透明質(zhì)酸結(jié)合蛋白1在腫瘤中的研究進(jìn)展

高 躍，曹學(xué)良，欒 廈，趙長久

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，哈爾濱 150001)

細(xì)胞外基質(zhì)不僅在維持正常的組織結(jié)構(gòu)中至關(guān)重要，同時也參與調(diào)控病理條件下(包括癌癥進(jìn)展和轉(zhuǎn)移)的基因表達(dá)。癌細(xì)胞通過與其周圍細(xì)胞外基質(zhì)之間的相互作用創(chuàng)造了有利于腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的微環(huán)境。據(jù)報道，在眾多細(xì)胞外基質(zhì)成分中，透明質(zhì)酸是一種黏多糖，可調(diào)節(jié)胚胎發(fā)生、免疫反應(yīng)、細(xì)胞分化和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化等多種過程[1]。透明質(zhì)酸作為透明質(zhì)酸黏素蛋白家族中的一員，連接蛋白B-(X)7-B基序并在癌癥發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用，據(jù)報道它可介導(dǎo)多樣化配體眾多細(xì)胞活動，已涉及幾種惡性癌癥的發(fā)生、進(jìn)展、侵襲和轉(zhuǎn)移[2]。透明質(zhì)酸結(jié)合蛋白1(hyaluronan binding protein 1，HABP1)是一種線粒體蛋白，具有多種亞細(xì)胞定位，結(jié)構(gòu)可塑性較高，與多種細(xì)胞因子及病毒的識別因子結(jié)合,參與細(xì)胞的生長調(diào)節(jié)以及相關(guān)病毒的致病力和致癌性[3]；與剪接因子ASF/SF2結(jié)合，調(diào)節(jié)前mRNA的剪接[4]；與補體成分球狀C1q受體(globular C1q receptor,gC1qR)相互作用，參與細(xì)胞的免疫調(diào)控。HABP1主要分布在線粒體，也存在于細(xì)胞表面、不同的細(xì)胞核及各種細(xì)胞器中，并能分泌到細(xì)胞外基質(zhì)中，參與細(xì)胞內(nèi)分子運輸，連接細(xì)胞器或細(xì)胞器和細(xì)胞膜之間的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[5]。HABP1利用其自身的黏附特性在腫瘤的形成中發(fā)揮重要作用?，F(xiàn)就HABP1在腫瘤中的研究進(jìn)展予以綜述。

1 HABP1概述

1.1HABP1的介紹 1985年D′Souza和Datta[6]利用透明質(zhì)酸-瓊脂糖凝膠親和層析法從正常成年大鼠的肝臟中純化出HABP1，初步鑒定其分子質(zhì)量為64 000。隨后，Gupta等[7]通過透明質(zhì)酸親和層析法從正常成年大鼠肝臟中分離純化出HABP1，天然蛋白的分子量為68 000，聚丙烯酰胺凝膠電泳分析發(fā)現(xiàn)其單條蛋白為34 000。氨基酸分析顯示，HABP1富含大量的甘氨酸和谷氨酸，并且不同于纖連蛋白、連接蛋白和已知與透明質(zhì)酸結(jié)合的明膠結(jié)合蛋白，該蛋白進(jìn)一步被表征為含唾液酸的糖蛋白[8]。p32是一種與剪接因子SF2共同純化的蛋白，補體亞基gC1qR首先被鑒定為C1q和核剪接因子(SF2-p32)的結(jié)合分子。通過互補DNA(complementary DNA，cDNA)測序發(fā)現(xiàn)，HABP1與p32蛋白、補體蛋白gC1qR的cDNA序列完全一致。HABP1被人類基因命名委員會命名為HABP1/p32/gC1qR/補體1q結(jié)合蛋白(the complement component 1,q subcomponent binding protein,C1QBP)[9]。HABP1是一種保守的真核蛋白，普遍存在于從酵母到人類的各種生物中。

1.2HABP1的結(jié)構(gòu)和特征 HABP1基因定位于人類染色體17p12～13，其基因定位與人第17號染色體STS WI-9242有99.5%相似[10]。通過對比發(fā)現(xiàn)在第21、15、11和4號染色體上存在人基因組HABP1的假基因，其長度與HABP1的cDNA序列相似。Das等[11]研究發(fā)現(xiàn)p32 cDNA序列的5′端是以ATG作為起始密碼子。小到酵母大到哺乳動物，HABP1蛋白高度保守，在所有的同系物中，帶正電荷的氨基酸和帶負(fù)電荷的氨基酸數(shù)量基本相同。通過測量成熟HABP1蛋白的晶體發(fā)現(xiàn)每個單體具有7條連續(xù)的反平行β鏈，其β鏈兩側(cè)有一個N端和兩個C端。HABP1表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)可塑性，在接近生理pH的體外條件下受離子環(huán)境的影響。在低離子強度下，HABP1以高度膨脹和松散保持的三聚體結(jié)構(gòu)存在，類似于熔融球狀態(tài)，而鹽使三聚體的結(jié)構(gòu)更加緊湊[12]。HABP1的這種晶體結(jié)構(gòu)有助于理解其功能的多樣性和亞細(xì)胞定位，并且這些單體結(jié)構(gòu)和空間排序?qū)S持三聚體結(jié)構(gòu)和蛋白間的相互作用尤為重要。

1.3HABP1在炎癥、感染和免疫中發(fā)揮作用 HABP1并不具有典型的透明質(zhì)酸結(jié)合作用基序(119KLVRKVAGEK128)，而是通過氫鍵和疏水鍵相互作用，與透明質(zhì)酸產(chǎn)生很強的作用力。Babu等[13]首次發(fā)現(xiàn)在ATP存在的條件下，純化的HABP1可以在體外發(fā)生自磷酸化，其磷酸化的速度與蛋白質(zhì)濃度成正比。在不同細(xì)胞系中，透明質(zhì)酸可增強磷脂酶C-γ的磷酸化，增加肌醇1,4,5-三磷酸酯的形成,透明質(zhì)酸、疊氮碘化丙啶和蛋白磷酸酶抑制劑對細(xì)胞內(nèi)及表面的HABP1磷酸化均有調(diào)節(jié)作用[14]。黑熱病患者血清中HABP水平顯著升高，C1q通過與內(nèi)皮細(xì)胞和血小板的相互作用致使細(xì)胞活化，然后釋放生物介質(zhì)和(或)促進(jìn)黏附分子的表達(dá)，所有這些過程均促成了炎癥的形成[15]。由于gC1qR參與調(diào)節(jié)蛋白激酶C的功能，推測gC1qR誘導(dǎo)的信號級聯(lián)可能涉及蛋白激酶C的活化。這些數(shù)據(jù)共同表明gC1qR在血液凝固、炎癥和感染中起重要作用[16]。gC1qR還可以憑借其識別血漿蛋白、細(xì)菌和病毒抗原的能力，成為宿主-病原微生物反應(yīng)的有效載體和平臺。HABP1除在線粒體和細(xì)胞表面表達(dá)外，主要定位于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)。HABP1與病毒蛋白的相互作用可將其靶向到細(xì)胞核。EB病毒核抗原1與HABP1的相互作用可以促進(jìn)細(xì)胞周期中S期的DNA復(fù)制。HABP1/p32/gC1qR參與病毒的復(fù)制和感染性病毒的產(chǎn)生,在整個呼吸道合胞病毒感染中HABP1表現(xiàn)出明顯的線粒體定位，HABP1是呼吸道合胞病毒產(chǎn)生的關(guān)鍵宿主因子，利用小干擾RNA(small interfering RNA，siRNA)干擾HABP1的表達(dá)，線粒體結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，病毒的感染性和復(fù)制能力降低[17]。在腫瘤形成過程中，感染、慢性刺激和炎癥往往是腫瘤誘發(fā)的主要原因。腫瘤微環(huán)境是調(diào)節(jié)惡性腫瘤生長和侵襲力的驅(qū)動力，其受到炎癥細(xì)胞的調(diào)控和影響。因此，HABP1可能在炎癥相關(guān)的腫瘤形成過程中發(fā)揮重要作用。

2 HABP1與腫瘤

2.1HABP1在腫瘤中的表達(dá) 在多種腫瘤細(xì)胞中均檢測到HABP1表達(dá)，但HABP1沒有一致的特異性突變。Rubinstein等[18]利用噬菌體文庫檢測到乳腺癌中HABP1高表達(dá)，與正常組織相比，甲狀腺癌、結(jié)腸癌、胰腺癌、胃癌、食管癌和肺腺癌中HABP1均顯著高表達(dá)；相反，在腎癌和前列腺癌中未見HABP1異常表達(dá)。通過免疫組織化學(xué)、蛋白印跡和統(tǒng)計學(xué)分析顯示，與正常組織相比，在卵巢癌[19]、乳腺癌[20]和子宮內(nèi)膜癌[21]中HABP1過表達(dá)。除在癌細(xì)胞中高表達(dá)外，在乳腺、前列腺、肝、肺和結(jié)腸的上皮性腫瘤以及皮膚的鱗狀細(xì)胞癌和基底細(xì)胞癌中也檢測到gC1qR高表達(dá)。然而，在炎癥和增殖性病變中也觀察到gC1qR染色增強。相反，間充質(zhì)來源的腫瘤染色通常較弱[22]。在腫瘤的異質(zhì)物中，p32主要定位于乏氧和營養(yǎng)缺乏的區(qū)域。Mcl-1與p32結(jié)合調(diào)節(jié)線粒體Ca2+攝取及凋亡，過表達(dá)p32可顯著促進(jìn)線粒體Ca2+攝取，而siRNA沉默p32可抑制線粒體Ca2+攝取。p32是促進(jìn)線粒體Ca2+攝取的單向轉(zhuǎn)運體的一部分，Mcl-1與p32結(jié)合可以干擾單向轉(zhuǎn)運功能，從而抑制線粒體Ca2+上傳[23]。p32通過抑制線粒體的轉(zhuǎn)運促進(jìn)ATP-依賴性DNA解旋酶Q4的核定位。在最常見的氨基酸缺失中，ATP-依賴性DNA解旋酶Q4突變與p32相互作用是癌癥所必需的,ATP-依賴性DNA解旋酶Q4突變體與線粒體復(fù)制解旋酶相互作用，進(jìn)而誘導(dǎo)mtDNA高水平特異合成[24]。除腫瘤細(xì)胞外，與腫瘤淋巴管密切相關(guān)的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞和髓系細(xì)胞亞群均高表達(dá)HABP1。以上數(shù)據(jù)表明HABP1表達(dá)增加可能是良性和病理性細(xì)胞增殖的標(biāo)志，這一表達(dá)特性使其成為癌癥診斷和治療的潛在靶點[5]。

2.2HABP1與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展 癌癥發(fā)生過程中，葡萄糖代謝會由氧化磷酸化轉(zhuǎn)變?yōu)闊o氧的糖酵解，葡萄糖消耗和乳酸的增加有利于腫瘤生長。然而，抑制p32蛋白的表達(dá)會導(dǎo)致線粒體編碼的氧化磷酸化，高水平的糖酵解反而不利于腫瘤生長。HABP1在不同細(xì)胞中的亞細(xì)胞定位差異較大，與每種細(xì)胞的增殖和致瘤能力有關(guān)。成熟形式的HABP1/gC1qR/p32在正常小鼠成纖維細(xì)胞中高表達(dá)促進(jìn)活性氧類、細(xì)胞色素C的形成。Kaul等[25]研究發(fā)現(xiàn)在活性氧類不敏感的肝癌細(xì)胞株HepG2中穩(wěn)定高表達(dá)HABP1，HepG2細(xì)胞中HABP1/p32/gC1qR的高表達(dá)通過激活透明質(zhì)酸介導(dǎo)的細(xì)胞存活途徑導(dǎo)致細(xì)胞存活和致腫瘤性增強。在腫瘤細(xì)胞中敲除HABP1會抑制癌細(xì)胞生長，導(dǎo)致細(xì)胞周期素D1表達(dá)減少，p21表達(dá)增加，細(xì)胞周期停滯(G1/S期)。在高侵襲性的黑素瘤(B16F10)和鼠內(nèi)皮細(xì)胞[26]中添加純化的HABP1可以明顯增加細(xì)胞的侵襲性。外源性HABP1會瞬時附著于細(xì)胞表面，與整聯(lián)蛋白αvβ3共定位并相互作用，導(dǎo)致膜型基質(zhì)金屬蛋白酶1表達(dá)上調(diào)和基質(zhì)金屬蛋白酶2激活。HABP1誘導(dǎo)的細(xì)胞遷移是由整合素αvβ3和核因子κB共同介導(dǎo)的下游通路[27]。由于膜型基質(zhì)金屬蛋白酶1與HABP1水平呈負(fù)相關(guān)，對基質(zhì)金屬蛋白酶2活性有直接影響。HABP1破壞卵巢細(xì)胞以及相關(guān)基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)，同時HABP1過度活化可導(dǎo)致卵泡異常成熟，導(dǎo)致大鼠多囊卵巢功能障礙。在多囊卵巢模型的卵泡成熟過程中，膜型基質(zhì)金屬蛋白酶1過表達(dá)導(dǎo)致HABP1大量降解以阻斷正常的環(huán)烯烴共聚物擴增[28]。此外，gC1qR是人肺癌細(xì)胞系A(chǔ)549細(xì)胞、卵巢癌細(xì)胞[29]中板狀偽足的重要組成部分。當(dāng)gC1qR被敲除后，酪氨酸激酶和黏附斑激酶表達(dá)減少，敲減gC1qR蛋白導(dǎo)致其細(xì)胞致瘤性和轉(zhuǎn)移能力下降。Kim等[30]利用gC1qR小鼠單克隆抗體中和細(xì)胞表面的gC1qR得到了與敲減HABP1相同的效果。Zhang等[31]通過蛋白質(zhì)組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，C1QBP通過與細(xì)胞膜上的蛋白激酶C相互作用調(diào)節(jié)表皮細(xì)胞生長因子誘導(dǎo)的癌細(xì)胞趨化性，并通過組織細(xì)胞極性調(diào)節(jié)膜轉(zhuǎn)運能力。以上研究表明，細(xì)胞表面的HABP1是腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移的重要調(diào)控物質(zhì)。

2.3HABP1作為腫瘤的生物標(biāo)志物 腫瘤中HABP1的異常表達(dá)會影響患者的預(yù)后和臨床表征。最初，Chen等[20]研究發(fā)現(xiàn)乳腺癌組織中HABP1過表達(dá)，但HABP1 mRNA表達(dá)水平與患者的年齡、腫瘤大小、組織分級和TNM分期無關(guān)，而與腋窩淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。研究還表明，低表達(dá)HABP1的患者存活率明顯高于高表達(dá)患者。但有研究結(jié)果證實HABP1過表達(dá)與較高的組織分級、TNM分期、腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)相關(guān)[29，31-32]。此外，HABP1高表達(dá)的患者總生存期和無進(jìn)展生存期顯著較短。在發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的三陰性乳腺癌中，HABP1過表達(dá)顯著影響三陰性乳腺癌預(yù)后[32]。多變量分析顯示HABP1 mRNA表達(dá)水平可以作為患者預(yù)后的一個重要衡量指標(biāo)。Jiang等[33]通過對中國北方女性HABP1進(jìn)行單核苷酸多態(tài)性分析發(fā)現(xiàn)，rs2285747等位基因增加了乳腺癌的患病風(fēng)險(OR=1.553)，并且會影響顯性和共顯性模型下HABP1的表達(dá)。HABP1在大多數(shù)轉(zhuǎn)移性病變中高表達(dá)。Yu等[19]研究顯示在89例高表達(dá)HABP1的原發(fā)性腫瘤患者中，85例(95.5%)出現(xiàn)腹膜轉(zhuǎn)移，43例(48.3%)出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。單變量和多變量Logistic回歸分析顯示，HABP1過表達(dá)與上皮性卵巢癌發(fā)生腹膜轉(zhuǎn)移和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)。此外，HABP1可以單獨或與其他標(biāo)志物聯(lián)合使用，作為淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移或腹膜轉(zhuǎn)移的預(yù)測標(biāo)志物[19]。同年，Yu和Wang[34]研究發(fā)現(xiàn)HABP1表達(dá)水平與組織分化、腫瘤大小和血清糖類抗原125水平相關(guān)。HABP1低表達(dá)會導(dǎo)致患者 5年的總體生存和無進(jìn)展生存期增加。多變量分析表明，HABP1表達(dá)增加與順鉑耐藥有關(guān)[34]。此外在子宮內(nèi)膜癌[21]、胃癌[35]和宮頸癌[36]中均發(fā)現(xiàn)HABP1的高表達(dá)，其表達(dá)水平與組織學(xué)分級、腫瘤浸潤、淋巴血管浸潤、肝轉(zhuǎn)移、腹膜轉(zhuǎn)移、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)顯著相關(guān)。多變量分析顯示，HABP1的表達(dá)可以作為患者總體生存和無進(jìn)展生存期的獨立預(yù)后因素。以上臨床數(shù)據(jù)研究充分證實HABP1可以作為腫瘤組織的生物標(biāo)志物。

2.4HABP1與腫瘤的靶向治療 腫瘤相關(guān)表面細(xì)胞抗原和腫瘤相關(guān)血管標(biāo)志物已被用作癌癥干預(yù)治療的靶標(biāo)。然而，由于HABP1低表達(dá)和異質(zhì)性表達(dá)，以及腫瘤相關(guān)血清抗原的存在，兩種類型的靶標(biāo)均有一定的局限性。科學(xué)家們正在致力于開發(fā)可以高效靶向腫瘤的納米探針，以消除普通治療所帶來的毒副作用。細(xì)胞表面p32/gC1qR/HABP1是腫瘤歸巢肽的受體，其特異性識別腫瘤細(xì)胞、腫瘤淋巴管和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞。利用噬菌體抗體技術(shù)產(chǎn)生了抗人p32單克隆抗體(2.15)，其在人乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231異植瘤內(nèi)的分布與一些細(xì)胞簇表面定位一致，該抗體可作為向腫瘤選擇性遞送成像劑和治療劑的載體[37]。熒光素綴合的LyP-1和LyP-1b在原發(fā)性乳腺癌MDA-MB-435異植物中強烈積累，可實現(xiàn)小鼠原位腫瘤的可視化，并且LyP肽的積累部位與腫瘤中的缺氧區(qū)域一致。體外研究結(jié)果還揭示了LyP-1肽的抗腫瘤作用，其可能僅依賴于肽的促凋亡和細(xì)胞毒性。由于LyP-1影響血管化不良的腫瘤區(qū)域，還可以作為治療腫瘤血管的一種補充。綴合有紫杉醇的LyP-1肽其靶向性和細(xì)胞毒性較單獨的紫杉醇有所增加[38]。綴合有多西霉素的LyP-1肽比精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽的作用更明顯，更有利于腫瘤的靶向治療[39]。Timur[40]評估了環(huán)狀LyP-1及其受體p32之間分子動力學(xué)作用，為新型LyP-1衍生物的設(shè)計提供了充分的理論依據(jù)。由于LyP-1易被血液和組織中的蛋白酶降解，因此通過腸外給藥受到限制。Paasonen等[41]開發(fā)了一種改進(jìn)的LyP-1模擬肽(TT1，CKRGARSTC)，該化合物表面功能化的納米顆粒能特異性地黏附于重組p32，并且靜脈內(nèi)注射時歸巢于小鼠的乳腺腫瘤。通過篩選出p32結(jié)合肽后，確定線性TT1(Lin TT1)(序列：AKRGARSTA)肽在引起腫瘤歸巢和納米系統(tǒng)穿透中最有效。在所測試的肽中，Lin TT1肽對p32的親和力最低，可以緩解由于納米顆粒的多價性造成的親和力效應(yīng)，使納米顆粒避免結(jié)合位點的捕獲。在體內(nèi)Lin TT1納米系統(tǒng)不僅能抑制乳腺癌腫瘤的生長，還可提高腫瘤細(xì)胞的通透性[42]。Hunt等[43]在腹膜癌中證實了Lin TT1肽納米系統(tǒng)的療效。在惡性腫瘤中，經(jīng)Lin TT1肽功能化的氧化鐵納米線顯示出強大的歸巢和穿透能力。通過減少腹膜腫瘤重量和轉(zhuǎn)移性腫瘤結(jié)節(jié)數(shù)量，增強了腫瘤的靶向性和抗腫瘤功效。

3 小 結(jié)

HABP1與HABP1/p32/gC1qR/C1QBP同義，是一種多室、多功能蛋白，在多種組織和細(xì)胞類型中均有表達(dá)，該蛋白可以與多種不同的配體相互作用，參與調(diào)控細(xì)胞生長、遷移、增殖和凋亡等多種生物學(xué)行為。關(guān)于HABP1結(jié)構(gòu)和功能的研究已較為完善，越來越多的基礎(chǔ)和臨床研究證實，HABP1在腫瘤中發(fā)揮重要作用，并且可以作為腫瘤的生物學(xué)標(biāo)志物。已有一些研究將HABP1作為標(biāo)記靶點用于基礎(chǔ)和臨床中，但應(yīng)用范圍較小，成熟的多肽和納米系統(tǒng)較少。未來，通過對HABP1結(jié)構(gòu)和功能的研究進(jìn)一步加強，可尋找新的HABP1特異性親和配體，極大消除其在靶向藥物構(gòu)建中的局限性，有望提高治療效果，減輕患者的用藥負(fù)擔(dān)。