Skp2在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中作用的研究進展

陶雪梅 綜述，張國梁 審校

（天津醫(yī)科大學(xué)一中心臨床學(xué)院消化內(nèi)科，天津市第一中心醫(yī)院消化內(nèi)科，天津300192）

隨著分子生物學(xué)的研究進展，腫瘤已被認為是一個多基因多信號通路參與調(diào)節(jié)的復(fù)雜的分子過程，以細胞增長和增殖失控為特征，表現(xiàn)為細胞周期調(diào)控的紊亂。細胞周期調(diào)定點以G1/S期調(diào)控檢測點最為重要，正調(diào)控因子可促進細胞通過調(diào)定點，而負調(diào)控因子則抑制細胞通過調(diào)定點，S期激酶相關(guān)蛋白 2（S-phaseassociated kinaseprotein 2，Skp2）可通過泛素蛋白酶體途徑降解磷酸化的p27kip1從而促使細胞進入S期，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。本文對Skp2的生物學(xué)作用及其在惡性腫瘤中發(fā)生、發(fā)展的最新進展進行綜述。

1 Skp2的發(fā)現(xiàn)和結(jié)構(gòu)

Skp2最初由Zhang等[1]從人的成纖維細胞中克隆出來，發(fā)現(xiàn)其能與S期激酶cyclin A-CDK2相互作用，且主要存在于惡變細胞的S期，故命名為S期激酶相關(guān)蛋白2（Skp2）。Skp2基因定位于人染色體5p13，全長31962bp，其基因編碼的蛋白產(chǎn)物由436個氨基酸殘基構(gòu)成，分子質(zhì)量為45 ku，因此也有人稱之為P45蛋白。

2 Skp2的生物學(xué)作用

2.1 Skp2參與細胞周期進展 Skp2作為F-box蛋白家族成員之一，是細胞進入S期的重要調(diào)控蛋白，Skp2的表達水平在G0~G1非常低，在G1~S期開始出現(xiàn)，在S~G2期升高，在M期則快速下降，Skp2參與細胞周期進展主要通過泛素化降解途徑起作用。p27kip1是重要的細胞周期負性調(diào)控因子，細胞由靜止?fàn)顟B(tài)進入增殖狀態(tài)需要p27kip1的降解；在G1/S轉(zhuǎn)化過程中，cyclin E/A-CDK2的活化[2]是進入S期的必要因素，而cyclin E/A-CDK2的活化主要通過泛素蛋白酶降解途徑，其作用于磷酸化的p27kip1，在cyclin E/A-CDK2蛋白激酶作用下p27kip1蛋白在187位蘇氨酸（Thr187）[3]磷酸化，被泛素蛋白酶體復(fù)合物（SCF復(fù)合體）的底物識別亞基Skp2特異性識別，與Skp2的亮氨酸結(jié)構(gòu)域（LRR）結(jié)合，進入泛素化蛋白酶水解途徑降解，從而解除對cyclin-CDK的抑制作用，促進細胞通過R點及G1~S期的進程，快速調(diào)控細胞周期，調(diào)節(jié)細胞DNA的合成。

2.2 Skp2參與細胞衰老過程 細胞衰老可以作為一種重要的腫瘤抑制機制，癌基因或抑癌基因丟失引起的衰老，多數(shù)取決于誘導(dǎo)的p19Arf-p53通路。但是Lin等[4]通過提取野生型與Skp2-/-小鼠的成纖維細胞進行研究表明小鼠Skp2的失活驅(qū)動衰老機制并不依賴于p19Arf-p53通路及DNA損傷的激活，而是取決于p27kip1、p21和ATF4的表達上調(diào)，Skp2的失活所驅(qū)動的衰老信號同時也抑制了體內(nèi)致癌信號的激活；此外，在人的p53-和PTEN-的PC3前列腺癌細胞中，使用Skp2-SCF復(fù)合體中cullin1的抑制劑MLN4924，抑制了腫瘤生長，觸發(fā)了細胞衰老，表明Skp2可能參與細胞衰老過程。

2.3 Skp2參與DNA損傷修復(fù)作用 Mre11/Rad50/NBS1（MRN）復(fù)合體在用于檢測DNA損傷中起重要作用，它能夠招募活化的ATM到損傷的DNA灶。ATM是一種失調(diào)性毛細管擴張癥突變激酶，具有控制基因組的穩(wěn)定性和同源重組修復(fù)的作用。Wu等[5]發(fā)現(xiàn)在DNA損傷時，Skp2主要通過與MRN復(fù)合體中的NBS1蛋白相互作用，觸發(fā)K63級聯(lián)的NBS1蛋白泛素化，從而促進ATM激活，然后將激活的ATM招募到損傷的DNA灶，進行同源重組修復(fù)；而Skp2缺失則導(dǎo)致同源重組修復(fù)的缺陷，增加了IR的靈敏度。因此，Skp2的E3連接酶通過激活A(yù)TM，啟動了基因的同源重組修復(fù)，參與了DNA損傷修復(fù)作用。

2.4 Skp2參與細胞凋亡過程 Skp2可能通過pRB腫瘤抑制因子調(diào)控細胞凋亡，pRB和Skp2相互作用，并阻斷Skp2和p27kip1結(jié)合，而研究表明[6]敲除pRB可以克服在Skp2基因沉默時誘導(dǎo)的細胞凋亡，提示pRB-p27kip1途徑的活化可能與Skp2介導(dǎo)的細胞增殖與凋亡有關(guān)。Skp2還可能通過降解FOXO1調(diào)控細胞凋亡過程[7]，F(xiàn)OXO1屬于叉頭轉(zhuǎn)錄因子家族的一種，這是一類DNA結(jié)合區(qū)具有翼狀螺旋結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)控細胞周期的運轉(zhuǎn)及凋亡。在AKT介導(dǎo)下的FOXO1在Ser256位點進行磷酸化，而后Skp2誘導(dǎo)FOXO1的泛素化和降解，從而參與細胞的凋亡。

2.5 Skp2具有致癌活性的功能 大量研究表明Skp2在多種惡性腫瘤中過度表達，包括淋巴瘤、前列腺癌、大腸癌、黑色素瘤、鼻咽癌、胰腺癌、乳腺癌，提示Skp2可能成為腫瘤診斷的預(yù)測因子，具有致癌活性[8]；其次Skp2在評估腫瘤惡性程度上具有一定的價值，例如Skp2的過度表達與肝癌組織學(xué)分級有關(guān)聯(lián)[9]；此外，高表達的Skp2與口腔鱗狀細胞癌、胰腺癌、胃癌、前列腺癌的轉(zhuǎn)移有關(guān)；Skp2的表達也一直被視為乳腺癌、黑色素瘤、鼻咽癌預(yù)后的生物標(biāo)志物。因此，推斷Skp2過表達可能是某些腫瘤的致癌機制。

2.6 Skp2參與細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)控及轉(zhuǎn)錄調(diào)控 轉(zhuǎn)錄因子E2F-1[10]是細胞周期的重要調(diào)控因子，研究表明E2F-1能與Skp2緊密結(jié)合相互作用，引導(dǎo)泛素化降解途徑；實驗證實若阻斷Skp2與E2F-1的相互作用可使E2F-1的泛素化程度減弱，表明Skp2參與E2F-1對細胞周期的調(diào)控。此外，Myc作為一種癌蛋白轉(zhuǎn)錄因子，與細胞的生長、分化、增殖和腫瘤的發(fā)生相關(guān)，Bretones等[11]發(fā)現(xiàn)Skp2不僅參與了Myc的蛋白泛素化降解，也是Myc轉(zhuǎn)錄活性的刺激因子，同時Myc協(xié)同Skp2誘導(dǎo)S期的轉(zhuǎn)變，促進細胞進入S期，而Myc誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄也依賴Skp2。提示Skp2可能參與細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)控及轉(zhuǎn)錄調(diào)控。

2.7 Skp2促進血管平滑肌細胞增殖及內(nèi)膜增厚 在血管損傷時，Skp2對新生血管內(nèi)膜的生成起到非常重要的作用，Wu等[12]通過對小鼠頸總動脈結(jié)扎28 d后，發(fā)現(xiàn)Skp2-/-的小鼠內(nèi)膜增生厚度明顯小于Skp2+/+的小鼠；在對腺病毒介導(dǎo)的球囊損傷頸動脈的大鼠模型中，發(fā)現(xiàn)DN-Skp2組中p27kip1表達增加且抑制血管平滑肌細胞增殖及內(nèi)膜增厚；在腺病毒介導(dǎo)的結(jié)扎頸動脈的野生型大鼠模型中，發(fā)現(xiàn)Skp2蛋白大量表達并伴有p27kip1水平下降，且血管平滑肌細胞增殖明顯，提示Skp2可能是促進體內(nèi)損傷的血管平滑肌細胞增殖和內(nèi)膜增厚的獨立因子。

2.8 Skp2參與激素與受體信號機制的調(diào)控 細胞核受體-雌激素受體α（ERα）能夠調(diào)控靶細胞中雌激素的水平，它的缺失是對激素治療不敏感的乳腺腫瘤的一個標(biāo)志。Bhatt等[13]的研究發(fā)現(xiàn)由ERα在Ser-294位點的磷酸化是由SCF復(fù)合物完成的，通過p38MAPK介導(dǎo)的Skp2在絲氨酸64位點磷酸化激活了Skp2的E3連接酶，激活后的E3連接酶與SCF復(fù)合物中的Cul7、Rbx1結(jié)合介導(dǎo)ERα磷酸化，p38MAPK是Skp2與ERα結(jié)合所必需的；基因敲除Skp2或抑制p38MAPK通路，則可恢復(fù)功能性ERα蛋白的表達及其控制細胞增殖的功能，為乳腺腫瘤的治療提供了線索。

3 Skp2在細胞周期中的泛素蛋白酶體途徑

Cyclin A-CDK2相關(guān)蛋白 P19skp1又被稱為Skp1，F(xiàn)-box蛋白通過其結(jié)構(gòu)域 CDC4與 Skp1、CDC53構(gòu)成了一個多蛋白復(fù)合體，即E3泛素連接酶[14]，而CDC53來自多基因家族，即Cullins家族。Skp2作為F-box蛋白家族的一個成員，與Skp1、Cullins、Roc1/Rbx1一起構(gòu)成了Skpl-Cullins-F-box(SCF)復(fù)合體[15]，即泛素連接酶復(fù)合體，完成泛素化降解過程中E3泛素連接酶必須參與的作用，在細胞周期的進展中具有重要意義。

F-box亞基特異性地識別底物后并與之結(jié)合[16]，在泛素激活酶（E1）、泛素結(jié)合酶（E2）、泛素連接酶（E3）等酶的催化作用下，底物分子與泛素分子結(jié)合，形成泛素-底物蛋白的復(fù)合體，然后泛素-底物蛋白復(fù)合體進26S蛋白酶體的催化中心，最后在26S蛋白酶體內(nèi)被降解為短肽，底物蛋白最終經(jīng)泛素蛋白酶體途徑被泛素化降解，釋放出泛素蛋白。

Skp2作為一種F-box蛋白，通過泛素蛋白酶降解途徑(ubiquitin proteasome pathway）降解泛素化的蛋白質(zhì)，對蛋白底物起著特異識別作用，從而嚴(yán)格調(diào)控細胞周期的有序進行。目前發(fā)現(xiàn)[17]E2F、cyclin D1、cyclin E、cyclin A、cyclin B、p57kip2、p1302Rb、CDC25B、p27kip1、p21waf1及p53等都是通過Skp2依賴性泛素蛋白酶體途徑進行降解。這些底物主要在cyclin A-CDK2的參與下進行Ser-130磷酸化，在輔助蛋白CKS1作用下進入泛素化降解途徑。目前研究較多的是Skp2-p27kip1通路，p27kip1的活動主要依靠泛素蛋白酶體途徑，p27kip1羧基端的Thr-187先被CDK2磷酸化[3]，然后通過SCF復(fù)合體中的Skp2的LRR結(jié)構(gòu)域結(jié)合，進而經(jīng)過泛素活化酶E1、泛素結(jié)合酶E2及泛素連接酶E3等一系列催化步驟快速降解p27kip1，激活cyclin A/E-CDK2途徑，促進細胞進入S期，調(diào)節(jié)細胞復(fù)制過程。Skp2降解p27kip1在細胞周期的G0~G1期是在胞漿中，而在細胞增殖的G2~S期則是在細胞核中。

后來學(xué)者的大量研究表明Skp2過度表達可促進p27kip1的降解，低水平表達的p27kip1在不同的惡性腫瘤中有較差的預(yù)后，而在這些低表達p27kip1的惡性腫瘤中，相反大多可以檢測到高表達的Skp2，揭示了二者之間的負性關(guān)系。p27kip1作為Skp2作用的底物，在許多惡性腫瘤中可以檢測到二者的異常表達，且二者呈負相關(guān)。因此，Skp2-p27kip1通路與腫瘤的關(guān)系也越來越受到重視。

4 Skp2與人類惡性腫瘤的關(guān)系

研究表明在大量人類惡性腫瘤中，Skp2表達明顯升高，而p27kip1表達降低，二者呈負相關(guān)。Hashimoto等[18]運用免疫組化對74例肝內(nèi)膽管癌患者進行研究，發(fā)現(xiàn)Skp2與p27kip1呈明顯負相關(guān)（P=0.016），且高表達Skp2的患者預(yù)后較差。Liang等[19]對157例食管鱗狀細胞癌患者進行了研究，免疫組化結(jié)果發(fā)現(xiàn)Skp2呈過表達，且其表達與腫瘤的TNM分期、分化程度及預(yù)后相關(guān)，Skp2低表達的患者中預(yù)后較好，實驗證明Skp2可能作為食管鱗癌預(yù)后的獨立預(yù)測因子。Chen等[20]在結(jié)腸癌中用免疫組化的方法測定Skp2和p27kip1的表達，發(fā)現(xiàn)在Skp2表達增高的組織中p27kip1的表達水平降低，在p27kip1表達增高的組織中Skp2的表達水平降低，二者具有明顯的負相關(guān)性(P<0.005)，提示在結(jié)腸癌組織中Skp2過表達是導(dǎo)致p27kip1降低的原因。Shi等[21]研究了乳腺癌患者，發(fā)現(xiàn)Skp2和p27kip1的表達呈負相關(guān)，并且Skp2和腫瘤分化程度（P<0.005）及預(yù)后（P<0.05）相關(guān)，表達越高的患者分化程度越低，預(yù)后越差，提示二者在評估乳腺癌惡性程度及預(yù)后方面起到一定的作用。Uddin等[22]在156例卵巢上皮癌中用免疫組化法研究發(fā)現(xiàn)Skp2高表達（P<0.005），p27kip1低表達，二者呈負相關(guān)。

但也有報道二者之間并不相關(guān)，Drobnjak等[23]采用免疫組化研究了行前列腺癌根治術(shù)的162例美籍非洲人的前列腺標(biāo)本時發(fā)現(xiàn)，Skp2與p27kip1的表達差異無統(tǒng)計學(xué)意義，提示在前列腺癌中Skp2的過表達并不是p27kip1降解的充分條件，尚有其他途徑參與其降解過程，說明Skp2-p27kip1通路在不同腫瘤發(fā)病機制中的作用及意義并不相同，這與腫瘤產(chǎn)生的多協(xié)同學(xué)說相一致。

5 展望

Skp2是SCF復(fù)合物中的一種F-box蛋白，在惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，它主要通過泛素蛋白酶體途徑降解p27kip1，并與p27kip1呈負相關(guān)。因此，檢測Skp2的表達對評估腫瘤的惡性程度及預(yù)后有積極意義，從基因水平對治愈惡性腫瘤提供了一條途徑，但在不同器官、不同病理類型中的意義并不相同，且Skp2能否成為獨立的預(yù)警因子，還有待進一步研究。

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