S100A14蛋白在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的研究進(jìn)展

肖玉綜述 李芬，陶澤璋審校

S100蛋白僅存在于脊椎動(dòng)物中，是具有2個(gè)EF手相Ca2+結(jié)合位點(diǎn)的低分子量蛋白[1]，因其在100%飽和硫酸銨中的溶解性而得名[2]。迄今為止，已有21～25個(gè)S100蛋白家族成員被描述及研究，S100A14(舊稱BCMP84、S100A15[3])便是其中的新成員之一。除了S100G參與胞質(zhì)Ca2+緩沖的Ca2+調(diào)節(jié)性蛋白外，S100蛋白家族的其他所有成員都是參與細(xì)胞增殖等多種功能調(diào)控的Ca2+傳感性蛋白[4]。

2002年，Pietas等[5]通過消減抑制雜交(SSH)技術(shù)分析人類肺癌細(xì)胞系H526，首次鑒定了人類S100家族的一個(gè)新成員，并將其命名為S100A14。與此同時(shí)，還提出了其在正常組織及腫瘤組織之間的差異化表達(dá)，為其后S100A14的研究奠定了基礎(chǔ)。自2002年至今，關(guān)于S100A14的研究主要集中于腫瘤領(lǐng)域，在肺癌、乳腺癌、口腔鱗癌、胃癌、食管癌、胰腺癌、卵巢上皮腫瘤、肝癌、結(jié)直腸癌、尿路上皮癌等方面均有所發(fā)現(xiàn)，并對(duì)其相關(guān)機(jī)制作出部分深入研究，揭示了S100A14與腫瘤增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移及凋亡之間的聯(lián)系。2019年，S100A14首次在免疫領(lǐng)域被描述，暗示了其在免疫方面的潛在功能。文章就近些年來關(guān)于S100A14的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 S100A14 結(jié)構(gòu)與功能

S100A14是S100家族的成員之一，分為4個(gè)外顯子和3個(gè)內(nèi)含子，總基因組序列為2 165 bp，分子量為11 662 Da，等電點(diǎn)為4.99。其轉(zhuǎn)錄的cDNA長度為1 067 bp，編碼區(qū)預(yù)測的蛋白為104個(gè)氨基酸。S100A14與S100A13蛋白的同源率較高為68%[5]。經(jīng)推斷，人S100A14及其小鼠同源基因的氨基酸序列包含2個(gè)EF手相Ca2+結(jié)合域、1個(gè)肉豆?；?、1個(gè)糖基化位點(diǎn)和幾個(gè)潛在的蛋白激酶磷酸化位點(diǎn)[5]。S100A14在溶液中以同源二聚體的形式存在[6]，該基因定位于人類染色體1q21上[5]，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)至少有15個(gè)其他的S100基因緊密地聚集在一起。據(jù)報(bào)道，癌細(xì)胞系中，S100A14的主要受體已被確定為晚期糖基化終末產(chǎn)物受體(RAGE)[7]，除此之外，其也與Toll樣受體4(TRL4)存在相互作用[8]，TRL4可能是其潛在受體之一。

S100蛋白不僅家族成員眾多，且功能廣泛。在細(xì)胞內(nèi)，S100蛋白通過與酶、細(xì)胞骨架亞基、受體、轉(zhuǎn)錄因子、核酸等多種靶蛋白相互作用，參與細(xì)胞內(nèi)增殖、分化、凋亡、Ca2+穩(wěn)態(tài)、能量代謝、炎性反應(yīng)、遷移及侵襲等方面的調(diào)控。一些S100蛋白被分泌或釋放，并通過激活表面受體、G蛋白偶聯(lián)受體、清道夫受體等，以自分泌和旁分泌的方式調(diào)節(jié)細(xì)胞功能[4]。當(dāng)腫瘤細(xì)胞釋放到細(xì)胞外環(huán)境中時(shí)，S100蛋白通過吸引炎性細(xì)胞參與腫瘤微環(huán)境的形成。S100A14作為S100蛋白家族新成員，目前研究主要集中于其對(duì)腫瘤增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移與凋亡的影響。在不同的腫瘤組織中，S100A14的表達(dá)有明顯差異，并且發(fā)揮了不同甚至完全相反的作用。S100A14可能作為一種抑癌因子影響p53通路[9]，調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶MMP1和MMP9的表達(dá)[3]。然而，近期研究表明S100A14可能在腫瘤細(xì)胞中發(fā)揮雙重作用[10]，在表達(dá)野生型p53的細(xì)胞中，它作為p53的負(fù)調(diào)控因子，可能會(huì)降低p53蛋白的穩(wěn)定性，導(dǎo)致MMP2水平的表達(dá)增強(qiáng)，進(jìn)而增加腫瘤細(xì)胞的侵襲性;然而，在表達(dá)突變型p53的腫瘤細(xì)胞中，S100A14降低了MMP2水平，從而降低了侵襲性。除此之外，有研究表明，S100A14與肝癌及乳腺癌的干細(xì)胞樣特性有關(guān)[11-12]，為其對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移的機(jī)制研究提供另一種思路。

S100A14在免疫方面的功能尚不明確。Colón等[13]研究表明，S100A14在具有高危注射行為且未被HIV感染的人群中高表達(dá)，提示S100A14可能在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮作用。但在免疫領(lǐng)域尚未有進(jìn)一步研究的證據(jù)提供。

2 S100A14與腫瘤的關(guān)系

2.1 S100A14在腫瘤中的異常表達(dá) Pietas等[5]使用241個(gè)匹配的腫瘤/正常個(gè)體樣本陣列，測定了S100A14在10種不同人類腫瘤類型和9種腫瘤細(xì)胞系中的表達(dá)情況并用腫瘤圖譜陣列表示。該研究表明，S100A14在卵巢、乳腺、子宮腫瘤組織均有明顯的過表達(dá)，在肺、前列腺和甲狀腺腫瘤中顯示S100A14轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)。相比之下，腎、直腸、結(jié)腸腫瘤明顯表達(dá)不足，胃腫瘤表達(dá)較少。除此之外，還利用表位標(biāo)記蛋白發(fā)現(xiàn)S100A14在2種人肺癌細(xì)胞系(H157/A549)和1種猴子永生化細(xì)胞系(COS-7)中定位于細(xì)胞質(zhì)，其中核周為高表達(dá)區(qū)域。然而，在胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)細(xì)胞系和人PDAC樣本中，S100A14則表現(xiàn)出與上皮表型的強(qiáng)相關(guān)性[14]。

自2002年后，關(guān)于S100A14在腫瘤領(lǐng)域的研究日益增多。不同組織來源的腫瘤可能由于組織特異性,其表達(dá)也不同。在膀胱癌、乳腺癌、肝細(xì)胞癌、卵巢上皮腫瘤、宮頸癌、漿液性卵巢癌及轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺癌中，S100A14在癌組織中成表達(dá)上調(diào)的趨勢[15-20]；而在食管癌、口腔鱗癌、小腸腺癌等癌組織中卻呈下調(diào)趨勢[21-22]。

Sapkota等[21]通過RT-PCR分析了27例蘇丹患者的口腔鱗癌組織mRNA，結(jié)果證實(shí)所檢測的腫瘤中S100A14基因顯著下調(diào)。而后，在食管鱗癌(ESCC)中，Chen等[9]在S100A14位點(diǎn)共鑒定出43 A>G、461 G>A、1 493 A>G、1 545 A>T四種單核苷酸多態(tài)性。在吸煙者中，與具有2個(gè)S100A14 461G等位基因的個(gè)體相比，具有至少1個(gè)S100A14 461A等位基因(AA或GA基因型) 的個(gè)體S100A14的表達(dá)降低，同時(shí)發(fā)生食管鱗癌的風(fēng)險(xiǎn)更高。然而，與GG基因型相比，S100A14 rs11548103 GA/AA變異的人群食管鱗癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)顯著降低[23]。S100A14 425 G >A基因變異的存在與胃癌的低分化表型和不良預(yù)后有關(guān)[24]。通過免疫組化染色，王巖等[25]發(fā)現(xiàn)S100A14在子宮內(nèi)膜異位癥相關(guān)性卵巢癌中的陽性率高達(dá)87.8%，顯著高于對(duì)照組。KLF4低表達(dá)和S100A14高表達(dá)可能參與了卵巢子宮內(nèi)膜異位癥惡變。這些研究說明基因型的差異可影響S100A14的表達(dá)水平，并有可能影響患者預(yù)后。

2.2 S100A14與腫瘤患者的臨床預(yù)后 試驗(yàn)證明，S100A14及HER2的表達(dá)水平與乳腺癌患者的無轉(zhuǎn)移生存時(shí)間呈負(fù)相關(guān)[26]，其下調(diào)與食管鱗癌的去分化及臨床分期有顯著相關(guān)性[27]。S100A14表達(dá)水平是肝細(xì)胞癌患者總生存期(OS)的重要獨(dú)立預(yù)后因素，其過表達(dá)是上皮性卵巢癌患者總生存期的獨(dú)立預(yù)后危險(xiǎn)因子[17]。對(duì)三陰性乳腺癌患者無病生存期和總生存期的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，S100A14蛋白表達(dá)水平高的腫瘤患者預(yù)后較差[28]。KCNN4和S100A14的雙基因標(biāo)記可預(yù)測卵巢漿液性癌的復(fù)發(fā)[29]。眾多研究表明，S100A14的表達(dá)水平與腫瘤的臨床或病理分級(jí)存在相關(guān)性，然而在不同腫瘤中，其相關(guān)性并不一致。McKiernan等[15]對(duì)165例新發(fā)乳腺癌患者分析發(fā)現(xiàn)，S100A14高表達(dá)的乳腺癌患者總體生存時(shí)間更短，臨床預(yù)后更差。S100A14高表達(dá)與肺腺癌患者的總生存期和進(jìn)展后生存期顯著相關(guān)，預(yù)測預(yù)后不良[30]。趙海月[31]研究表明，無論是蛋白或mRNA水平,KCNN4和S100A14表達(dá)增高與滿意腫瘤細(xì)胞減滅術(shù)后的漿液性卵巢癌患者的復(fù)發(fā)增高顯著相關(guān)。相反的是，S100A14的缺失或低表達(dá)亦與小腸腺癌的臨床高分期相關(guān)[22]。這種異質(zhì)性或許會(huì)為后續(xù)臨床應(yīng)用帶來一定的困難。

3 S100A14在腫瘤發(fā)生中的作用及機(jī)制

3.1 S100A14在腫瘤發(fā)生中的相關(guān)機(jī)制

3.1.1 S100A14在腫瘤中扮演的角色：S100A14在不同類型腫瘤的發(fā)生相關(guān)機(jī)制中扮演著不同的角色,如在肝細(xì)胞癌、乳腺癌和食管鱗癌中促進(jìn)腫瘤發(fā)生、發(fā)展[16-27,32], 而在口腔鱗狀細(xì)胞癌中卻扮演著抑制腫瘤的角色[3]。

S100A14具體如何參與進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展，目前尚無統(tǒng)一定論，有待進(jìn)一步研究證明。

3.1.2 S100A14的作用機(jī)制及相關(guān)通路研究： 有關(guān)于S100A14作用機(jī)制的研究并不集中。Chen等[9]的研究支持了S100A14可能在p53通路中發(fā)揮抑癌作用的觀點(diǎn)。該團(tuán)隊(duì)還在后續(xù)的研究中證明S100A14蛋白通過p53依賴性轉(zhuǎn)錄調(diào)控影響基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP2)的表達(dá)和功能，并參與細(xì)胞侵襲[10]。由此可見，S100A14可能是p53的下游基因。Sapkota等[3]在19例口腔鱗癌中發(fā)現(xiàn)MMP1和MMP9的mRNA表達(dá)水平與S100A14呈負(fù)相關(guān)，證明了S100A14通過調(diào)節(jié)MMP1和MMP9的表達(dá)和活性參與調(diào)控口腔鱗狀細(xì)胞癌的細(xì)胞侵襲能力。S100A14調(diào)控HER2磷酸化和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，并通過HER2轉(zhuǎn)導(dǎo)或激活PI3K/AKT、Ras/Raf/MEK/MAPK等致癌信號(hào)通路，并刺激細(xì)胞生長[26]。此外，S100A14的過表達(dá)和敲除使得細(xì)胞中S100A16蛋白的表達(dá)也發(fā)生相應(yīng)的上調(diào)和下調(diào)[33]，該過程擬通過轉(zhuǎn)錄后調(diào)控實(shí)現(xiàn)。S100A14與S100A16之間的單向調(diào)控關(guān)系也為它們之間的相互作用提供了證據(jù)。在12-O-十四烷酰佛波醋酸酯-13(TPA)的刺激下，Krüppel樣轉(zhuǎn)錄因子4 (KLF4)激活了S100A14的啟動(dòng)子，使其表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而提高乳腺癌細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)能力[32]。SOX2通過綁定S100A14信使RNA的3′-UTR區(qū)域使得S100A14的表達(dá)增強(qiáng)[34]。低劑量的細(xì)胞外S100A14通過激活ERK1/2、MAPK和NFκB信號(hào)通路，促進(jìn)KYSE180細(xì)胞的增殖和存活[7]。同時(shí)，該研究還證明了S100A14與RAGE的相互作用。在胰腺癌細(xì)胞中，S100A14隨著神經(jīng)膠質(zhì)瘤相關(guān)癌基因1(Gli1)的敲低而下調(diào)。已有研究表明S100A4可通過Gli1信號(hào)通路發(fā)揮作用[35]，而S100A14能否影響Gli1信號(hào)通路尚待進(jìn)一步研究。過表達(dá)S100A14增加了宮頸癌細(xì)胞中N-cadherin和Vimentin的表達(dá)，降低了E-cadherin的表達(dá)[18]；也通過PI3K/ AKT通路促進(jìn)了卵巢上皮癌細(xì)胞增殖，腫瘤發(fā)生、遷移和侵襲[17]。另外，在腫瘤耐藥方面，其表達(dá)升高與鉑基類化療藥物耐藥性的產(chǎn)生相關(guān)[19]。

綜上，S100A14與p53、基質(zhì)金屬蛋白酶(1、2、9)、HER2、S100A16蛋白、KLF4、SOX2等可產(chǎn)生相互影響；有可能通過PI3K/AKT、Ras/Raf/MEK/ MAPK、ERK1/2、MAPK和NF-κB等信號(hào)通路參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程。

3.2 S100A14在腫瘤轉(zhuǎn)移和侵襲中的作用 腫瘤細(xì)胞的遷移及侵襲能力是腫瘤重要的生物學(xué)特征,與患者預(yù)后有明顯相關(guān)性。當(dāng)腫瘤患者發(fā)生轉(zhuǎn)移會(huì)使病情迅速惡化, 各種治療方法均收效甚微。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄病毒載體介導(dǎo)的S100A14過表達(dá)導(dǎo)致口腔鱗癌來源的CaLH3和H357細(xì)胞系的侵襲電位顯著降低[3]，S100A14可通過G1期阻滯來抑制口腔癌細(xì)胞的增殖[36]，還可誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞的分化并抑制細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。Sry相關(guān)的HMG盒基因2(SOX2)蛋白促進(jìn)S100A14的表達(dá)并抑制尿路上皮癌細(xì)胞的增殖及運(yùn)動(dòng)能力[34]。S100A14能夠降低基質(zhì)金屬蛋白酶1(MMP1)和9(MMP9)的表達(dá)[3]?；|(zhì)金屬蛋白酶 (matrix metalloproteinase, MMPs)是一類降解細(xì)胞外基質(zhì)多種成分的蛋白酶，在腫瘤轉(zhuǎn)移過程中有重要的作用。在高轉(zhuǎn)移性腫瘤中，MMP2及MMP9的高表達(dá)可降解Ⅳ型膠原蛋白而促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移[37]。S100A14作用于基質(zhì)金屬蛋白酶，從而具有抑制腫瘤侵襲性的能力。上述結(jié)果中，S100A14發(fā)揮了抑癌基因的作用，然而相當(dāng)一部分實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，S100A14可促進(jìn)腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。例如，S100A14表達(dá)量的上調(diào)可增加乳腺癌細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)能力[32]，促進(jìn)肝癌細(xì)胞在體外和體內(nèi)的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移[16]，還可與RAGE結(jié)合并在不同劑量下促進(jìn)細(xì)胞增殖或觸發(fā)細(xì)胞凋亡[7]。S100A14的過表達(dá)可促進(jìn)卵巢上皮腫瘤和肺腺癌的增殖、遷移及侵襲能力[17, 38]；增加人宮頸癌細(xì)胞G2/M期的比例從而促進(jìn)增殖、遷移和侵襲[18]。S100A14也可作為上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)的中介因子。

4 S100A14在免疫反應(yīng)中的保護(hù)作用

近年來，研究者們對(duì)S100A14在腫瘤領(lǐng)域所發(fā)揮的功能進(jìn)行了較為詳細(xì)地討論，而于免疫方面卻鮮有報(bào)道。Colón等[13]發(fā)現(xiàn)，在共用注射針頭吸食毒品的人群中，有一部分血清HIV陰性的特殊人群血清中S100A14高表達(dá)。進(jìn)一步研究表明，S100A14通過TRL4受體促進(jìn)單核細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子α(TNF-α)，從而激活自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)。S100A14具有維持NK細(xì)胞活化的能力。

5 S100A14的研究展望

S100蛋白家族的成員眾多，近些年來對(duì)S100蛋白的研究也較為廣泛。其中多數(shù)既能于胞內(nèi)表達(dá)，又可分泌至胞外，功能涵蓋多個(gè)方面，但有關(guān)S100A14蛋白的研究內(nèi)容卻并不豐富，結(jié)論不一。

近幾年，S100A14蛋白的研究仍然主要集中于腫瘤的增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移方面，其中有關(guān)食管鱗癌的相關(guān)研究內(nèi)容相對(duì)較多，而其他腫瘤則并不集中。尤其在機(jī)制方面，由于研究方向較為散亂，故尚未形成明確的作用體系。因此對(duì)于S100A14在腫瘤組織內(nèi)異常表達(dá)的深層機(jī)制亟待更為全面和透徹了解,在腫瘤的增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移方面的作用仍需要提供更多更為豐富的證據(jù)支持。除此之外，在腫瘤領(lǐng)域的其他方面——如S100A14與S100家族成員之間的聯(lián)合作用，S100A14與腫瘤干細(xì)胞樣特性的關(guān)系，S100A14與腫瘤耐藥性及抗輻射性之間的關(guān)聯(lián)、S100A14的細(xì)胞外生物學(xué)功能研究等，仍需要進(jìn)一步探求。有研究表明，糖尿病合并冠脈病變組血清S100A14水平顯著高于單純糖尿病組，且隨冠脈病變支數(shù)的增多,血清S100A14水平也逐漸升高[39]。這為探討S100A14與慢性病的關(guān)系提供了思路。S100A14在結(jié)構(gòu)方面雖然涉及文章不多，但對(duì)其結(jié)構(gòu)的解析較為徹底。未來，其結(jié)構(gòu)差異(如單核苷酸多態(tài)性等)所導(dǎo)致功能差異的相關(guān)研究的出現(xiàn)有助于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和了解S100A14蛋白的功能。另外，最近有研究發(fā)現(xiàn)S100A14在免疫方面發(fā)揮作用，其在免疫領(lǐng)域的潛在能力仍需要探索，這有可能成為未來S100A14研究的新方向。

綜上所知，S100A14在多種腫瘤中異常表達(dá)，通過與某些蛋白或因子的相互作用，激活PI3K/AKT、ERK1/2、MAPK和NF-κB等信號(hào)通路參與腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移、增殖和凋亡過程。 RAGE或TRL4是其潛在受體，p53為其下游基因。多個(gè)研究表明S100A14的差異表達(dá)也許是腫瘤發(fā)生、發(fā)展的一個(gè)普遍機(jī)制, 這為腫瘤的分子調(diào)控及預(yù)測患者預(yù)后提供了新思路。未來，將機(jī)制轉(zhuǎn)化為臨床，希望可以發(fā)現(xiàn)更多潛在的針對(duì)S100A14的靶向抗腫瘤藥物, 提高腫瘤患者的生存時(shí)間及生活質(zhì)量。