PPP2R3A基因與腫瘤的相關(guān)性研究進(jìn)展

陳慧娟 王培曉 張慶

目前癌癥是全球第二大死因。由于全球人口增長、老齡化、吸煙、肥胖、感染及環(huán)境污染等危險因素，癌癥發(fā)生率及死亡率呈持續(xù)增長趨勢[1]。當(dāng)前許多腫瘤的發(fā)病機(jī)制尚不十分清楚，隨著近些年來基因組測序技術(shù)的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)一些常見的基因突變后引起的細(xì)胞不同生物學(xué)行為的改變可促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。

蛋白磷酸酶 2A（protein phosphatase 2A，PP2A）代表了近一半的總細(xì)胞的絲氨酸/蘇氨酸磷酸酶活性，為一種腫瘤抑制基因。而蛋白磷酸酶2A調(diào)節(jié)亞基B″（protein phosphatase 2 regulatory subunitB″alpha，PPP2R3A）作為PP2A的調(diào)節(jié)亞基的編碼基因，能影響PP2A異源三聚體的形成。雖然PPP2R3A基因的生物學(xué)功能還不是很明確，但它因參與重要腫瘤信號通路的調(diào)節(jié)，受到廣泛關(guān)注。本文對PPP2R3A的結(jié)構(gòu)、功能以及與腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展作一綜述。

1 PPP2R3A的結(jié)構(gòu)、分布與活性調(diào)節(jié)

PP2A參與多種生物學(xué)功能[2]和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的調(diào)節(jié)，如 c-Myc、WNT 和 PI3K/Akt等[3-4]，在多種腫瘤中可觀察到PP2A活性的降低[5]。PP2A的多種生物學(xué)功能主要取決亞基組合的多樣性，主要由催化亞基（catalyticsubunit，C）、結(jié)構(gòu)亞基（structuralsubunit，A）以及調(diào)節(jié)亞基（regulatorysub-unit，B）組成。其中調(diào)節(jié)亞基B由一組不同的基因編碼，包括 B/PR55、B′/PR61、B″/PR72、Striatin家族，它能影響酶的活性，在底物特異性和亞細(xì)胞定位中具有重要作用[6]。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)PP2A在肺臟、直腸、乳腺、皮膚和子宮等腫瘤中都出現(xiàn)了亞基的突變[7-9]。

PPP2R3A基因?qū)儆贐″/PR72家族，該基因位于3q22.2-q22.3，組織定位發(fā)現(xiàn)PR130在人體各組織中普遍存在，而PR72具有肌肉特異性[10]，在心臟和肌肉中明顯高表達(dá)。PPP2R3A主要編碼2個成員，即PR130和PR72[6]，它們具有各自特異性的N-基末端，即PR130存在665個氨基酸的基序，而PR72僅有44個氨基酸構(gòu)成的特異性N-末端結(jié)構(gòu)域。但是兩者具有相同的486個氨基構(gòu)成的C-末端，其中共有的C-末端包含兩種結(jié)構(gòu)域，即一個保守的疏水基序（HM）和兩個參與鈣離子結(jié)合的EF結(jié)構(gòu)域（EF1、EF2），這些結(jié)構(gòu)域提供了與結(jié)構(gòu)亞基結(jié)合的交互界面、PR72的核內(nèi)定位以及Ca2+依賴性磷酸酶活性的刺激作用[6]。

PPP2R3A的活性受到翻譯后修飾的調(diào)節(jié)，例如PPP2R3A常通過DNA甲基化而失活，而催化亞基C-端的甲基化能夠增加核心酶與B亞基的結(jié)合。PPP2R3A具有的EF結(jié)構(gòu)域能夠與Ca2+結(jié)合，進(jìn)而激活PP2A[10-11]。在鈣蛋白酶的作用下，PR72與核心酶的相互作用減弱，并且PR72和PR130逐漸降解成45-48kDa的類似蛋白水解片段，即PR45[12]，目前未發(fā)現(xiàn)PR45相關(guān)的生物學(xué)活性。同時雷帕霉素能夠影響PP2A-調(diào)節(jié)亞基（PR72）復(fù)合物的活性，Go der等[13]發(fā)現(xiàn) HDAC 1 和HDAC 2在轉(zhuǎn)錄水平上控制PPP2R3A的表達(dá)。

2 PPP2R3A基因參與腫瘤的生物學(xué)活性

Parthasarathy等[14]研究發(fā)現(xiàn)，體外過表達(dá) B″（PR48/PR72/PR130）可以將細(xì)胞周期阻滯在G1期，從而抑制細(xì)胞周期進(jìn)程，以往有研究表明細(xì)胞分裂周期蛋白6（Cdc6）的去磷酸化和降解能引起細(xì)胞周期阻滯，并且PP2A能以一種鈣調(diào)節(jié)的方式靶向Cdc6通過PR70亞基[11]，因此具有同樣Ca2+結(jié)合域的PPP2R3A可能也通過靶向Cdc6，進(jìn)而抑制細(xì)胞周期進(jìn)展。Janssens等[10]通過RNA干擾技術(shù)敲低HT1080細(xì)胞中的PR130，發(fā)現(xiàn)敲低后的細(xì)胞黏附于Ⅰ型膠原的能力增強(qiáng)，遷移能力降低，可能是因為PR130與脂肪瘤特異性配體（lipomapreferred partner，LPP）形成的復(fù)合物不利于焦點(diǎn)黏連的成熟，由此推測PR130具有潛在的促遷移能力，可能起促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力的作用。

3 PPP2R3A參與腫瘤信號通路

3.1 PR130與EGF-EGFR信號通路 表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）是一個跨膜糖蛋白，在腫瘤細(xì)胞增殖、分化和遷移發(fā)揮重要作用，并且在較多的癌癥中都呈現(xiàn)過表達(dá)狀態(tài)[15]，有研究表明EGF-EGFR信號通路促進(jìn)了肝癌的炎癥環(huán)境的形成，而炎癥微環(huán)境在肝癌的發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用[16]。

Zwaenepoel等[17]發(fā)現(xiàn)PR130對維持EGFR的表達(dá)具有一定的相關(guān)性，該研究顯示在EGF的存在下，PR130能與SH2結(jié)構(gòu)域的Ⅱ型肌醇5，-磷酸酶（SH2 domain-containing inositol polyphosphate 5-phosphatase 2，SHIP2）結(jié)合，重新分配到質(zhì)膜處，同時PR130與EGFR的相互作用發(fā)生瞬時增強(qiáng)。敲低細(xì)胞內(nèi)的PR130的表達(dá)后，EGFR的降解明顯增加，其下游的蛋白激酶 B（PKB）和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）信號傳導(dǎo)的衰減同樣增加。因此，PR130在一定程度上促進(jìn)了EGFR信號的傳導(dǎo)，增加了致癌的可能性。

3.2 PR72與WNT信號通路 WNT信號通路作為腫瘤中最為活躍的信號通路之一。當(dāng)WNT異常激活時，與細(xì)胞膜上的Frizzled蛋白結(jié)合，激活細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的Dsh蛋白,使GSK-3β等發(fā)生磷酸化，造成了β-catenin積累并向核內(nèi)轉(zhuǎn)移，激活下游靶基因，使得細(xì)胞發(fā)生增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移[18]。WNT信號通路的級聯(lián)反應(yīng)在肝癌的發(fā)生中起著關(guān)鍵作用，在多數(shù)的肝細(xì)胞癌中都出現(xiàn)了WNT信號通路的失調(diào)[19]。

有研究表明，使用WNT通路抑制劑Naked cuticle（NKd）后，發(fā)現(xiàn)PR72促進(jìn)了NKd對Wnt信號通路的抑制效果,并且是通過抑制Dsh對GSK-3β的磷酸化發(fā)揮作用的，從而造成內(nèi)源性β-catenin蛋白水平明顯減少，因此PR72對Wnt通路表現(xiàn)為抑制作用[20]。而另一成員PR130也能與NKd結(jié)合，但它能阻斷NKd對Wnt通路的抑制效應(yīng)，呈現(xiàn)出一種激活效應(yīng)[21]，因此PPP2R3A基因能夠參與WNT通路的激活。

3.3 PR72與AMPK信號通路 AMP依賴的蛋白激酶（adenosine 5′-monophosphate（AMP）-activated protein kinase，AMPK）是參與生物能量代謝的關(guān)鍵分子，參與多種中的發(fā)生、發(fā)展，同時Cheng等[22]發(fā)現(xiàn)在肝癌組織中的AMPK活性高于癌旁肝組織，并且AMPK的活性與細(xì)胞增殖水平、分化程度和腫瘤大小呈負(fù)相關(guān)，故我們認(rèn)為AMPK的活性對肝癌呈現(xiàn)抑制效應(yīng)。

AMPK的去磷酸化與各種絲氨酸/蘇氨酸蛋白磷酸酶的作用有關(guān)，其中PP2A能夠使AMPK的Thr172發(fā)生去磷酸化，從而使其失活。Dai等[23]發(fā)現(xiàn)慢性鈣釋放抑制AMPK的活性也是通過激活PP2A的方式，其中PR72的作用必不可少，因為PR72存在鈣離子結(jié)合的EF手性域。并且當(dāng)PPP2R3A的敲低時，整體AMPK磷酸化表達(dá)增加。PR72亞基在骨骼肌中呈現(xiàn)相對高水平表達(dá)，Ca2+能夠與PR72的EF結(jié)構(gòu)域結(jié)合進(jìn)而激活PP2A[12]，同樣抑制了AMPK的生物活性。既然PP2A能夠通過PR72亞基抑制AMPK活性，那么PPP2R3A基因可能促進(jìn)了肝癌的發(fā)生、發(fā)展。

4 展望

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展是多因素的結(jié)果，包括基因突變、信號通路的改變、局部腫瘤微環(huán)境變化等，而基因突變最為復(fù)雜，一些重要基因突變后，會引起信號蛋白發(fā)生瀑布式改變，進(jìn)而引發(fā)了細(xì)胞的無限增殖、轉(zhuǎn)移等一系列改變。基因靶向治療是近些年來治療癌癥的熱點(diǎn)，因此找出關(guān)鍵的致病基因變得尤為重要。

PPP2R3A編碼的調(diào)節(jié)亞基參與了一些重要的信號通路的激活，如WNT、EGRF信號的表達(dá)水平，促進(jìn)了該信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)，引起了異常增殖。而PPP2R3A具有的EF手性域與Ca2+結(jié)合后能夠激活PP2A，進(jìn)而抑制了腫瘤中AMPK的活性,降低了AMPK對腫瘤的抑制作用。尤其是既往研究還表明PPP2R3A可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移、抑制黏附，可能在癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移等方面發(fā)揮重要作用。PPP2R3A是否是一個新的促癌基因及其參與腫瘤發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制還不明確，值得我們進(jìn)一步探索研究。