolBiolCell,2008, 19(5):2003-13.

[19]SaldanhaRG,XuN,MolloyMP,etal.Differentialproteomeexpressionassociatedwithurokinaseplasminogenactivatorreceptor(uPAR)suppressioninmalignantepithelialcancer[J].ProteomeRes,2008，7(11):4792-806.

[20]MistrySJ,AtwehGF.Therapeuticinteractionsbetweenstathmininhibitionandchemotherapeuticagentsinprostatecancer[J].MolCancerTher,2006，5(12):3248-57.

[21]LEXF,PRUEFERF,BASTRCJr.HER2-targetingantibodiesmodulatethecycline-dependentkinaseinhibitorp27Kip1viamultiplesignalingpathways[J].CellCycle,2005,4(1):87-95.