翻譯控制腫瘤蛋白功能的研究進展

顏培娥，何先弟

翻譯控制腫瘤蛋白(translationally controlled tumor protein，TCTP)是一類廣泛存在于真核生物中、在序列上高度保守且有很高同源性的高表達蛋白質(zhì)，又被稱為P21、P23、Q23、組胺釋放因子(histamine releasing factor，HRF)和Fortilin。TCTP并非僅在腫瘤細胞中表達，Johansson等[1-2]證實，TCTP在細胞質(zhì)和細胞核均有分布，Susini等[3-4]研究發(fā)現(xiàn)，TCTP可轉(zhuǎn)移至線粒體膜上，由此可確定其亞細胞定位。TCTP在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平均可受到調(diào)節(jié)。關(guān)于TCTP的翻譯調(diào)節(jié)機制，目前主要有兩種解釋：一是真核起始因子4E(eIF4E)的活性影響TCTP mRNA的翻譯，同時其磷酸化和過表達，也有利于TCTP的合成[5]。二是TCTP的mRNA具有形成強二級結(jié)構(gòu)的潛力，能激活雙鏈RNA依賴的蛋白激酶(dsRNA dependent protein kinase，PKR)，同時活化的PKR又抑制TCTP mRNA的表達[6]。Kim等[7-8]通過比較發(fā)現(xiàn)，TCTP通過分子間二硫鍵形成二聚體之后比全長單體TCTP有更強的細胞因子釋放活性，隨后又發(fā)現(xiàn)TCTP二聚體結(jié)合肽(dTBP2)可能結(jié)合于TCTP之間的區(qū)域，對TCTP二聚體有更高的結(jié)合力。Kashiwakura等[9]也證明TCTP二聚體形式對其生物學(xué)活性非常重要。

TCTP的廣泛表達、高度保守和高度同源性，也從一個側(cè)面說明了其生物學(xué)功能的重要性。以往大量研究發(fā)現(xiàn)，TCTP并不是一種單一的腫瘤相關(guān)蛋白，而是一種多功能的蛋白質(zhì)，但目前TCTP的生物學(xué)功能還不完全明確。本文將TCTP的作用主要歸納為以下幾個方面：調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、抗細胞凋亡、參與應(yīng)激反應(yīng)、調(diào)節(jié)細胞生長增殖和分化、腫瘤逆轉(zhuǎn)等，并參與寄生蟲和真菌感染和糖尿病的發(fā)展。

1　調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)

TCTP是一種免疫球蛋白E(IgE)依賴的組胺釋放因子，可引起嗜堿性粒細胞釋放組胺。除組胺外，TCTP還可刺激白介素(IL)-1、IL-4、IL-6、IL-8和IL-13等分泌，并可促進嗜酸性粒細胞的趨化和B細胞的活化。Yeh等[10]也證明，在轉(zhuǎn)基因小鼠中TCTP的過量表達可使巨噬細胞增多，并加重過敏及哮喘反應(yīng)。幼鼠鼻中滴入TCTP可導(dǎo)致肺中炎癥細胞增多，且TCTP和IgE可激活肥大細胞[9]，提示TCTP可能作用于炎癥的反應(yīng)階段。Qiu等[11]用脂多糖(LPS)刺激鱸魚后，其頭、腎、脾、肝中的TCTP表達上調(diào)。Choi等[12]通過體內(nèi)外研究證明質(zhì)子泵抑制劑可減少TCTP的分泌，繼而減少炎癥細胞的浸潤而發(fā)揮抗炎作用。因此，TCTP在炎癥反應(yīng)和過敏性疾病中起著非常重要的作用。

2　抗凋亡作用

TCTP能夠與B細胞淋巴瘤/白血病-2基因(Bcl-2)家族蛋白相互作用，包括具有抗凋亡活性的Mcl-1及Bcl-xL和促凋亡活性的Bax。Liu等[13]研究表明，TCTP過表達可增強腫瘤細胞中Mcl-1的穩(wěn)定性，而用siRNA干擾TCTP表達可導(dǎo)致Mcl-1不穩(wěn)定，TCTP可能通過干擾Mcl-1泛素依賴的蛋白酶體降解途徑調(diào)節(jié)Mcl-1的穩(wěn)定。另有研究證實，TCTP 通過其N末端區(qū)域和Bcl-xL的BH3結(jié)構(gòu)域相互作用，阻止Bcl-xl磷酸化來抑制細胞的凋亡[14]。Susini等[3]發(fā)現(xiàn)，TCTP通過嵌入線粒體膜抑制Bax的二聚體化，進而抑制線粒體的損傷而起到抗凋亡作用。

含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(caspase)家族和細胞凋亡的關(guān)系密切，其中caspase-8和casepase-3被認(rèn)為是凋亡的起始者和執(zhí)行者，TCTP抗凋亡作用同樣和caspase有關(guān)。Jeong等[15]發(fā)現(xiàn)，TCTP能結(jié)合并作用于促凋亡因子轉(zhuǎn)化生長因子β誘導(dǎo)基因22(TGF-βstimulated clone 22，TSC-22)而使之失去穩(wěn)定性，從而阻止其介導(dǎo)的caspase-3依賴的凋亡途徑。用siRNA干擾前列腺癌細胞TCTP，發(fā)現(xiàn)細胞凋亡增加且細胞內(nèi)caspase-8/3增加[16]。

Ca2+從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的釋放及其胞漿中的濃度均和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的細胞凋亡有關(guān)。Graidist等[17]研究發(fā)現(xiàn)，TCTP中谷氨酸(Glu)58和Glu 60在結(jié)合Ca2+中起關(guān)鍵作用。TCTP表達缺失的細胞受毒胡蘿卜素刺激后，胞質(zhì)Ca2+顯著上升，誘導(dǎo)細胞發(fā)生凋亡；而野生型細胞TCTP與Ca2+結(jié)合后，阻斷毒胡蘿卜素誘導(dǎo)的Ca2+依賴的細胞凋亡。Bommer等[5]也有類似發(fā)現(xiàn)，TCTP可阻止棕櫚和毒胡蘿卜素誘導(dǎo)的胰腺癌β細胞凋亡。

p53主要通過兩條途徑誘導(dǎo)細胞凋亡：p53作為轉(zhuǎn)錄因子，促進細胞凋亡的靶基因的表達上調(diào)，并通過凋亡蛋白參與內(nèi)源和外源凋亡途徑；另一方面，胞漿中的p53能轉(zhuǎn)位到線粒體，激活內(nèi)源性的線粒體途徑，促進凋亡。Rho等[18]在肺癌細胞系人肺腺癌細胞(A549)細胞中過表達TCTP能夠降低由p53介導(dǎo)的細胞凋亡，而利用siRNA干擾TCTP的表達則增加了細胞的凋亡，這與TCTP能夠促進p53的降解有關(guān)。

Fas及其配體FasL是近年來研究得較為深入的有關(guān)細胞凋亡的膜表面分子，兩者相互作用是細胞凋亡的主要途徑之一，對維持機體正常免疫功能十分重要。Yan等[19]通過研究證明，TCTP可抑制Fas介導(dǎo)的調(diào)節(jié)性T細胞凋亡。

3　參與應(yīng)激反應(yīng)

TCTP屬于應(yīng)激相關(guān)蛋白，因為其在多種應(yīng)激條件下的表達可被高度調(diào)節(jié)。熱休克后，細胞中TCTP表達高度升高[20]，并可結(jié)合多種變性蛋白[21]，從而保護自身免受熱傷害。因此，TCTP是一種具有分子伴侶活性的熱休克蛋白。細胞在缺氧情況下TCTP水平上升[22]。氧化應(yīng)激同樣可以促進TCTP的釋放，如用H2O2刺激人支氣管上皮細胞[23]。Gnanasekar等[24]認(rèn)為，TCTP是一種抗氧化蛋白，其抗氧化作用的關(guān)鍵是位于蛋白中央的3個半胱氨酸。另有研究將蚯蚓分別置于含鎘、鉛和鋅的土壤中，TCTP上升4倍以上，而置于含銅的土壤中則上升335倍[25]。在鈾硝酸鹽引起的急性腎衰竭小鼠模型中，TCTP表達也高度上調(diào)[26]。這些表明TCTP與重金屬刺激有關(guān)。

4　調(diào)節(jié)細胞生長、增殖和分化

細胞中TCTP水平過高可導(dǎo)致細胞生長緩慢和形態(tài)改變[27]，TCTP基因敲除小鼠的胚胎細胞數(shù)目明顯減少[28]，均說明TCTP 具有生長相關(guān)功能。

Jacek等[29]證實TCTP在有絲分裂紡錘體兩極水平較高，而在翻譯后可在細胞質(zhì)中被部分降解，因此TCTP可作為紡錘體蛋白參與細胞增殖的調(diào)節(jié)。擬南芥TCTP可以彌補果蠅TCTP功能缺失造成的細胞增殖缺陷；同樣擬南芥TCTP抑制后也可用果蠅TCTP代替其行使功能。所以TCTP是動植物中一個保守的有絲分裂相關(guān)因子[30]。Johansson等[1，31]發(fā)現(xiàn)，磷酸化核仁蛋白-翻譯控制腫瘤蛋白復(fù)合物(Ncl-P/Tpt1)和翻譯控制腫瘤蛋白-核磷蛋白1復(fù)合物(Tpt1-Npm1)在有絲分裂過程中達到頂峰。TCTP與細胞分裂增殖有關(guān)。

骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)2和BMP4可以誘導(dǎo)未分化的間質(zhì)干細胞分化為脂肪細胞，而經(jīng)BMP2和BMP4處理后間質(zhì)干細胞TCTP的表達水平明顯增加，利用siRNA下調(diào)TCTP的表達則可抑制此分化過程[32]。另一研究表明，體細胞中TCTP mRNA水平比胚胎干細胞高2～4倍；小鼠多能干細胞過表達的TCTP通過作用于Oct4的Sf1而下調(diào)其表達，同時也降低了干細胞的全能性，TCTP通過其氨基酸N端以劑量-時間依賴性方式抑制Oct4啟動子的活性；而以siRNA抑制TCTP表達后，Oct4的表達增加[2]。因此，TCTP 在細胞分化的過程中發(fā)揮了重要作用。

5　腫瘤標(biāo)記、進展及逆轉(zhuǎn)

TCTP在許多腫瘤細胞中高度表達。其中，肺癌患者血清和人類肺癌細胞培養(yǎng)基中的TCTP含量均高于正常對照組，Kim等[33]提出TCTP可作為備選肺癌標(biāo)記物。

Ma等[34]發(fā)現(xiàn)，TCTP水平表達降低后，結(jié)腸癌細胞在體內(nèi)外的增殖、遷移也會被抑制，所以TCTP可能在腺癌的進展中發(fā)揮作用。Tuynder等[35]在腫瘤逆轉(zhuǎn)實驗中發(fā)現(xiàn)，TCTP基因信號在腫瘤細胞U937中是逆轉(zhuǎn)株US4.2細胞的124倍。通過siRNA干擾TCTP表達，可抑制腫瘤的惡性表型及細胞重組。自然狀態(tài)下腫瘤逆轉(zhuǎn)的發(fā)生率僅為10-6，而抑制TCTP的表達后，則提高到了30%[36]。TCTP在逆轉(zhuǎn)的腫瘤細胞中表達下調(diào)，使其有望成為腫瘤逆轉(zhuǎn)的靶標(biāo)或化療藥物的靶點。

6　寄生蟲及真菌感染

在多種寄生蟲如血吸蟲、絲蟲和瘧原蟲體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)TCTP。小鼠感染血吸蟲9周后可在其血清中發(fā)現(xiàn)TCTP抗體，提示TCTP可能是血吸蟲病進展的一個重要因素[37]。TCTP可以與抗瘧藥青蒿素直接結(jié)合，并且TCTP高表達的瘧原蟲對青蒿素的抗性較大。

足分枝菌病以癌性水腫為特點，其病原菌為杜拉分支桿菌。此真菌最具特色的免疫抗原為TCTP，TCTP抗體水平與病灶大小及病程進展密切相關(guān)。因此TCTP可作為杜拉分枝桿菌第一個單分子疫苗候選[38]。

7　糖尿病相關(guān)

TCTP可抑制調(diào)節(jié)性T細胞的凋亡、幫助調(diào)節(jié)性T細胞逃避胸腺的負(fù)性選擇作用并降低胰腺TNF-α的表達，從而抑制自身免疫性糖尿病的發(fā)展[19]。Diraison等[4]用葡萄糖刺激胰腺β細胞后，TCTP表達上調(diào)；而用siRNA使TCTP表達下降后，β細胞活性增加，所以葡萄糖調(diào)節(jié)TCTP的表達可能是高糖血癥引起胰腺β細胞損傷的機制。

8　小結(jié)

TCTP結(jié)構(gòu)具有高度保守性和同源性，其表達調(diào)控可在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平，并受多種因素的影響。TCTP生物學(xué)功能的多樣性和復(fù)雜性，引起了研究人員越來越多的關(guān)注。目前，國外對TCTP的研究較多，但國內(nèi)研究較少且多數(shù)關(guān)于腫瘤方面。盡管現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對TCTP有了一定的認(rèn)識，但對其具體的生物學(xué)功能、其潛在的藥用和應(yīng)用價值值得進一步探究。

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