Bcr-Abl癌基因與A-MuLV病毒誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生的機(jī)理

孫亞楠，陳納，王雪飛，陳吉龍,，馬燕梅

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癌基因與A-MuLV病毒誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生的機(jī)理

孫亞楠1，陳納1，王雪飛2，陳吉龍1,2，馬燕梅1

1 福建農(nóng)林大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002 2 中國(guó)科學(xué)院微生物研究所 中國(guó)科學(xué)院病原微生物與免疫學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101

孫亞楠, 陳納, 王雪飛, 等. Bcr-Abl癌基因與A-MuLV病毒誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生的機(jī)理.生物工程學(xué)報(bào), 2018, 34(12): 1943–1952.Sun YN, Chen N, Wang XF, et al. Mechanism underlying tumorigenesis induced by Bcr-Abl oncogene and A-MuLV virus. Chin J Biotech, 2018, 34(12): 1943–1952.

癌基因是由人類9號(hào)染色體的基因與22號(hào)染色體的基因易位融合而成，其編碼的融合蛋白Bcr-Abl可以誘導(dǎo)人類白血病的發(fā)生。Abelson鼠白血病病毒 (A-MuLV) 是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒，其癌基因可以誘導(dǎo)小鼠B淋巴細(xì)胞癌變。癌基因和A-MuLV病毒的共同特點(diǎn)是表達(dá)Abl癌蛋白 (Bcr-Abl和v-Abl)。Abl癌蛋白誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生與多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的異?；罨芮邢嚓P(guān)。這些信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路主要包括JAK/STAT/Pim、PI3K/AKT/mTOR和RAS/RAF/MEK。此外，Abl癌蛋白誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生也與重要信號(hào)分子的突變或異常修飾，以及關(guān)鍵長(zhǎng)鏈非編碼RNA (lncRNA) 的異常表達(dá)有關(guān)。文中對(duì)癌基因如何激活主要的3條信號(hào)通路進(jìn)行綜述，并介紹參與細(xì)胞增殖、抗細(xì)胞凋亡等過(guò)程的重要蛋白及其與腫瘤發(fā)生的關(guān)系，為Abl陽(yáng)性腫瘤的治療提供了科學(xué)參考。

Bcr-Abl，A-MuLV，信號(hào)通路，腫瘤，酪氨酸激酶，lncRNA

近年來(lái)，針對(duì)由Abl癌蛋白誘導(dǎo)腫瘤的分子靶向治療主要著眼于對(duì)Abl抑制劑的研究與開(kāi)發(fā)，在臨床上頗有療效。但人們逐漸發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)療法仍存在一定的局限性。例如，癌基因可產(chǎn)生各種耐藥突變以逃逸藥物的靶向結(jié)合，從而恢復(fù)持續(xù)活化的激酶活性。因此，許多研究團(tuán)隊(duì)將目光轉(zhuǎn)向Abl信號(hào)下游的多種關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分子，以尋求治療腫瘤的新思路。Steelman等[1]研究表明，Abl癌蛋白具有極強(qiáng)的非受體酪氨酸激酶活性，可持續(xù)活化多條通路，以調(diào)控細(xì)胞增殖、抗細(xì)胞凋亡等相關(guān)蛋白，最終誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生。本文結(jié)合了筆者實(shí)驗(yàn)室的研究，對(duì)Abl癌蛋白調(diào)控相關(guān)的3條信號(hào)通路 (JAK/STAT/Pim、PI3K/AKT/mTOR、RAS/RAF/MEK) 的活化進(jìn)而調(diào)控腫瘤發(fā)生過(guò)程進(jìn)行綜述，有助于了解癌基因誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生的分子機(jī)理，為尋找治療腫瘤的新靶點(diǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 Bcr-Abl癌基因與A-MuLV病毒

1960年，Nowell和Hungerford首次從慢性髓細(xì)胞白血病 (Chronic myeloid leukemia，CML) 患者的白血病細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一條異常的、截短的22號(hào)染色體，命名為費(fèi)城染色體 (Philadelphia chromosome，Ph)[2]。隨后，Rowley證明Ph染色體是由正常定位于9q34上的基因和位于22q11上的基因，因t (9;22) (q34;q11) 易位使相應(yīng)斷裂的基因發(fā)生融合，形成的嵌合基因[3]。Bcr是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，其羧基端具有GTP酶活性。Abl是一種酪氨酸激酶，穿梭于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間，并在許多組織中表達(dá)。在正常情況下，c-Abl能夠傳遞來(lái)自配體刺激的生長(zhǎng)因子受體的信號(hào)，影響細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)和其他細(xì)胞表型[4]。染色體易位的特異性斷點(diǎn)導(dǎo)致Bcr/Abl蛋白產(chǎn)生3種不同的形式：p190 Bcr-Abl、p210 Bcr-Abl和p230 Bcr-Abl，所有這些都具有組成型Abl激酶活性，可以誘導(dǎo)免疫細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化，引發(fā)不同類型白血病[5]。

1970年，Abelson首次從Moloney鼠白血病病毒 (Moloney murine leukemia virus，M-MuLV) 感染小鼠的淋巴肉瘤中分離鑒定出一種復(fù)制缺陷型逆轉(zhuǎn)錄病毒，命名為Abelson鼠白血病病毒 (Abelson murine leukemia virus，A-MuLV)[6]。A-MuLV是一種單股正鏈RNA病毒，能誘導(dǎo)小鼠淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致小鼠Abelson白血病的發(fā)生[7]。A-MuLV的特有性質(zhì)是能夠在體內(nèi)促進(jìn)淋巴瘤的快速發(fā)生發(fā)展，并能在體外誘導(dǎo)骨髓、脾臟、胎兒肝臟成纖維細(xì)胞和造血細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，而且A-MuLV轉(zhuǎn)化的淋巴細(xì)胞具有前B淋巴細(xì)胞的特征[8]。是A-MuLV的癌基因，在A-MuLV病毒進(jìn)化過(guò)程中由A-MuLV的基因替換細(xì)胞原癌基因的SH3區(qū)而形成。因此，能夠編碼一個(gè)含有A-MuLV Gag序列、SH2結(jié)構(gòu)域和SH1 (酪氨酸激酶區(qū)) 的融合蛋白。v-Abl蛋白主要位于宿主細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)[9]，具有較強(qiáng)的酪氨酸激酶活性，可以誘導(dǎo)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化[10]。

2 JAK/STAT/Pim信號(hào)通路

2.1 JAK/STAT/Pim信號(hào)通路的簡(jiǎn)介

JAK/STAT/Pim信號(hào)通路由4個(gè)主要成分組成：Janus酪氨酸激酶 (Janus family of tyrosine kinase，JAK) 、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄活化因子 (Signal transducer and activator of transcription，STAT)、絲氨酸/蘇氨酸激酶Pim家族 (Proviral insertion in murine，Pim) 和細(xì)胞因子信號(hào)抑制因子 (Suppressor of cytokine signaling，SOCS)。哺乳動(dòng)物中JAK家族成員共有4個(gè)：JAK1、JAK2、JAK3和Tyk2[11]。JAK蛋白有7個(gè)同源結(jié)構(gòu)域JH1–JH7，其中JH1具有激酶功能。STAT家族已經(jīng)鑒定出7個(gè)成員：STAT1–4、STAT5a、STAT5b和STAT6，其主要包含氨基端保守域、coiled-coil結(jié)構(gòu)域、DNA結(jié)構(gòu)域、SH2結(jié)構(gòu)域和羧基端的轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域[12]。Pim激酶家族共有3個(gè)成員：Pim-1、Pim-2以及Pim-3，-1基因最早是作為M-Mu-LV的前病毒插入位點(diǎn)而被發(fā)現(xiàn)[13]。SOCS家族目前有8個(gè)成員，分別是CIS、SOCS1–SOCS7，它們的中間段都有一個(gè)保守SH2結(jié)構(gòu)域，羧基端為一個(gè)保守結(jié)構(gòu)域SOCS Box。SOCS Box的功能與泛素化降解有關(guān)，能夠募集泛素轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)。當(dāng)SOCS通過(guò)SH2結(jié)構(gòu)域或其他區(qū)域與靶分子結(jié)合后，SOCS Box可以與Elongins B/C、Cullin-5、Rbx-1等分子結(jié)合，從而介導(dǎo)靶向分子的降解[14]。

JAK/STAT/Pim信號(hào)通路涉及從細(xì)胞因子受體到細(xì)胞核的信號(hào)傳導(dǎo)。JAK通過(guò)細(xì)胞因子與其受體結(jié)合被激活，激活的JAK將STAT招募至細(xì)胞因子受體處使其磷酸化，磷酸化的STAT形成同源或者異源二聚體進(jìn)入細(xì)胞核，啟動(dòng)一系列基因的轉(zhuǎn)錄，其中轉(zhuǎn)錄出來(lái)的基因作為負(fù)反饋因子負(fù)調(diào)控JAK/STAT/Pim信號(hào)通路的活性。研究證實(shí)，在許多實(shí)體瘤以及白血病和淋巴瘤等腫瘤細(xì)胞中，JAK/STAT/Pim信號(hào)通路的持續(xù)激活與其發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[15-16]。

2.2 Bcr-Abl、v-Abl能夠調(diào)控JAK/STAT/Pim信號(hào)通路的活化以誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生

Bcr-Abl作為持續(xù)活化的非受體酪氨酸激酶，借助自身SH1激酶特性，活化JAK2，后者通過(guò)其JH1激酶區(qū)進(jìn)一步磷酸化STAT5[17]。有研究表明，STAT5的酪氨酸磷酸化也可以不依賴于JAK2的活化，而是被Bcr-Abl直接活化[18]。另外，癌蛋白v-Abl可以使得JAK1處于持續(xù)活化的水平，進(jìn)而活化下游蛋白STAT1和STAT5[19]。經(jīng)活化的STAT5，可通過(guò)其SH2結(jié)構(gòu)域，與另一個(gè)STAT5蛋白中磷酸化的酪氨酸相互作用形成二聚體，靶向進(jìn)入細(xì)胞核，并通過(guò)其DNA結(jié)構(gòu)域，調(diào)控下游基因比如-1、-2基因的表達(dá)[20]。本實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)首次鑒定出eIF4B在Bcr-Abl、A-MuLV轉(zhuǎn)化細(xì)胞中，可以作為Pim激酶的一個(gè)底物分子。被Pim 激酶磷酸化的eIF4B加快了5′UTR具有復(fù)雜二級(jí)結(jié)構(gòu)的mRNA的翻譯，促進(jìn)細(xì)胞增殖并抑制細(xì)胞凋亡，進(jìn)而促進(jìn)Abl癌蛋白誘導(dǎo)的細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化[21]。其中，Pim-1、Pim-2都可上調(diào)eIF4B的Ser406和Ser422位點(diǎn)的磷酸化水平，且主要磷酸化位點(diǎn)為eIF4B Ser422，而Pim-3對(duì)eIF4B磷酸化的作用不大[21]。除此之外，eIF4B還可以被PI3K/AKT/mTOR和RAS/RAF/MEK信號(hào)通路激活，在細(xì)胞增殖和抗細(xì)胞凋亡中起重要作用[22]。

正常生理狀態(tài)下，SOCS蛋白可以通過(guò)其SH2區(qū)結(jié)合JAK和細(xì)胞因子受體，競(jìng)爭(zhēng)性抑制STAT與受體的結(jié)合，導(dǎo)致STAT不能被JAK激酶磷酸化。同時(shí)，SOCS蛋白利用其SOCS box與Elongin B/C復(fù)合物等結(jié)合，介導(dǎo)與其相連蛋白的泛素化降解。此外，SOCS1和SOCS3可利用其激酶抑制區(qū)KIR (Kinase inhibitory region) 與JAK直接互作，從而抑制JAKs的激酶活性[23]。研究表明，v-Abl癌蛋白可磷酸化SOCS-1以破壞其負(fù)調(diào)節(jié)JAK的功能，使得JAK1處于持續(xù)活化的狀態(tài)[19]。我們的研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，Bcr-Abl癌蛋白可以通過(guò)磷酸化SOCS-1的Tyr155、Tyr204和SOCS-3的Tyr211殘基使其失去負(fù)調(diào)節(jié)JAK/STAT/Pim信號(hào)通路的功能，闡明了Bcr-Abl介導(dǎo)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的機(jī)理[23]。此外，最近的研究報(bào)道顯示，A-MuLV轉(zhuǎn)化的細(xì)胞中，表達(dá)上調(diào)的Pim-1、Pim-2激酶也可通過(guò)磷酸化SOCS1導(dǎo)致細(xì)胞的惡性增殖[24]。

腫瘤的發(fā)生與細(xì)胞周期和細(xì)胞抗凋亡作用有著密切聯(lián)系。細(xì)胞周期的縮短，可加快細(xì)胞增殖，而抗凋亡特性則有利于癌變中的細(xì)胞免受機(jī)體的自殺性清除。de Groot等[25]在表達(dá)Bcr-Abl的BaF3細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，抗凋亡蛋白Bcl-xL的基因啟動(dòng)子上存在多個(gè)STATs結(jié)合位點(diǎn)，活化的STAT5可直接與Bcl-xL啟動(dòng)子結(jié)合而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。Yang等[21]研究報(bào)道，Bcr-Abl陽(yáng)性細(xì)胞中，持續(xù)活化的Pim-1、Pim-2激酶還可通過(guò)磷酸化eIF4B，加快與抗凋亡相關(guān)的mRNA (如Bcl-2) 的翻譯，最終誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生。

3 PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路

3.1 PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路的簡(jiǎn)介

磷脂酰肌醇3-激酶 (Phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K) 家族由多個(gè)類型分子構(gòu)成，每個(gè)分子都由調(diào)節(jié)亞基和催化亞基組合成異源二聚體。調(diào)節(jié)亞基主要由氨基末端SH3結(jié)構(gòu)域、斷裂點(diǎn)簇區(qū)域同源結(jié)構(gòu)域 (BCR)、脯氨酸富集區(qū)、interSH2 (iSH2) 結(jié)構(gòu)域和羧基末端SH2結(jié)構(gòu)域組成[26]。而催化亞基包含p110亞基結(jié)構(gòu)域、RAS結(jié)合域、激酶結(jié)構(gòu)域及螺旋結(jié)構(gòu)域。PI3K的調(diào)節(jié)亞基負(fù)責(zé)與上游的激酶結(jié)合，催化亞基具有激酶活性。絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶 (AKT) 家族主要包括3個(gè)成員：AKT1、AKT 2和AKT 3，其主要由氨基端的調(diào)節(jié)區(qū) (Pleckstrin homology，PH區(qū))、中間的激酶區(qū)及羧基端的尾部調(diào)節(jié)區(qū)構(gòu)成。其中，調(diào)節(jié)區(qū)能夠和脂質(zhì)結(jié)合，將相關(guān)蛋白質(zhì)定位在細(xì)胞膜，并磷酸化一系列特異性底物[27]。雷帕霉素的哺乳動(dòng)物靶點(diǎn) (Mammalian target of rapamycin，mTOR) 是一種絲/蘇氨酸蛋白激酶，屬于PI3K蛋白家族，在生物體內(nèi)以兩種復(fù)合物的形式存在，即mTORC1及mTORC2。p70S6K激酶是mTOR激酶下游的一個(gè)重要效應(yīng)分子，具有多個(gè)磷酸化位點(diǎn)，可在mTOR和磷脂酰肌醇依賴激酶 (Phosphoinositide- dependent kinase，PDK) 的協(xié)同作用下而活化[22]。

PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路是一條由細(xì)胞刺激、毒物損害等激活的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)途徑，與轉(zhuǎn)錄、翻譯、增殖、生長(zhǎng)和凋亡等相關(guān)[1,28]。IL-3受體、Grb2和Ras等能夠與PI3K結(jié)合，使其從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜并激活，進(jìn)而在質(zhì)膜上產(chǎn)生PIP和PIP3。其中，PIP被磷酸酶如PTEN降解，而PIP3與AKT結(jié)合并激活PDK，導(dǎo)致AKT的激活并使其激活mTOR等下游底物[1]。PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路的異常激活與肺癌、乳腺癌、卵巢癌和白血病等多種腫瘤的發(fā)生有關(guān)[29-30]。

3.2 Bcr-Abl、v-Abl能夠調(diào)控PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路的活化以誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生

Bcr-Abl酪氨酸激酶在Grb2等銜接蛋白的幫助下，能夠激活PI3K從細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)移過(guò)程，并通過(guò)與PI3K的p85調(diào)節(jié)亞基結(jié)合，磷酸化p110催化亞基而將其活化，進(jìn)而激活PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路[31]。研究證明v-Abl也與PI3K相關(guān)并介導(dǎo)其活化，但具體活化機(jī)制還在探索中[32]。經(jīng)活化的PI3K，其p110催化亞基會(huì)識(shí)別磷脂酰肌醇二磷酸 (PIP2)，并將其磷酸化成為PIP3。PIP3的PH結(jié)構(gòu)域?yàn)橄掠蔚鞍滋峁╁^定位點(diǎn)，可募集含有PH結(jié)構(gòu)域的AKT與PDK1激酶至細(xì)胞膜附近[33]。AKT的完全活化需要PDK的參與，PDK-1只能使Thr308位點(diǎn)磷酸化，而對(duì)Ser473位點(diǎn)無(wú)直接作用，但AKT的PH區(qū)與PIP3等脂質(zhì)產(chǎn)物的高親和力結(jié)合促進(jìn)了PDK1/PDK2復(fù)合體的形成，激活Ser473位點(diǎn)的磷酸化作用，只有AKT的Ser473和Thr308都被磷酸化才能充分發(fā)揮其功能[34-35]。

正常情況下，TSC-1和TSC-2形成二聚體復(fù)合物，抑制小GTP酶Rheb的活性，而Rheb是mTOR活化所必需的刺激蛋白，因此TSC-1/TSC-2在正常情況下抑制mTOR的功能。當(dāng)AKT活化后，它可磷酸化TSC-2的Ser939和Thr1462，抑制了TSC-1/TSC-2復(fù)合物的形成，從而解除了對(duì)Rheb的抑制作用，使得mTOR被激活[36]?；罨膍TOR可進(jìn)一步激活p70S6K激酶。Bcr-Abl、v-Abl轉(zhuǎn)化細(xì)胞中，p70S6K激酶可直接磷酸化底物eIF4B的Ser422位點(diǎn)[22]。另外，AKT激酶可不依賴于經(jīng)典的Akt/mTOR/p70S6K途徑，而是通過(guò)直接磷酸化eIF4B的Ser422位點(diǎn)，促進(jìn)相關(guān)mRNA的翻譯，最終誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生[22]。

3.2.1 Bcr-Abl能夠影響PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路調(diào)控的細(xì)胞周期進(jìn)程以誘導(dǎo)腫瘤的形成

Bcr-Abl導(dǎo)致PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路的持續(xù)活化，可通過(guò)以下兩種方式調(diào)控細(xì)胞周期相關(guān)分子，進(jìn)而縮短細(xì)胞周期，加快細(xì)胞增殖，最終誘導(dǎo)腫瘤生成。

第一，促進(jìn)細(xì)胞周期正調(diào)控因子Cyclin的轉(zhuǎn)錄與翻譯。de Mattos等[37]報(bào)道，表達(dá)Bcr-Abl的細(xì)胞系BV173中，活化的AKT激酶可通過(guò)磷酸化FoxO3a，抑制由其介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄抑制因子Bcl-6的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞周期正調(diào)控因子CyclinD2的轉(zhuǎn)錄。Prabhu等[38]證實(shí)，多種Bcr-Abl表達(dá)的細(xì)胞中，活化的mTORC1可通過(guò)磷酸化調(diào)節(jié)mRNA翻譯起始過(guò)程的4E-BP1的活性，最終加快CyclinD3 mRNA的翻譯，以促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程。

第二，抑制細(xì)胞周期負(fù)調(diào)控因子的表達(dá)。Gesbert等[39]研究表明，在Bcr-Abl陽(yáng)性細(xì)胞中，活化的AKT激酶，可通過(guò)抑制細(xì)胞周期負(fù)調(diào)控因子p27的表達(dá)，來(lái)解除其對(duì)Cyclin D1-CDK復(fù)合物的抑制作用，使細(xì)胞通過(guò)G1/S期轉(zhuǎn)化的位點(diǎn)，最終促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程。

3.2.2 Bcr-Abl能夠影響PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路調(diào)控的凋亡發(fā)生過(guò)程以誘導(dǎo)腫瘤的形成

此外，由Bcr-Abl持續(xù)活化的PI3K/AKT/ mTOR信號(hào)通路，還可通過(guò)以下3種方式調(diào)控抗細(xì)胞凋亡相關(guān)分子，進(jìn)而抑制細(xì)胞凋亡，最終誘導(dǎo)腫瘤生成。

第一，抑制促凋亡基因的轉(zhuǎn)錄。FoxO轉(zhuǎn)錄因子家族主要存在于細(xì)胞核內(nèi)，通過(guò)結(jié)合到特異順式作用元件促進(jìn)Bim等細(xì)胞凋亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。Essafi等[40]在表達(dá)Bcr-Abl的BaF3細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，活化的Akt激酶可磷酸化FoxO3轉(zhuǎn)錄因子使之與抗凋亡結(jié)合蛋白14-3-3相結(jié)合而停留在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，以此抑制由其介導(dǎo)的促凋亡基因的轉(zhuǎn)錄。

第二，加快抗凋亡蛋白的合成。Carayol等[41]證實(shí)，依賴Bcr-Abl持續(xù)活化的p70S6K激酶可通過(guò)磷酸化PDCD4 Ser67，使其泛素化降解，從中釋放的eIF4A在轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物處結(jié)合于eIF4G，加快抗凋亡蛋白的合成。

第三，抑制促凋亡蛋白的活性與釋放抗凋亡蛋白。Trotta等[42]觀察到，在表達(dá)Bcr-Abl的骨髓前體細(xì)胞系中，存在p53下調(diào)與MDM2 (p53的負(fù)調(diào)節(jié)蛋白) 顯著表達(dá)的現(xiàn)象，說(shuō)明依賴Bcr-Abl持續(xù)活化的某個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分子，可磷酸化p53的負(fù)調(diào)控蛋白MDM2，以促進(jìn)p53的失活，從而抑制p53介導(dǎo)的促凋亡反應(yīng)。而在此之前，Mayo等[43]已證實(shí)MDM2是PI3K/Akt途徑中AKT的底物。綜合兩項(xiàng)研究，我們推測(cè)依賴Bcr-Abl持續(xù)活化的AKT激酶有可能通過(guò)磷酸化MDM2以調(diào)控p53的活性，最終抑制細(xì)胞凋亡，但具體機(jī)制尚待闡明。此外，Neshat等[44]報(bào)道，Bcr-Abl陽(yáng)性細(xì)胞中活化的AKT可磷酸化原先與Bcl-2或Bcl-xL結(jié)合的凋亡前體蛋白Bad，使其與抗凋亡結(jié)合蛋白14-3-3結(jié)合，進(jìn)而釋放游離的抗凋亡蛋白Bcl-2、Bcl-xL，發(fā)揮抗凋亡的作用。

4 RAS/RAF/MEK信號(hào)通路

4.1 RAS/RAF/MEK信號(hào)通路的簡(jiǎn)介

RAS家族共有3個(gè)成員，分別為H-RAS、N-RAS和K-RAS，定位于細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)，正常情況下為與GDP結(jié)合的非活化狀態(tài)，與GTP結(jié)合后則變成活化狀態(tài)[45]。RAF是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，有RAF-1、A-RAF和B-RAF三種類型，目前研究較多的是RAF-1，其在細(xì)胞增殖、抗凋亡中有重要作用。RAF的分子結(jié)構(gòu)中含有CR1、CR2和CR3共3個(gè)保守區(qū)，CR1區(qū)是活化的RAS與RAF蛋白激酶結(jié)合的主要部位；CR3區(qū)具有激酶催化功能，能與下游MEK激酶結(jié)合，并將其活化。MEK分為MEK1和MEK2兩種，屬于少有的酪氨酸和蘇氨酸/絲氨酸雙重特異性蛋白激酶[46]，分子結(jié)構(gòu)中有一段富含脯氨酸的區(qū)域，其為RAF與MEK的結(jié)合部位。

RAS/RAF/MEK信號(hào)通路是一個(gè)中心信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，它將來(lái)自多個(gè)細(xì)胞表面受體的信號(hào)傳遞到核內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子[47]，該通路又被稱為MAP激酶途徑。

4.2 Bcr-Abl、v-Abl能夠調(diào)控RAS/RAF/ MEK信號(hào)通路的活化以誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生

Bcr-Abl與RAS之間存在著一些接頭分子負(fù)責(zé)傳遞信號(hào)，如Grb2、Shc等，其中研究較為深入的是Grb2，它可通過(guò)SH2結(jié)構(gòu)域與Bcr-Abl中Bcr蛋白的Tyr177位點(diǎn)結(jié)合，并通過(guò)其SH3結(jié)構(gòu)域，與核苷酸交換因子Sos的脯氨酸富集序列結(jié)合，形成Bcr-Abl-Grb2-Sos復(fù)合物，進(jìn)而使RAS-GDP轉(zhuǎn)換為RAS-GTP，活化RAS激酶，以此激活RAS/RAF/MEK信號(hào)通路[48]。而v-Abl則與Shc/Grb2、Sos形成v-Abl-Shc-Grb2-Sos復(fù)合物，進(jìn)而激活RAS激酶[48]。

RAF的CR1區(qū)通過(guò)與RAS結(jié)合而被募集到細(xì)胞膜上，并在涉及磷酸化和多種輔因子的復(fù)雜過(guò)程中被激活，這些復(fù)雜過(guò)程尚未被完全理解[46]?；罨蟮腞AF與MEK富含脯氨酸的一段區(qū)域結(jié)合，通過(guò)其CR3激酶區(qū)磷酸化MEK的絲氨酸和蘇氨酸位點(diǎn)將其激活[49]。MEK屬于少有的雙重特異性激酶，使ERK的酪氨酸和蘇氨酸兩個(gè)調(diào)節(jié)位點(diǎn)磷酸化而將其激活[49]?；罨腅RK可在PDK1等激酶的幫助下激活RSK。研究表明，Bcr-Abl和v-Abl轉(zhuǎn)化細(xì)胞中，RSK激酶可直接磷酸化eIF4B的Ser422位點(diǎn)，促進(jìn)相關(guān)mRNA的翻譯，最終誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生[22]，至于是否包括Bcl-2等抗凋亡分子的mRNA，有待實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。

5 總結(jié)與展望

癌基因和A-MuLV病毒誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生是一個(gè)極其復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程，涉及到許多與細(xì)胞增殖和凋亡相關(guān)信號(hào)通路的異常調(diào)控。本團(tuán)隊(duì)與前人研究成果發(fā)現(xiàn)，依賴Abl (如Bcr-Abl、v-Abl) 持續(xù)活化的JAK/STAT/Pim、PI3K/AKT/mTOR、RAS/RAF/MEK信號(hào)通路可以激活下游Pim、AKT、p70S6K、RSK激酶的共同底物分子eIF4B，以此加強(qiáng)5′-cap具有復(fù)雜二級(jí)結(jié)構(gòu)的mRNA (包含一些細(xì)胞周期調(diào)控因子和抗凋亡分子) 的翻譯[21-22]，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖并抑制細(xì)胞凋亡 (圖1)。此外，Abl癌蛋白誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生也可不依賴于eIF4B，而通過(guò)調(diào)控細(xì)胞周期和抗細(xì)胞凋亡的相關(guān)蛋白促進(jìn)細(xì)胞的增殖并抑制凋亡，誘導(dǎo)細(xì)胞轉(zhuǎn)化，最終形成腫瘤[37-44]。除了重要蛋白在調(diào)控癌基因和A-MuLV病毒誘導(dǎo)的腫瘤發(fā)生過(guò)程發(fā)揮重要作用，我們的研究表明長(zhǎng)鏈非編碼RNA (Long noncoding RNA，lncRNA) 也參與其中。Guo等[50-51]利用lncRNA表達(dá)譜芯片技術(shù)篩選出了兩條表達(dá)量變化顯著且依賴Bcr-Abl的lncRNA，分別為lncRNA-BGL3和H19。深入研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA-BGL3可以作為競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA (Competitive endogenous RNA，ceRNA) 調(diào)控PTEN的表達(dá)，進(jìn)而發(fā)揮抑癌功能，影響Abl腫瘤細(xì)胞的凋亡以及裸鼠體內(nèi)誘導(dǎo)的腫瘤生長(zhǎng)。干擾H19的表達(dá)能夠促進(jìn)Abl轉(zhuǎn)化細(xì)胞的凋亡，并且抑制這些細(xì)胞在裸鼠體內(nèi)的腫瘤生長(zhǎng)。因此，我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明lncRNA-BGL3和H19在Bcr-Abl誘導(dǎo)細(xì)胞轉(zhuǎn)化中均發(fā)揮重要作用，為Abl陽(yáng)性腫瘤的治療提供了有意義的參考。

圖1 Abl (如Bcr-Abl、v-Abl) 癌基因誘導(dǎo)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的機(jī)理

關(guān)于癌基因誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生與調(diào)控細(xì)胞周期、抗凋亡相聯(lián)系的報(bào)道甚少。Guo等[52]首次發(fā)現(xiàn)AKT1中的E17K突變存在于部分v-Abl轉(zhuǎn)化細(xì)胞中。隨后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與野生型AKT1相比，E17K突變體可以顯著促進(jìn)v-Abl癌蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞轉(zhuǎn)化，并可通過(guò)提高抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)水平和凋亡前體蛋白Bad的磷酸化水平，延緩由伊馬替尼 (Imatinib，Abl激酶抑制劑) 介導(dǎo)的v-Abl轉(zhuǎn)化細(xì)胞的凋亡，也因此證實(shí)了AKT1遺傳變異與Abl介導(dǎo)淋巴細(xì)胞癌變的直接相關(guān)性。此外，Pim激酶可以通過(guò)磷酸化eIF4B以促進(jìn)癌基因誘導(dǎo)的細(xì)胞轉(zhuǎn)化，而且Shahbazian等[53]證明了eIF4B磷酸化可以特異性地上調(diào)特定mRNA的翻譯，如Cdc25 (細(xì)胞周期調(diào)控因子) 和Bcl-2 (抗凋亡分子)。因此我們推測(cè)，依賴v-Abl持續(xù)活化的eIF4B可能也通過(guò)與細(xì)胞周期調(diào)控因子和抗凋亡分子相互作用，最終誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生。參與癌基因誘導(dǎo)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的具體分子還需進(jìn)一步的研究去證實(shí)。

基于本實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)前期已經(jīng)證明eIF4B可作為Pim和Akt的共同底物分子，整合了Abl癌蛋白激活的JAK/STAT/Pim、PI3K/Akt/mTOR兩條信號(hào)通路。我們發(fā)現(xiàn)，在Abl轉(zhuǎn)化的細(xì)胞中長(zhǎng)時(shí)間抑制一條通路能夠顯著促使另一條通路的活化，從而部分恢復(fù)eIF4B的磷酸化水平。因此，針對(duì)JAK/STAT/Pim和PI3K/Akt/mTOR中單一一條信號(hào)通路的抑制劑對(duì)Abl陽(yáng)性細(xì)胞的殺傷效果極為有限[22]。我們將不同藥物進(jìn)行組合，同時(shí)阻斷這兩條通路，能夠徹底有效地降低eIF4B的磷酸化，顯著抑制了Abl癌蛋白誘導(dǎo)的腫瘤發(fā)生。這種兩條信號(hào)通路抑制劑聯(lián)用的協(xié)同療法，為治療Abl陽(yáng)性腫瘤提供了新的思路[22]。臨床研究發(fā)現(xiàn)，還有很多惡性腫瘤伴有JAK/STAT/Pim、PI3K/Akt/mTOR等通路的持續(xù)活化，如淋巴瘤、肺癌、乳腺癌等。eIF4B是否能在大多數(shù)臨床腫瘤中發(fā)揮關(guān)鍵的作用，在相應(yīng)癌癥模型中能否通過(guò)同時(shí)阻斷兩條甚至多條相關(guān)通路來(lái)降低eIF4B的磷酸化從而抑制腫瘤生長(zhǎng)，這些問(wèn)題還有待進(jìn)一步探究，這些研究將為腫瘤治療提供新策略。

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(本文責(zé)編 陳宏宇)

Mechanism underlying tumorigenesis induced byoncogene and A-MuLV virus

Yanan Sun1, Na Chen1, Xuefei Wang2, Ji-Long Chen1,2, and Yanmei Ma1

1 College of Animal Sciences, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian, China 2 CAS Key Laboratory of Pathogenic Microbiology and Immunology, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China

Theoncogene is produced by the reciprocal translocation betweengene on chromosome 9 and thegene on chromosome 22 in human genome. The encoded Bcr-Abl fusion protein is responsible for the pathogenesis of certain human leukemias. Abelson murine leukemia virus (A-MuLV) is a retrovirus that could lead to transformation of B lymphocyte in mice, andis the oncogene of A-MuLV. Abl oncoproteins (such as Bcr-Abl and v-Abl) play critical roles in tumorigenesis of certain cell types. Several signal transduction pathways, including JAK/STAT/Pim, PI3K/AKT/mTOR and RAS/RAF/MEK signaling pathway, are involved in Abl-mediated tumorigenesis. In addition, Abl-mediated tumorigenesis is associated with mutation or abnormal modification of key signal molecules as well as dysregulation of some critical long noncoding RNAs (lncRNAs). Here, we review the molecular mechanisms by whichoncogenes activate three major signaling pathways, and provide a scientific basis for therapy of Abl oncoprotein-induced tumors.

Bcr-Abl, A-MuLV, signalling pathway, cancer, tyrosine kinase, lncRNA

May 5, 2018;

June 29, 2018

National Natural Science Foundation of China (Nos. 81472611, 81502397).

Yanmei Ma. Tel: +86-591-83758852; E-mail: 89mym@163.com

Jilong Chen. Tel: +86-10-64807300; Fax: +86-10-64807980; E-mail: chenjl@im.ac.cn

10.13345/j.cjb.180183

國(guó)家自然科學(xué)基金(Nos. 81472611，81502397) 資助。