核蛋白1在腫瘤發(fā)展過程中的作用及相關(guān)研究進展

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核蛋白1在腫瘤發(fā)展過程中的作用及相關(guān)研究進展

張興博趙家瑩張臨友

(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二臨床醫(yī)學院胸外科，哈爾濱150086)

核蛋白1(NUPR1)，又稱為p8、com1，是在大鼠胰腺炎模型中首先鑒定得到的小分子核蛋白，其在急性胰腺炎的發(fā)展過程中，可被強烈而迅速地誘導表達[1]。在應激條件下，NUPR1表達通常呈上調(diào)趨勢，說明NUPR1可以被宿主體內(nèi)的微環(huán)境所影響。在非小細胞肺癌、胰腺癌、乳腺癌、甲狀腺癌及前列腺癌等多種腫瘤細胞中，NUPR1存在差異表達，并通過影響細胞的生長、凋亡及轉(zhuǎn)移等過程參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。因此，針對NUPR1的研究有助于在腫瘤治療過程中發(fā)掘新的潛在的治療手段。本文就核蛋白1在腫瘤發(fā)展過程中的作用作一綜述。

1NUPR1概述

在研究大鼠胰腺炎模型的過程中，Iovanna[2]研究組克隆得到了蛋白分子量約為8 kD的新基因，并將其命名為p8，也就是通常所說的NUPR1，進一步研究發(fā)現(xiàn)，該基因不僅表達于急性損傷的胰腺，在胃、肝臟、腎臟、唾液腺以及結(jié)腸組織中均有表達。在人類體細胞中，NUPR1基因定位于第16號染色體的短臂、1區(qū)、1帶的第2亞帶。在乳腺癌中，可以發(fā)現(xiàn)這段基因座控制區(qū)頻繁的擴增[3]。使用美國國家生物技術(shù)信息中心(NCBI)的Entrez系統(tǒng)進行基因預測，結(jié)果顯示NUPR1可能存在兩個亞型。較長的亞型a包含100個氨基酸；而較短的亞型b則含有82個氨基酸。關(guān)于這兩種基因亞型之間所缺失的18個氨基酸，其所發(fā)揮的作用目前還不得而知，但目前已有的研究結(jié)果提示，亞型b可作為研究NUPR1互補DNA的外源性表達的焦點。

當細胞在較低密度條件下生長時，NUPR1主要集中于細胞核內(nèi)；而當細胞密度逐漸增高時，NUPR1則逐漸分布于核內(nèi)以及胞漿中。NUPR1所具備的核定位信號(NLS)對于NUPR1的核內(nèi)定位十分重要，且受乙酰化作用調(diào)控[4]，盡管NUPR1這樣的分子量較小的蛋白分子理論上并不需要一個NLS以增加自己進入細胞核內(nèi)的機會，但該NLS在發(fā)揮作用的同時包含有一個潛在的具有核內(nèi)靶向作用的二重信號[5,6]，這提示NUPR1本質(zhì)上是一種核蛋白。

2NUPR1在腫瘤中的作用

已有大量研究顯示NUPR1在腫瘤的發(fā)展過程中起到重要作用，盡管這些研究結(jié)果存在著長期的爭論。有文獻報道NUPR1在腫瘤中所起的作用取決于該腫瘤的類型，即促進腫瘤生長或是抑制腫瘤生長，且同一類型腫瘤，體內(nèi)外實驗結(jié)果也并不總是一致。

2.1NUPR1促進腫瘤生長的作用有關(guān)NUPR1在腫瘤中的作用的早期研究是由Vasseur等進行的，研究發(fā)現(xiàn)，基因修飾后的NUPR1過表達的小鼠胚胎成纖維細胞(Mouse embryonic fibroblasts，MEFs)易于在軟瓊脂培養(yǎng)基上形成集落，而且也易于在無胸腺的裸鼠體內(nèi)成瘤；但NUPR1缺失的MEFs卻不能在軟瓊脂培養(yǎng)基上形成集落，亦無法在無胸腺的裸鼠體內(nèi)成瘤[7]，通過補充NUPR1可以使NUPR1缺失的MEFs重新獲得成瘤的能力。此外，只有NUPR1過表達的MEFs在腹腔內(nèi)注射才可以產(chǎn)生播散的腫瘤，這些結(jié)果都提示NUPR1在一定程度上具有促進腫瘤發(fā)展及擴散的作用。

2.1.1乳腺癌在乳腺癌中，NUPR1發(fā)揮其調(diào)節(jié)腫瘤增長的作用通常開始于腫瘤細胞定居于另一器官后[8]。Ree等[9]研究發(fā)現(xiàn)NUPR1可以在人類乳腺癌發(fā)展的早期發(fā)揮促進腫瘤生長的作用，這提示NUPR1可能是促進腫瘤細胞向遠處轉(zhuǎn)移生長的關(guān)鍵蛋白。在此研究的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，腫瘤早期NUPR1表達水平與腫瘤的預后并無太大關(guān)聯(lián)。在一些侵襲性很強的腫瘤中，NUPR1的表達水平反而較低，這提示NUPR1可能只是一種代償性因子，當腫瘤缺乏其他促增長因素，例如血管生成素等的條件下，NUPR1才會發(fā)揮其促腫瘤細胞轉(zhuǎn)移的作用。

2.1.2胰腺癌NUPR1在大多數(shù)胰腺癌患者標本中都可檢測到過度表達，并且在胰腺癌細胞系MIA、PaCa-2及PANC-1中都發(fā)揮促有絲分裂的作用[10]。同時研究發(fā)現(xiàn)盡管NUPR1與患者的生存率并無明顯的聯(lián)系，但其在胰腺癌中的表達與細胞凋亡呈負相關(guān)。并且其抗凋亡能力在低年齡組患者(小于65歲)、中低分化腫瘤類型以及有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者中表現(xiàn)的尤為突出[10]。但另有研究發(fā)現(xiàn)，NUPR1在體外可抑制人類胰腺癌細胞系的增殖，激活Ras/Raf/MEK/ERK通路可下調(diào)NUPR1的表達，并且能夠促進正常胰腺細胞的生長。而胰腺癌的增殖抑制信號分子，如p38與TGF-β1，則能夠上調(diào)NUPR1的表達，這些都提示NUPR1是一種胰腺癌細胞的胞內(nèi)生長抑制因子[5]，這與之前的研究所展示的結(jié)果——即NUPR1能夠促進胰腺癌發(fā)展及減少凋亡相矛盾[10,11]，有關(guān)該矛盾問題的解釋目前眾說紛紜，其中比較有說服力的解釋認為這兩項研究是使用兩種不同的體系，即NUPR1作為致瘤因子的實驗是在體內(nèi)進行而另一項則是在體外使用胰腺癌細胞系進行，因此，存在這一可能性--體內(nèi)的微環(huán)境調(diào)控了NUPR1的活性，使其呈現(xiàn)截然不同的作用效果。

2.1.3甲狀腺癌在人甲狀腺乳頭狀癌中，NUPR1呈顯著的過表達，且NUPR1過表達的發(fā)生率隨著腫瘤的增長及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的出現(xiàn)而呈逐漸增高的趨勢，其可能作為一種不可或缺的因素參與到乳頭狀癌下一階段的進展中。這提示即使在腫瘤生長的末期，NUPR1所調(diào)控的應激釋放機制仍可能發(fā)揮十分重要的作用[12]。此外，NUPR1的細胞內(nèi)定位與人乳頭狀癌的生物學特性息息相關(guān)，在侵襲力較強的腫瘤亞型中，NUPR1定位于胞漿內(nèi)，而在侵襲力較弱的腫瘤亞型中，NUPR1則定位于胞核。

2.1.4非小細胞肺癌Guo等[13]研究發(fā)現(xiàn)，NUPR1在非小細胞肺癌及相應癌旁組織中均有表達，但在癌組織中表達較癌旁組織明顯升高，同時在6種人類非小細胞肺癌細胞系(A549、SK-MES-1、95-D、NCI-H460、NCI-H1650和H1299)中NUPR1的表達水平也均被上調(diào)，這提示NUPR1可能與非小細胞肺癌的發(fā)生發(fā)展有一定的相關(guān)性。進一步研究顯示，下調(diào)NUPR1基因的表達后，非小細胞肺癌的增殖速率受到顯著抑制，腫瘤細胞集落數(shù)目減少，且形成的集落中細胞數(shù)目減少，提示NUPR1在非小細胞肺癌中起到促進腫瘤生長的作用。

2.2NUPR1的抑制腫瘤生長的作用另一種觀點認為NUPR1也能夠作為腫瘤生長抑制因子存在，這似乎與先前的文獻報道并不相符，但NUPR1的獨特之處就在于其具備復雜的生物學功能。Malicet等研究發(fā)現(xiàn)NUPR1作為一個小分子，其依托于自身較小的尺寸及缺乏穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)框架等特性，可活躍地參與到多種信號通路中來，這提示NUPR1能夠與多種配體結(jié)合以作用于不同的信號通路[14]。

Bratland等[15]報道了NUPR1與細胞增殖抑制信號結(jié)合從而參與了細胞增殖的調(diào)控過程，其發(fā)現(xiàn)維生素D的活性代謝產(chǎn)物1,25-雙羥維生素D3能夠通過將細胞周期阻滯于G1期從而抑制MCF7乳腺癌細胞的增殖，而這一過程主要是由NUPR1 mRNA的上調(diào)所調(diào)控的。Vasseur等[16]當初報道了NUPR1在經(jīng)過基因修飾的MEFs中起到了促進細胞增殖的關(guān)鍵因子的作用，但其曾單獨記錄在正常的MEFs中NUPR1實際上是發(fā)揮細胞增殖抑制因子的作用。其研究發(fā)現(xiàn)相比于NUPR1缺失的MEFs，正常MEFs中NUPR1的表達在去除纖溶酶后能夠更迅速地阻滯MEFs生長；NUPR1過表達的MEFs對阿霉素誘導的細胞凋亡更為敏感，這都是由于NUPR1在阿霉素刺激的情況下促進了p53與p21的累積所導致的[17]。在體外培養(yǎng)的神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞中，使用大麻酚類藥物處理細胞可引起NUPR1依賴的細胞侵襲緩滯，并減少MMP-2[18]和TIMP-1[19]的表達。因大麻酚類藥物作用而導致NUPR1調(diào)節(jié)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激相關(guān)基因的上調(diào)可減緩胰腺癌細胞的擴散，并減緩了異種移植模型中胰腺癌的生長[20]。

與正常前列腺組織相比，NUPR1在前列腺癌組織中表達明顯減少，3種前列腺癌細胞系(PC-3、DU145 與 CA-HPV10)中的NUPR1表達水平也顯著下降。在前列腺癌細胞系中下調(diào)NUPR1的表達可以增強癌細胞的侵襲能力與生長速度，而過表達NUPR1則會明顯降低細胞的增殖速度，這提示NUPR1在前列腺癌中發(fā)揮抑制腫瘤增殖的作用[21]。

盡管具體機制不明，但目前存在一種潛在的機制認為，NUPR1抑制腫瘤生長的作用是通過與PGC-1——一種PPAR-γ輔助激活蛋白的交互作用實現(xiàn)的。

3NUPR1賦予腫瘤以藥物抗性

NUPR1的過表達使得腫瘤細胞具備了對抗傳統(tǒng)化療藥物的能力，這一現(xiàn)象是通過兩個相互獨立的關(guān)于胰腺癌及乳腺癌的研究發(fā)現(xiàn)的。吉西他濱作為僅有的可應用于胰腺癌的化療藥物，其作用靶點就在于NUPR1。NUPR1缺失的胰腺癌細胞在吉西他濱的作用下，相比于野生株更易凋亡，且吉西他濱誘導的細胞凋亡主要是在NUPR1的抗凋亡作用被抑制的情況下發(fā)生的[22]。

另有研究顯示，NUPR1的表達與p21的表達在乳腺癌細胞內(nèi)是平行存在的，尤其在乳腺癌細胞具備轉(zhuǎn)移潛力時，這兩者的表達均明顯升高。此外，暴露在具有遺傳毒性的應激誘導因子多柔比星的作用下，NUPR1的轉(zhuǎn)錄呈現(xiàn)明顯的上調(diào)。在多柔比星的處理下，NUPR1可與p53及p300聯(lián)合，共同結(jié)合于p21的啟動子上，從而上調(diào)p21的表達。經(jīng)過多柔比星處理的細胞，在NUPR1的作用下可順利生長并增殖，但當p21的表達被抑制時，多柔比星處理的且具有NUPR1表達的細胞不能正常生長，這提示p21的上調(diào)是細胞抵抗多柔比星毒性的關(guān)鍵因素。p21的作用體現(xiàn)在接觸具有遺傳毒性的因子時可調(diào)節(jié)細胞周期的G1/S檢查點[23-26]，因此，p21，這種細胞周期進展的反向調(diào)節(jié)因子的激活，反而能夠促進細胞的增長。此外，進一步研究表明p21的抗多柔比星的作用是通過抑制p53依賴的細胞凋亡實現(xiàn)的[27-29]，而p21對抗氧化應激的作用則是通過上調(diào)抗凋亡因子Bcl-XL實現(xiàn)的[30]。

Bcl-XL過表達可以使MCF7細胞具備對抗紫杉醇及多西紫杉醇的影響的能力[31]，與之相反的是，使用小分子抑制劑抑制Bcl-XL則可以增強MCF7以及肺癌細胞對紫杉醇的敏感性[32]，通過觀察多柔比星處理后的具有NUPR1表達的細胞發(fā)現(xiàn)，其細胞內(nèi)Bcl-XL水平顯著提高，這都提示了Bcl-XL在調(diào)控NUPR1以及細胞藥物抗性中的重要作用。

使用另外三種化療藥物卡鉑、多柔比星及維生素D3處理NUPR1表達陽性的細胞，觀察發(fā)現(xiàn)NUPR1表達陽性的細胞可以承受大劑量的藥物作用，這在一定程度上提示了NUPR1的表達可使細胞對上述四種化療藥物(紫杉醇、卡鉑、多柔比星及維生素D3)產(chǎn)生藥物抗性。

通過以上研究可以發(fā)現(xiàn)，NUPR1可在較大范圍內(nèi)調(diào)控腫瘤細胞的藥物抗性。這些抗性是否都來源于p21的上調(diào)還不得而知，可能存在更多的細胞信號通路介導NUPR1去發(fā)揮其抗化療藥物的作用[33]。

4總結(jié)

綜上所述，目前針對NUPR1在腫瘤中的功能研究存在著相互矛盾的結(jié)論，一方面可能是因為NUPR1的功能存在明顯的組織和/或細胞特異性，不同實驗、分析方法以及不同的研究對象都可能造成結(jié)論的差異；另一方面也反映了NUPR1功能的復雜性以及體外實驗系統(tǒng)在分析復雜分子功能上的局限性。因此，進一步研究NUPR1的抗腫瘤機制，可為我們深入認識腫瘤的發(fā)展過程以及為未來的腫瘤基因治療提供新的思路和線索，也將為未來以NUPR1基因為靶點的腫瘤基因治療提供堅實的理論基礎(chǔ)。

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[收稿2015-04-01修回2015-08-13]

(編輯張曉舟)

中圖分類號R730.231

文獻標志碼A

文章編號1000-484X(2016)03-0445-04

通訊作者及指導教師：張臨友(1964年-)，男，博士，主任醫(yī)師，主要從事肺癌、食管癌、胸腺疾病的研究。

作者簡介：張興博(1984年-)，男，在讀碩士，醫(yī)師，主要從事胸部腫瘤的研究，E-mail：zhangxingbol@163.com。

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.03.034