熱休克蛋白90與腫瘤的研究進(jìn)展

陳美霓，許靜洪，趙菊梅，王愛紅，魏曉麗

(延安大學(xué)醫(yī)學(xué)院實驗中心，陜西延安716000)

熱休克蛋白90與腫瘤的研究進(jìn)展

陳美霓，許靜洪，趙菊梅，王愛紅，魏曉麗

(延安大學(xué)醫(yī)學(xué)院實驗中心，陜西延安716000)

熱休克蛋白(Heat Shock Protein，HSP)是主要作為分子伴侶參與蛋白質(zhì)的合成、折疊，維持細(xì)胞的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和保護(hù)細(xì)胞免受損傷等重要生物學(xué)功能的一種蛋白質(zhì)。HSP90在維持分子伴侶結(jié)構(gòu)、調(diào)控細(xì)胞周期及凋亡、協(xié)調(diào)激素信號傳遞、促進(jìn)創(chuàng)面愈合方面發(fā)揮重要作用。并且HSP90在腫瘤的發(fā)生和演進(jìn)中也發(fā)揮重要的作用。近年來，HSP90抑制劑針對惡性腫瘤進(jìn)行相關(guān)研究，在分子靶向治療方面取得一定的成果，但在臨床應(yīng)用還需進(jìn)一步的研究。本文以熱休克蛋白90為靶標(biāo)對腫瘤的相互關(guān)系研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

熱休克蛋白90；腫瘤；研究進(jìn)展

熱休克蛋白(HSP)是當(dāng)有機體受到環(huán)境中病毒感染、化學(xué)、物理、缺氧、精神等刺激時，就會誘導(dǎo)產(chǎn)生的一種高度保守蛋白，主要作為分子伴侶參與蛋白質(zhì)的合成、積聚、折疊、裝配、運輸和降解，來保護(hù)有機體自身。根據(jù)同源程度和分子量的大小，熱休克蛋白共分為五類，分別為大分子熱休克蛋白(100～110 KD)，HSP90(83～93KD)，HSP70(66～78KD)，HSP60以及小分子熱休克蛋白(15～30KD)。近年來研究表明，HSP90在多種腫瘤組織中呈過表達(dá)，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有著密切關(guān)系，本文將對HSP90與腫瘤最新研究進(jìn)展作一簡述。

1 HSP90的結(jié)構(gòu)特性

目前已報道的Hsp90的分子量約為83～90 kda，含有732個氨基酸，家族成員有Hsp90α、Hsp9β、Hsp83、Hsp84、Hsp86、HtpG、Grp94/gp96、TRAP1及Hsp90N[1]。人類HSP90根據(jù)是否含有豐富的谷氨酰胺片段分為Hsp90α和Hsp90β兩類，分別由730和724個氨基酸組成，其同源性為84%。HSP90主要以α-α和β-β同源二聚體存在，每個同源二聚體由2個單體存在，每個單體包括三個高度保守的結(jié)構(gòu)域：N端三磷酸腺苷結(jié)合域、中間結(jié)構(gòu)域、C末端二聚化結(jié)構(gòu)域[2]。N端三磷酸腺苷結(jié)合域與ATP競爭性結(jié)合，并與之產(chǎn)生相互作用；中間結(jié)構(gòu)域主要由大、小中間域組成，是核定位信號和效應(yīng)蛋白的結(jié)合位點；C末端二聚化結(jié)構(gòu)域包含一個核苷酸二級結(jié)合位點，可以增強兩個HSP90n端結(jié)構(gòu)域的弱互相作用[3]。

2 HSP90的功能

熱休克蛋白90主要功能有：(1)分子伴侶，HSP90作為分子伴侶，需要ATP的結(jié)合和水解，與ATP/ADP結(jié)合的狀態(tài)不同導(dǎo)致其調(diào)節(jié)作用也不同。當(dāng)HSP90與ATP結(jié)合，HSP90與P23、P50Cdc37形成的伴侶復(fù)合物可以穩(wěn)定HSP90底物蛋白的活性；當(dāng)HSP90與ADP結(jié)合，HSP90與HSP70、P60Hop形成的伴侶復(fù)合物可以促進(jìn)底物蛋白泛素化并經(jīng)蛋白酶體通路降解[4]；(2)細(xì)胞周期調(diào)控，HSP90可以從正負(fù)兩反面調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂，在熱休克或有絲分裂期核膜解體時，HSP90家族中的一種蛋白由胞質(zhì)轉(zhuǎn)向核內(nèi)，可與變性的Rb蛋白結(jié)合，重新折疊成天然結(jié)構(gòu)，促進(jìn)細(xì)胞分裂[5]，HSP90還可以與負(fù)調(diào)控M期的Weel蛋白激酶結(jié)合，并維持其穩(wěn)定性抑制可磷酸化cdc2的活性；(3)細(xì)胞凋亡調(diào)控，HSP90通過阻斷Apaf-1寡聚化導(dǎo)致凋亡體不能形成；還可以通過維持RIP的穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)AKT激酶，影響NF-kb的活性，介入阻斷TNF誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡；可以穩(wěn)定促進(jìn)凋亡的JNK及p38上游激酶MLK3蛋白的活性;參與PI3K/AKT抗凋亡信號通路的調(diào)節(jié)[6]；(4)協(xié)調(diào)激素信號傳遞，HSP90與游離類固醇激素(雌激素、黃體酮、糖皮質(zhì)激素等)受體結(jié)合才能夠維持激素的穩(wěn)定和無活性狀態(tài)[5]；(5)促進(jìn)慢性難愈性創(chuàng)面愈合[7]。

3 HSP90與腫瘤

研究報道，HSP90在非小細(xì)胞肺癌[8]、胃癌[9]、肝癌[10]、垂體腺瘤[11]、乳腺癌[12]等中高表達(dá)，并與腫瘤分級、分期及預(yù)后密切相關(guān)，HSP90的高表達(dá)預(yù)示著腫瘤的惡性程度高和預(yù)后不良。

3.1 HSP90在腫瘤發(fā)生中的作用機制

HSP90是一種高度保守的在生物界普遍存在有特殊分子伴侶功能的蛋白。HSP90具有調(diào)節(jié)下游服務(wù)蛋白的穩(wěn)定性[13]。HSP90還參與多重信號通路的調(diào)控以及細(xì)胞周期進(jìn)程，在致癌信號的傳導(dǎo)、血管的新生、抗細(xì)胞凋亡以及腫瘤轉(zhuǎn)移等方面有著重要的作用[14]。近幾年，HSP90成為腫瘤分子靶向治療的新靶點，抑制HSP90可以消耗下游服務(wù)蛋白以及影響致癌的途徑，促進(jìn)凋亡的發(fā)揮和抗腫瘤的效應(yīng)[15]。

3.2 HSP90抑制劑在腫瘤中的研究

HSP90的抑制劑分為天然抑制劑和人工合成抑制劑。格爾德霉素(Geldanamycin，GA)是苯醌安莎類霉素也是最早被發(fā)現(xiàn)和進(jìn)行研究的HSP90天然抑制劑。GA主要使HSP90無法正常行使分子伴侶功能，導(dǎo)致客戶蛋白的降解，進(jìn)而阻斷腫瘤生存的信號通路。GA發(fā)揮功能是通過改變HSP90的構(gòu)象，其通過競爭性結(jié)合HSP90的N末端ATP/ADP的結(jié)合位點，特異性抑制HSP90所需的ATP酶的活性，使其無法和其他小分子蛋白或效應(yīng)蛋白形成復(fù)臺體。GA的抗腫瘤活性較強，但其在體內(nèi)的穩(wěn)定性較差、對肝臟的毒性也較大等不良的因素，使其一直沒有進(jìn)入臨床試驗階段。17-烯丙胺-17-去甲氧基格爾德霉素(17-allyamino-17-demethoxygeldanamycin，17-AAG)是專門針對GA的缺點，研究并且開發(fā)的GA的衍生物。17-AAG的抗腫瘤活性不僅比GA高并且對肝臟的毒性也較低，實驗發(fā)現(xiàn)17-AAG對不同類型的腫瘤以及相同腫瘤不同分期的治療效果差異比較大。第二代GA的衍生物17-DMAG(l7-Dimethylaminoethylamino-17-demethoxygeldanamycin)在實驗階段發(fā)現(xiàn)，其在體內(nèi)的穩(wěn)定性和生物利用度增加，對肝臟的毒性大大的減小，在臨床的試驗階段的結(jié)果表明，17-DMAG的毒副作用具有療程、劑量的依賴性[16]。目前已經(jīng)在一期臨床的試驗階段，發(fā)現(xiàn)其毒副作用具有可耐受性尤其是在多種白血病和實體腫瘤上[17-18]。17-Demethoxy-reblastatin(17-DR)是Hsp90N末端抑制劑，從利用微生物發(fā)酵技術(shù)通過產(chǎn)GA的突變菌株中分離得到[19]。研究發(fā)現(xiàn)在乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231中，17-DR可以對MDA-MB-231細(xì)胞產(chǎn)生增殖抑制作用，并且17-DR可以增強順鉑對MDA-MB-231細(xì)胞的增殖抑制作用[20]。在急性髓細(xì)胞白血病(acute myelocytic leukemia，AML)的治療中，發(fā)現(xiàn)HSP90有較高的表達(dá)，近幾年研究表明，17-AAG可以誘導(dǎo)Flt3-ITD基因的降解[21]，所以對有Flt3-ITD突變的AML患者，HSP90是有效的作用的靶點，HSP90抑制劑對AML患者有望改善其預(yù)后[22]。對有Kit突變的AML患者，HSP90有效的作用靶點為D816v-kit突變激酶[23]。研究表明，在突變的FLT3-ITD和野生型的FLT3細(xì)胞中17-DMAG對這些細(xì)胞都能起到增殖抑制的作用，對突變的FLT3-ITD細(xì)胞促凋亡作用更明顯[24]。在Ⅰ期臨床試驗階段，高危AML患者對17-DMAG的耐受性良好[17]。但在胃癌患者中HSP90有較高的表達(dá)預(yù)示著患者的預(yù)后較差[25]。

4 展望

HSP90抑制劑參與多重抗腫瘤信號通路，成為重要的腫瘤治療分子靶點，為腫瘤的治療提供了方向。目前，在腫瘤的治療中HSP90聯(lián)合某些藥物會增強其或某些藥物在腫瘤治療中的效果，這會成為腫瘤治療中以HSP90為藥物靶點的新的方向。

[1]成鋼,胡維新.熱激蛋白90的生物學(xué)特性[J].生命的化學(xué),2009,29(5):687-690.

[2]Pearl LH,Prodromou C.Structure and mechanism of the Hsp90 molecular chaperone machinery[J].Mol Cell,2007,28(1):41-56.

[3]孟帥,山廣志,李卓榮,等.Hsp90抑制劑的研究進(jìn)展[J].中國抗生素雜志, 2011, 36(4): 241-248.

[4]Pearl LH,Prodromou C,Workman P,et al.The Hsp90 molecular chaperone: an open and shut case for treatment[J].The Biochemical Journal,2008,410 (3):439-453.

[5]Sanchez ER.Chaperoning steroidal physiology: Lessons from mouse genetic models of Hsp90 and its cochaperones[J].Biochimica et biophysica acta. Molecular cell research,2012,1823(3):722-729.

[6]陸誠,宋雪梅,蔣永清,等.熱休克蛋白在細(xì)胞凋亡級聯(lián)中的調(diào)控作用[J].畜牧與獸醫(yī),2011,43(1):91-94.

[7]Li W,Sahu D,Tsen F,et al.Secreted heat shock protein-90 (Hsp90) in wound healing and cancer[J].Biochimica et biophysica acta. Molecular cell research,2012,1823(3):730-741.

[8]賀麗亞,房保栓,邱剛,等.NSCLC 組織中 Hsp90α的表達(dá)及其臨床意義[J].河北醫(yī)學(xué),2014,(5):717-720.

[9]Kang GH,Lee EJ,Jang KT,et al. Expression of HSP90 in gastrointestinal stromal tumours and mesenchymal tumours[J]. Histopathology, 2010,56 (6): 694-701.

[10]吳勝利,潘承恩,牛新捷,等.原發(fā)性肝癌中HSP90α的表達(dá)及意義[J].中華肝膽外科雜志,2003,9(2):88-90.

[11]杜文眾,藺友志,王洪亮,等.HSP90與垂體腺瘤侵襲性關(guān)系的研究[J].哈爾濱醫(yī)科大學(xué)學(xué)報,2011,45(4):333-335,339.

[12]Badowska-Kozakiewicz A,Malicka E.Immunohistochemical evaluation of expression of heat shock proteins HSP70 and HSP90 in mammary gland neoplasms in bitches[J].Polish journal of veterinary sciences,2012,15(2): 209-214.

[13]Jackson SE.Hsp90: structure and function[J].Top Curr Chem,2013,328: 155-240．

[14]ZOU Bin-bin,SHI Qing-zhi.Advances of HSP90 inhibitors treating acute myelogenous leukemia[J].Basic & Clinical Medicine,2014,34:270-273

[15]Hong DS,Banerji U,Tavana B,et al.Targeting the molecular chaperone heat shock protein90 ( HSP90 ) : lessons learned and future directions[J].Cancer Treat Rev,2013,39(4):375- 387．

[16]Pacey S,Wilson RH,Walton M,et a1.A phase I study of the heat shock protein 90 inhibitor alvespimycin(17-DMAG)given intravenously to patients with advancod solid tumors[J].Clin Cancer Res,2011,17(6):1561

[17]Lancet JE,Gojo I,Burton M,et al.Phase I study of the heat shock protein 90 inhibitor alvespimycin ( KOS-1022，17-DMAG) administered intravenously twice weekly to patients with acute myeloid leukemia[J].Leukemia,2010,24(4): 699-705．

[18]Kummar S,Gutierrez ME,Gardner ER,et a1.Phase I trial of 17-dimethylaminoethylamino-17-demethoxygeldanamycin (17-DMAG),a heat shock protein inhibitor, administered twice weekly in patients with advanced malignancies[J].Eur.J.Cancer,2010,46 (2)：340-347.

[19]Wu CZ,Jang JH,Ahn JS,et al.New geldanamycin analogs from Streptomyces hygroscopicus[J].J Microbiol Biotechnol,2012,22( 11):1478-1481．

[20]ZHAO Qing,LIU Hao,ZHAO Su-rong,et al.Effects of 17-Demethoxy-reblastatin combined with cisplatin on proliferation and apoptosis of triple-negative breast cancer cell line[J].Anhui Medical and Pharmaceutical Journal,2014,18 (3):427-432.

[21]Oshikawa G,Nagao T,Wu N,et al.c-Cbl and Cbl-b lig-ases mediate 17-allylaminodemethoxygeldanamycin-in-duced degradation of autophosphorylated Flt3 kinase with internal tandem duplication through the ubiquitin protea-some pathway [J].J Biol Chem,2011,286(35):30263-30273．

[22]ZOU Bin-bin,SHI Qing-zhi.Advances of HSP90 inhibitors treating acute myelogenous leukemia[J].Basic & Clinical Medicine,2014,34(2):270-273

[23]Tsujimura A,Kiyoi H,Shiotsu Y,et al.Selective KIT inhibitor KI-328 and HSP90 inhibitor show different potency against the type of KIT mutations recurrently identified in acute myeloid leukemia[J].Int J Hematol,2010,92(4):624-633．

[24]Reikvam H,Hatfield KJ,Ersvaer E,et al.Expression profile of heat shock proteins in acute myeloid leukaemia patients reveals a distinct signature strongly associated withFLT3 mutation status--consequences and potentials for pharmacological intervention[J].Br J Haematol,2012,156(4): 468-480.

[25]袁建明,劉濤,沈建康,等.胃癌患者血清熱休克蛋白27、90的檢測[J].世界華人消化雜志,2014, 22(7): 1000-1004.

2014年國家自然科學(xué)基金資助項目(81470140)；2013年延安市科技發(fā)展計劃項目(2013-KW15)；2012年延安大學(xué)自然科學(xué)專項基金項目(ydz2012-03)

R730.5

A

1672-2639(2015)02-0062-03

2015-01-11；責(zé)任編輯 梁 毅]

*通訊作者：陳美霓(1979—)，女，陜西成固人，碩士，實驗師，研究方向：腫瘤藥理。