Naa10基因與腫瘤相關(guān)性的研究進(jìn)展

何祖坤，邱有玉，白松，楊紅菊

0 引言

據(jù)國家癌癥中心癌癥數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年全國惡性腫瘤發(fā)病例約為264.85/10萬，全部地區(qū)惡性腫瘤死亡率約為161.49/10萬[1]。惡性腫瘤高發(fā)病率和高死亡率已嚴(yán)重威脅人們的生命健康。因此，尋找到診治惡性腫瘤的特異性分子標(biāo)志物和有效的治療靶點(diǎn)成為迫切需要解決的問題。N-末端乙?；∟-terminal acetylation, NTA）是體內(nèi)最常見的蛋白質(zhì)修飾之一，Naa10基因（N-α-terminal acetyltransferuse gene 10）在人體細(xì)胞內(nèi)廣泛表達(dá)，參與蛋白質(zhì)乙?；揎?，在調(diào)控機(jī)體病理生理等生物學(xué)進(jìn)程中扮演重要的角色[2]。研究發(fā)現(xiàn)Naa10基因表達(dá)異常不但與個(gè)體發(fā)育畸形、阿爾茲海默癥、帕金森病等疾病有關(guān)[3-4]，而且在惡性腫瘤組織中表達(dá)上調(diào)，對腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展和侵襲起關(guān)鍵作用，有望成為檢測部分惡性腫瘤的新型生物標(biāo)志物和（或）特異性治療靶點(diǎn)[5-6]。本文將對Naa10基因的生物來源、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生物功能以及其在惡性腫瘤中的作用機(jī)制相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 Naa10基因的研究概述

Naa10基因是1985年首次在酵母菌中發(fā)現(xiàn)，1994年在人類細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)其同源基因，與酵母菌arrest defective 1（ARD1）基因有約40%的同源性，因此最開始也命名為人類hARD1基因。在2009年將該基因更名為Naa10基因，此后Naa10成為該基因在NCBI數(shù)據(jù)庫檢索的官方名稱[7]。Naa10基因位于Xq2.8區(qū)域，其編碼的Naa10p由235個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，相對分子質(zhì)量為26.46 kD[7]。應(yīng)用氨基酸序列對Naa10p進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，Naa10pN端為圓球狀結(jié)構(gòu)，而C端結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定[8]。Naa10基因功能區(qū)位于45～130氨基酸之間，N末端乙?；揎椫饕躈端乙?；刚{(diào)控，其主要由NatA～F六種復(fù)合體組成。其中又以NatA最為重要，Naa10是NatA的催化亞基，與Naa15共同組成乙酰轉(zhuǎn)移酶復(fù)合體[9-13]。生物體內(nèi)參與蛋白質(zhì)翻譯后共價(jià)修飾的方式主要有甲基化、磷酸化、泛素化和乙酰化，其中乙酰化又以蛋白質(zhì)N端氨基酸-α-位碳原子上氨基乙?；揎椬顬槌Ｒ奫14]。研究發(fā)現(xiàn)約50%酵母蛋白和90%哺乳動(dòng)物蛋白質(zhì)翻譯后會(huì)發(fā)生N端乙?；揎梉15]。Naa10p具有催化成熟蛋白質(zhì)賴氨酸殘基ε位乙?；钚裕陨硪阴；钚裕灰蕾囈阴；膮f(xié)同轉(zhuǎn)錄抑制活性及分子伴侶活性，通過與多種信號(hào)蛋白質(zhì)協(xié)同作用參與調(diào)控蛋白降解、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖、細(xì)胞遷移、個(gè)體生長發(fā)育等生物學(xué)過程[16]。Naa10在進(jìn)化上高度保守的堿基序列，從低等的細(xì)菌到高等的哺乳動(dòng)物，其均具有高度保守的序列結(jié)構(gòu)并發(fā)揮N端乙?；饔肹2]。研究證實(shí)Naa10參與多種實(shí)體腫瘤的發(fā)生發(fā)展，并在腫瘤組織中過表達(dá)，這使其有望成為新的腫瘤標(biāo)志物。

2 Naa10基因在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

2.1 Naa10作用于mTOR信號(hào)通路參與腫瘤的發(fā)生

哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶點(diǎn)（mammalian target of rapamycin, mTOR）是一種進(jìn)化上高度保守的絲氨酸-蘇氨酸激酶信號(hào)通路，它整合來自多種細(xì)胞內(nèi)外輸入信號(hào)，包括生長因子氨基酸、細(xì)胞內(nèi)能量供應(yīng)、細(xì)胞內(nèi)核糖體發(fā)生蛋白質(zhì)翻譯的起始、自噬性細(xì)胞死亡以及調(diào)節(jié)多種細(xì)胞功能[17-18]。Naa10p是mTOR信號(hào)通路的抑制劑，其低表達(dá)導(dǎo)致mTOR基因上游多個(gè)調(diào)控因子和下游效應(yīng)因子在不同類型的人類腫瘤中異常激活，進(jìn)而提高了對mTOR信號(hào)通路的開放，由于惡性表型依賴于這些信號(hào)通路，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[19]。

2.2 Naa10作用于Ca2+/MLCK信號(hào)通路參與腫瘤的發(fā)生

細(xì)胞分裂增殖活躍是腫瘤細(xì)胞遷移、侵襲的關(guān)鍵因素，肌球蛋白輕鏈激酶（myosin light chain kinase, MLCK）是Ca2+/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶，當(dāng)胞質(zhì)Ca2+濃度增加時(shí)，Ca2+/鈣調(diào)蛋白復(fù)合物激活MLCK，進(jìn)而使肌球蛋白輕鏈（myosin light chain, MLC）中的Thr18和Ser19殘基磷酸化，激活狀態(tài)的MLCK促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。研究發(fā)現(xiàn)Naa10與MLCK的N端堿基序列結(jié)合并乙?；撔蛄袃?nèi)的賴氨酸殘基，介導(dǎo)的乙?；筂LCK失活，從而抑制MLC磷酸化，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲[20]。

2.3 Naa10促進(jìn)DNMT1介導(dǎo)腫瘤抑癌基因沉默促進(jìn)腫瘤發(fā)生

Naa10p的致癌潛力取決于其與DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1（DNA methyltransferase 1, DNMT1）的相互作用，高甲基化介導(dǎo)的腫瘤抑制基因沉默在腫瘤發(fā)生中起關(guān)鍵作用，Naa10p通過促進(jìn)其在體外與DNA的結(jié)合及其在體內(nèi)對E-鈣黏蛋白等腫瘤抑制基因啟動(dòng)子的募集而正向調(diào)節(jié)DNMT1酶活性。同時(shí)與此一致的是，Naa10p和DNMT1之間的相互作用是通過啟動(dòng)子CpG甲基化對E-鈣黏蛋白沉默所需的，并且E-鈣黏蛋白抑制促成了Naa10p的致癌作用。在體外，Naa10的過表達(dá)引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化，并且在細(xì)胞集落和異種移植研究中siRNA介導(dǎo)的Naa10p耗盡減弱了癌細(xì)胞增殖，其通過調(diào)節(jié)DNMT1功能促進(jìn)腫瘤發(fā)生[21]。

2.4 Naa10p與PIX-蛋白結(jié)合抑制腫瘤細(xì)胞侵襲

Naa10p影響腫瘤預(yù)后主要表現(xiàn)為在腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮作用，Naa10p表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)，在有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的惡性腫瘤患者中其表達(dá)較無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者低。p21-激活激酶交換因子（p21-activated kinase-interacting exchange factor, PIX）和G蛋白偶聯(lián)受體激酶（G protein-coupled receptor kinase interactor, GIT）在腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)，均能促進(jìn)多種腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲。PIX通過與Paxillin和（GIT）相互作用后形成PIX-GIT-Paxillin蛋白復(fù)合物，GIT-PIX-蛋白復(fù)合體易位至黏著斑和胞膜作為支架蛋白皺褶，承擔(dān)多功能蛋白質(zhì)結(jié)合的載體，在控制細(xì)胞形狀、極性和黏著斑周轉(zhuǎn)率方面發(fā)揮重要作用[22-23]。Naa10p通過與PIX和GIT的結(jié)合域結(jié)合，從而阻止PIX-GIT-Paxillin蛋白復(fù)合物的形成，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞內(nèi)的Cdc42/Rac1活性降低和細(xì)胞遷移減少，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移。若讓PIX在Naa10轉(zhuǎn)染的腫瘤細(xì)胞中強(qiáng)制表達(dá)，腫瘤細(xì)胞將恢復(fù)遷移和侵襲的能力[24]。

2.5 Naa10參與腫瘤的其他機(jī)制

大部分惡性腫瘤通過高速糖酵解產(chǎn)生能量獲得快速生長。磷酸甘油酸激酶1（phosphoglycerate kinase 1, PGK1）作為蛋白激酶在線粒體內(nèi)磷酸化激活，活化狀態(tài)的PGK1抑制線粒體內(nèi)丙酮酸代謝，增強(qiáng)無氧糖酵解途徑產(chǎn)能，進(jìn)而抑制細(xì)胞的自噬，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)Naa10能與PGK1結(jié)合導(dǎo)致其乙?；慕邇?nèi)源性的PGK1，或者使其處于失活狀態(tài)，從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長和遷移[25]。熱休克蛋白（HSP90）是重要的分子伴侶，在穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)翻譯后修飾中起著重要的作用，Naa10通過控制Arg/N-末端乙?；虷SP90途徑穩(wěn)定細(xì)胞中的蛋白質(zhì)，當(dāng)Naa10表達(dá)下調(diào)時(shí)細(xì)胞中的Arg/N-末端乙?；虷SP90通路受損，導(dǎo)致蛋白質(zhì)翻譯后不能正常乙酰化修飾[26]，這可能是腫瘤發(fā)生的誘因。β-連環(huán)蛋白乙酰化激活，當(dāng)Naa10表達(dá)下調(diào)時(shí)，β-連環(huán)蛋白/TCF4復(fù)合物的轉(zhuǎn)錄失活，細(xì)胞周期蛋白D1被迫下調(diào)，導(dǎo)致細(xì)胞周期G1期停滯，達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞增殖的目的[8]。

3 與Naa10基因密切相關(guān)的腫瘤

3.1 Naa10與肝臟惡性腫瘤

Shim等[27]通過實(shí)時(shí)定量PCR方法分析94例肝臟腫瘤中Naa10 mRNA的表達(dá)水平，并通過在同一樣品中用GAPDH管家基因水平進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。研究發(fā)現(xiàn)在腫瘤組織和非腫瘤組織中的Naa10表達(dá)沒有顯著差異。在腫瘤組織中高表達(dá)者較低表達(dá)者更傾向于微血管浸潤，肝腫瘤中Naa10 mRNA高表達(dá)與微血管侵犯密切相關(guān)，可作為肝癌切除后檢測腫瘤復(fù)發(fā)的有效標(biāo)志物。

3.2 Naa10與結(jié)直腸癌

Naa10基因在結(jié)直腸癌組織中表達(dá)上調(diào)，而在癌旁正常組織對照組中低表達(dá)或不表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)結(jié)腸癌患者血清中抗Naa10抗原抗體水平明顯高于健康志愿者，并且與匹配的非癌性組織和良性病變相比，結(jié)腸癌組織中檢測到Naa10抗原高表達(dá)。使用COX回歸模型的多變量分析顯示，Naa10抗原高表達(dá)的患者總生存期和無病生存期明顯縮短[28-29]，提示Naa10可作為診斷結(jié)直腸癌的潛在標(biāo)志物。而miR-342-5p和miR-608能抑制細(xì)胞增殖、生長和分化，可降低SW480和SW620細(xì)胞的致瘤能力，并促進(jìn)SW480和SW620細(xì)胞的凋亡。其機(jī)制是通過靶向降解腫瘤細(xì)胞內(nèi)的Naa10 mRNA來抑制體內(nèi)體外結(jié)直腸癌的發(fā)生[30]。

3.3 Naa10與乳腺癌

Naa10p的高表達(dá)與乳腺癌患者的生存期呈正相關(guān)，與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)Naa10p與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活因子5a（signal transducer and activator of transcription 5a, STAT5a）結(jié)合，并以不依賴乙酰轉(zhuǎn)移酶的作用減少STAT5a對分化抑制劑1（inhibitors of differentiation 1, ID1）的刺激來抑制其表達(dá)，此外，Naa10p通過抑制p65激活的IL-1β表達(dá)來拮抗JKA激酶2-STAT5a信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。Naa10p通過靶向結(jié)合STAT5a抑制乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移可作為晚期乳腺癌治療的靶點(diǎn)[31]。Naa10基因表達(dá)陽性較表達(dá)陰性的乳腺癌患者總體生存期和無病生存期更長，多因素分析顯示Naa10基因表達(dá)是影響乳腺癌患者預(yù)后的獨(dú)立因素[32-33]。但Wang等[34]研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌惡性程度越高和（或）淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者，Naa10基因表達(dá)程度越高，其上調(diào)與乳腺癌患者預(yù)后不良有關(guān)。因此，該基因與乳腺癌的關(guān)系目前還未形成統(tǒng)一，但隨著更深入的研究，Naa10基因在乳腺癌中的作用機(jī)制會(huì)被闡釋清楚。

3.4 Naa10與肺癌

Hua等[24]研究發(fā)現(xiàn)Naa10p主要在肺細(xì)胞質(zhì)溶膠中表達(dá)，并且很少在細(xì)胞核中表達(dá)。Naa10p表達(dá)與肺癌患者的無復(fù)發(fā)生存期和總生存期相關(guān)，其表達(dá)下調(diào)是促進(jìn)肺腫瘤細(xì)胞生長、侵襲和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵。Naa10p表達(dá)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)，與原發(fā)性肺腫瘤相比，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移性腫瘤中Naa10p水平顯著降低，沒有淋巴結(jié)受累的早期肺腫瘤中Naa10p呈高表達(dá)，Naa10p與PIX和GIT的結(jié)構(gòu)域結(jié)合，阻滯PIX-GIT-Paxillin遷移復(fù)合物的形成，進(jìn)而抑制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。相反的是，Lee等[21]學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，Naa10p過表達(dá)與肺癌患者預(yù)后不良有關(guān)，其與癌旁非癌組織相比，癌組織標(biāo)本的Naa10p蛋白和相應(yīng)mRNA水平顯著增加。導(dǎo)致肺癌發(fā)生的機(jī)制主要是Naa10p與DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1（DNMT1）的相互作用，Naa10p促進(jìn)癌基因的啟動(dòng)子募集而正向調(diào)節(jié)DNMT1酶活性，使E-鈣黏蛋白表達(dá)下調(diào)，導(dǎo)致啟動(dòng)子CpG二核苷酸的高甲基化和抑癌基因的失活促進(jìn)肺癌的發(fā)生。

3.5 Naa10與前列腺癌

前列腺癌是一種高度依賴雄激素受體（androgen receptor, AR）驅(qū)動(dòng)的惡性腫瘤，AR翻譯后的乙?；揎棇R活化至關(guān)重要，Naa10通過AR的雄激素信號(hào)通路使AR乙酰化激活，活化狀態(tài)的AR促進(jìn)前列腺腫瘤的發(fā)生[35]。Naa10靶向介導(dǎo)AR乙?；型蔀锳R依賴性前列腺癌治療的有效靶點(diǎn)。Chen等[36]對380個(gè)前列腺癌患者進(jìn)行RNA-seq加權(quán)分析發(fā)現(xiàn)長鏈非編碼RNA GAS5、ZFAS1以及miR-940在前列腺癌組織高表達(dá)，并且其高表達(dá)的患者較低表達(dá)患者預(yù)后差，進(jìn)一步研究揭示了長鏈非編碼RNA GAS5和ZFAS1通過miR-940通路介導(dǎo)Naa10基因促進(jìn)其表達(dá)，從而促進(jìn)前列腺腫瘤的浸潤和遷移。

3.6 Naa10與其他腫瘤

Zeng等[37]研究發(fā)現(xiàn)Naa10p在口腔鱗狀細(xì)胞癌組織中的表達(dá)與患者的臨床分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤細(xì)胞的分化程度、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)，Naa10p陽性表達(dá)患者的無病生存率和總生存率比Naa10p陰性表達(dá)患者的預(yù)后更好。Naa10 mRNA水平在甲狀腺癌組織中過表達(dá)，提示Naa10可能參與甲狀腺癌的生長和浸潤[38]。Yu等[6]使用免疫組織化學(xué)分析法發(fā)現(xiàn)Naa10在除了前文所述的幾種腫瘤組織中較非腫瘤組織過表達(dá)，同時(shí)還在膀胱癌、胃癌、鼻咽癌、喉癌、宮頸癌、卵巢癌、腎癌、皮膚癌、食管癌、眼部腫瘤和腦部腫瘤等多種惡性腫瘤組織中過表達(dá)并參與致癌。

4 小結(jié)與展望

Naa10在腫瘤組織中異常表達(dá)，并介導(dǎo)多條信號(hào)通路參與腫瘤細(xì)胞的生長、侵襲、轉(zhuǎn)移等生物學(xué)進(jìn)程，阻斷其介導(dǎo)的信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)能有效抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移。因此，Naa10基因在臨床上診治惡性腫瘤有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，有望成為診治惡性腫瘤的特異性腫瘤標(biāo)志物及特異性治療新靶點(diǎn)。但Naa10基因參與腫瘤涉及的信號(hào)通路較復(fù)雜，具體的介導(dǎo)信號(hào)通路靶點(diǎn)尚不明確，其在腫瘤中的作用機(jī)制還處于基礎(chǔ)研究階段，還需對Naa10基因上下游的調(diào)控靶點(diǎn)進(jìn)一步深入研究，并對其特異性介導(dǎo)腫瘤生長、轉(zhuǎn)移及耐藥性通路進(jìn)行多中心研究，得到循證醫(yī)學(xué)支持，尋找到有效的腫瘤防治新方法，福祉于腫瘤患者。

[編輯：安鳳；校對：黃園玲]