QKI蛋白在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展及臨床意義

張 婷 侯光營 王 鑫 綜述 賀 巖 審校

隨著我國人口老齡化趨勢的加劇、環(huán)境污染及生活方式的改變，癌癥已成為嚴(yán)重危害我國居民健康和社會發(fā)展的主要疾病之一。隨著分子生物學(xué)和基因工程的飛速發(fā)展，惡性腫瘤的診治已進(jìn)入靶向時代，這為患者帶來了新的希望。QKI蛋白是新發(fā)現(xiàn)的一種與人類疾病密切相關(guān)的蛋白質(zhì)，廣泛存在于腦、心臟等多種組織中，參與細(xì)胞凋亡、血管發(fā)育等多種生理過程。QKI蛋白在惡性腫瘤中的作用越來越受到人們的重視，其在惡性腫瘤的診治中具有重要的潛在價值。本文就QKI蛋白在惡性腫瘤中的相關(guān)作用和機(jī)制進(jìn)行詳細(xì)綜述。

1 QKI蛋白概述

QKI蛋白是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與RNA活化蛋白(Signal transduction and activation of RNA，STAR)家族中的一員[1]。STAR蛋白家族在胚胎發(fā)生、組織器官發(fā)育等方面都發(fā)揮著重要作用[2-3]。這些分子的缺陷可導(dǎo)致多種疾病，包括惡性腫瘤。QKI蛋白來源于QKI基因，QKI基因含有9個外顯子，不同的剪接方式可以產(chǎn)生至少5個轉(zhuǎn)錄子。Kondo等研究發(fā)現(xiàn)在5個轉(zhuǎn)錄子中，QKI-5、QKI-6和QKI-7的含量顯著增高，它們分別編碼產(chǎn)生QKI-5、QKI-6和QKI-7三種蛋白。QKI蛋白的兩側(cè)是由N端QUA1區(qū)和C端QUA2區(qū)(C-末端的KH結(jié)構(gòu)域)組成，這些結(jié)構(gòu)與結(jié)合RNA的功能關(guān)系密切。QKI蛋白的3′端有富含脯氨酸的區(qū)域、數(shù)個酪氨酸和SH3結(jié)合位點，這些固有結(jié)構(gòu)提示QKI蛋白與其他STAR蛋白有高度同源性，提示QKI蛋白有結(jié)合RNA和信號傳導(dǎo)的功能[4]。研究發(fā)現(xiàn)，QKI-5定位于細(xì)胞核，因為這種亞型在其C-末端包含一個強(qiáng)大的核定位信號。QKI-6分布在整個細(xì)胞，而QKI-7一般在細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)[5]。QKI蛋白影響細(xì)胞的增殖和組織器官的分化，這一功能與其在惡性腫瘤中的作用密切相關(guān)[6]。

2 QKI蛋白在惡性腫瘤中的作用機(jī)制

2.1 QKI蛋白與Wnt/β-catenin信號通路

惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展涉及多因子、多途徑的共同參與，其中Wnt信號通路在多種腫瘤的進(jìn)展中作用突出[7]。QKI蛋白抑制惡性腫瘤的相關(guān)機(jī)制可能與影響Wnt信號通路有關(guān)。眾所周知，β-catenin在細(xì)胞內(nèi)的沉積可以活化細(xì)胞，促進(jìn)細(xì)胞增殖。過表達(dá)QKI-5和QKI-6均可以增強(qiáng)內(nèi)源性β-catenin在細(xì)胞膜的表達(dá)水平、降低其在細(xì)胞漿和細(xì)胞核的分布，進(jìn)而抑制β-catenin的轉(zhuǎn)錄活性而阻斷Wnt信號通路，從而抑制細(xì)胞增殖，促進(jìn)腸道上皮細(xì)胞的分化[8]。

2.2 QKI蛋白與啟動子的甲基化

多項研究[9-10]發(fā)現(xiàn)在多種腫瘤中QKI蛋白低表達(dá)可能和其啟動子的甲基化有關(guān)，啟動子的甲基化促進(jìn)了QKI的失活，甲基化酶抑制劑5aza-dC可以部分恢復(fù)胃癌細(xì)胞QKI基因啟動子低甲基化而恢復(fù)QKI蛋白的表達(dá)，因此推測去甲基化可能是一個有效的治療策略。最近的研究表明，血液系統(tǒng)惡性腫瘤的患者經(jīng)去甲基化藥物治療后獲得積極的臨床效果[11-12]。

2.3 QKI蛋白與COX基因

免疫調(diào)節(jié)在惡性腫瘤發(fā)展中的作用不可小覷[13]，QKI蛋白可以通過免疫調(diào)節(jié)發(fā)揮抑制腫瘤的作用。環(huán)氧合酶(COX)在全身多個器官表達(dá)，參與機(jī)體免疫反應(yīng)。COX基因主要編碼產(chǎn)生兩種轉(zhuǎn)錄體，COX1和COX2。前期研究發(fā)現(xiàn)，COX2的表達(dá)與腫瘤的大小和轉(zhuǎn)移關(guān)系密切，COX2高表達(dá)與肺癌、乳腺癌、胃腸道惡性腫瘤的進(jìn)展密切相關(guān)，而且有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的癌癥組織中COX2 mRNA表達(dá)明顯高于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者[14]。其機(jī)制可能是COX2及其產(chǎn)物前列腺素E-2(PGE2)可以通過上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)促進(jìn)血管生成[15]。研究發(fā)現(xiàn)在COX2的3′UTR上有多個QKI基因應(yīng)答元件的特異序列(5′-A(C/A)UAA-3′)，提示COX2可能是QKI的靶基因。QKI可以通過負(fù)性調(diào)控COX2的表達(dá)抑制胃癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移，而敲除QKI之后COX2的表達(dá)則明顯升高，胃癌細(xì)胞的侵襲能力也隨之升高[16]。

3 QKI蛋白與惡性腫瘤的關(guān)系

3.1 QKI蛋白與胃癌

胃癌的死亡率居我國癌癥死亡率第二位。Bian等[17]研究了QKI蛋白在胃癌組織中的表達(dá)情況。經(jīng)免疫組化發(fā)現(xiàn)QKI的表達(dá)在胃癌組織中較相應(yīng)癌旁組織明顯下降。同時又進(jìn)一步分析QKI蛋白的表達(dá)與臨床特征之間的關(guān)系，證實QKI低表達(dá)與腫瘤分化狀態(tài)、浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、TNM分期相關(guān)。惡性程度越高，QKI表達(dá)越低。低生存期患者的QKI表達(dá)低于高生存期患者，多因素分析發(fā)現(xiàn)QKI表達(dá)是胃癌的一個獨立的預(yù)后因素。進(jìn)一步的實驗發(fā)現(xiàn)[17]，過表達(dá)的QKI-5或者過表達(dá)的QKI-6降低了胃癌細(xì)胞系的增殖能力，QKI通過延長腫瘤細(xì)胞S期而抑制細(xì)胞增殖。這些研究均表明，QKI在胃癌中具有抑制腫瘤細(xì)胞生長的作用。

3.2 QKI蛋白與結(jié)直腸癌

在我國，近30年來結(jié)直腸癌的發(fā)病率和死亡率明顯升高，QKI蛋白與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。Iwata等[18]采用免疫組化方法證實結(jié)腸癌組織中的QKI蛋白表達(dá)明顯降低，QKI低表達(dá)的Ⅱ期和Ⅲ期結(jié)腸癌患者術(shù)后復(fù)發(fā)率明顯增高，與不同臨床病理特征的多因素分析證實QKI低表達(dá)可能是預(yù)測結(jié)腸癌復(fù)發(fā)和預(yù)后的生物標(biāo)志物。崔明凱[19]等進(jìn)一步研究了QKI蛋白的QKI-5亞型在直腸癌中的表達(dá)情況，值得注意的是，通過Western blot比對分析發(fā)現(xiàn)，直腸癌組織分化程度越差，QKI-5的表達(dá)隨之降低。以上研究均提示QKI蛋白在結(jié)直腸癌中有抑制癌細(xì)胞增殖的作用。

3.3 QKI蛋白與乳腺癌

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一。Yu等[20]通過RT-PCR和Western blot方法證明了FOXO1在乳腺癌中的表達(dá)極低，QKI表達(dá)相對較高。通過免疫熒光素酶活性試驗發(fā)現(xiàn)了野生型FOXO1 3′UTR的活性跟QKI蛋白水平密切相關(guān)。進(jìn)一步分析QKI在乳腺癌中的作用發(fā)現(xiàn)，QKI通過誘導(dǎo)ARTA促進(jìn)FOXO1的表達(dá)。以上研究均表明，QKI在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展中具有重要的作用，可以作為治療乳腺癌的一種新型治療靶點。

3.4 QKI蛋白與腎透明細(xì)胞癌

腎透明細(xì)胞癌是腎癌中最常見、惡性程度最高的一種亞型。Zhang[21]等檢測腎癌組織和其癌旁正常組織中的QKI-5 mRNA水平，結(jié)果顯示QKI-5在腫瘤組織中表達(dá)水平顯著降低。值得注意的是，QKI-5的低表達(dá)與較差的TNM分期、分化差和較短的總生存期密切相關(guān)。體外實驗也證實，QKI-5異常表達(dá)有效抑制了癌細(xì)胞增殖、細(xì)胞生長速率和細(xì)胞集落形成能力。這些結(jié)果有力地表明QKI-5在腎透明細(xì)胞癌的發(fā)展中起到了抑制腫瘤生長的作用。

3.5 QKI蛋白與前列腺癌

前列腺癌是男性生殖系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤之一。Zhao等[22]檢測發(fā)現(xiàn)QKI-5在良性前列腺增生(BPH)組織中高表達(dá)，而在癌組織中低表達(dá)。QKI-5低表達(dá)與前列腺癌格里森(Gleason)評分、分化差、侵襲程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移、TNM分級、生存率低密切相關(guān)。通過建立過表達(dá)QKI-5的PC3細(xì)胞系和敲除QKI-5的DU145細(xì)胞系進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示QKI-5能夠有效抑制前列腺癌細(xì)胞在體內(nèi)和體外的增殖。通過對結(jié)果的分析，QKI-5可能是預(yù)測前列腺癌患者預(yù)后的新型獨立因素。

3.6 QKI蛋白與食管癌

食管癌居我國惡性腫瘤的第八位，死亡率居全世界第六位。He等[23]利用miRNA芯片就食管鱗癌和相應(yīng)的癌旁正常組織共篩選出28個差異表達(dá)的miRNA，其中食管癌組織中表達(dá)上調(diào)的miRNA有21個，表達(dá)下調(diào)的有7個。進(jìn)一步對芯片結(jié)果分析miR-143-3p在原發(fā)性癌組織中是下調(diào)的。根據(jù)熒光素酶活性試驗表明，miR-143-3p可直接結(jié)合QKI的3′UTR，引起野生型QKI 3′UTR組的酶活性明顯降低。通過Western blot和RT-PCR實驗發(fā)現(xiàn)過表達(dá)的miR-143-3p可降低QKI蛋白水平。同時又進(jìn)一步分析了miR-143-3p的表達(dá)與臨床特征間的關(guān)系，證實了明顯下調(diào)的miR-143-3p與晚期臨床階段、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有密切關(guān)系。低生存期患者的miR-143-3p低于高生存期的患者。根據(jù)Cox比例風(fēng)險模型進(jìn)行多因素分析發(fā)現(xiàn)miR-143-3p是食管癌的一個獨立預(yù)后因素。根據(jù)RT-PCR分析結(jié)果顯示：QKI-5與miR-143-3p-關(guān)系最密切。以上研究結(jié)果表明了miR-143-3p通過抑制QKI-5表達(dá)而抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展。通過MTT、克隆形成、遷移、侵襲試驗，表明當(dāng)miR-143-3p和QKI-5共同轉(zhuǎn)染到癌細(xì)胞中，則促進(jìn)細(xì)胞生長、遷移和侵襲。這表明了QKI-5是miR-143-3p的一個功能靶點，QKI-5的異位表達(dá)能夠改變miR-143-3p的抗腫瘤效應(yīng)。這些結(jié)果均表明，QKI在食管癌中具有促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長的作用。

3.7 QKI蛋白與其他惡性腫瘤

Fu等[24]在口腔鱗癌中的研究發(fā)現(xiàn)口腔癌細(xì)胞系CAL-27中QKI-5的表達(dá)明顯下降，QKI-5過表達(dá)能夠降低CAL-27細(xì)胞的增殖。此外，在肺癌的研究中發(fā)現(xiàn)QKI蛋白有抑制肺癌的作用，尤其在非小細(xì)胞肺癌的作用明顯，這一結(jié)果是通過QKI蛋白調(diào)控肺癌相關(guān)剪接因子的作用推測出來的[25]。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，針對QKI蛋白的研究還局限在單一指標(biāo)的檢測，與其他影響腫瘤預(yù)后的生物分子的聯(lián)合檢測還未見報道，在未來應(yīng)納入研究的范疇。靶向治療在惡性腫瘤診療中作用越來越突出，研究發(fā)現(xiàn)QKI在血管新生、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞生長等方面具有舉足輕重的功能[26-27]。利用QKI識別特異性mRNA的序列特征發(fā)現(xiàn)QKI可能具有結(jié)合并調(diào)控1480多種mRNA的能力[28]。QKI蛋白抑制惡性腫瘤的作用有其重要的潛在價值，在未來有可能成為惡性腫瘤診斷、治療和評價的新的生物標(biāo)記物，但是其中涉及的信號傳導(dǎo)途徑和信號分子還沒有完全研究清楚，還需要大量基礎(chǔ)和臨床試驗的支持，有待于進(jìn)一步的研究和評價。