p21活化激酶在乳腺癌中的作用研究

滿枋霖 葛俊宏 林曉月

摘要：乳腺癌是全球女性癌癥患者中最常見的疾病，然而成功的治療在臨床上仍是一種挑戰(zhàn)。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)p21活化激酶家族成員與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展有著密切的關(guān)系，因此，本文將對(duì)PAKs家族各成員與乳腺癌的關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述。

關(guān)鍵詞：p21活化激酶;乳腺癌;PAKs

中圖分類號(hào)：R737.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.06.013

文章編號(hào)：1006-1959（2019）06-0035-03

Abstract：Breast cancer is the most common disease among female cancer patients worldwide today. However， treatment it successfully is still a clinical challenge. In recent years， it was found that p21 activated kinase family members are closely related to the occurrence and development of breast cancer. Therefore， this paper will briefly review the relationship between PAKs and breast cancer.

Key words：P21 activated kinase;Breast cancer;PAKs

乳腺癌（breast cancer）在全球女性中發(fā)病率逐年升高，其致死率在全球女性癌癥中已躍居第2名[1]，每年大約有167萬(wàn)人被確診，52萬(wàn)患者因此死亡[2]。生物學(xué)角度而言，乳腺癌主要分為雌激素受體陽(yáng)性腫瘤、 ErbB2過表達(dá)腫瘤以及三陰性腫瘤三大類。目前臨床上最有效的治療方法包括外科手術(shù)、化療藥治療、激素療法或者根據(jù)腫瘤類型對(duì)上皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體進(jìn)行靶向性治療，由于雌激素受體陽(yáng)性腫瘤在乳腺癌患者中占70%，因此，激素療法是臨床上治療乳腺癌最常用的術(shù)后輔助治療手段[3]。雖然早期診斷及治療能夠提高患者存活率，但是由于許多患者疏忽及消極治療導(dǎo)致疾病進(jìn)一步發(fā)展并惡性轉(zhuǎn)移。因此，迫切需要探尋乳腺癌發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制，從而尋找合適的生物標(biāo)志物對(duì)其進(jìn)行靶向治療。

p21活化激酶（PAKs）是小G蛋白家族成員Cdc42和Rac的重要的下游效應(yīng)器，與人類相關(guān)的PAKs家族成員根據(jù)其結(jié)構(gòu)同源性及功能分為兩組，即GroupⅠ（PAK1、PAK2、PAK3），GroupⅡ（PAK4、PAK5、PAK6）。GroupⅠ主要與Rho蛋白結(jié)合，而GroupⅡ主要作為Cdc42的效應(yīng)蛋白[4]。迄今為止，已有40多種蛋白質(zhì)分子被證實(shí)為PAKs家族的作用底物，對(duì)于其中大多數(shù)蛋白激酶而言，PAKs對(duì)其作用底物的磷酸化位點(diǎn)非常靈活。值得注意的是[5，6]，雖然GroupⅠ和GroupⅡPAKs在結(jié)構(gòu)上存在差異，但是已知的磷酸化底物均能被 PAK1-6磷酸化，且它們對(duì)絲氨酸的結(jié)合能力比蘇氨酸強(qiáng)，但不與酪氨酸結(jié)合。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)PAKs家族成員與癌癥的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，本文將通過對(duì)PAKs家族 6個(gè)成員在乳腺癌發(fā)生中的影響作一綜述。

1 GroupⅠ

PAK1是PAKs家族中首個(gè)發(fā)現(xiàn)的家族成員，基因定位于人類染色體11q13-q14區(qū)，編碼60 kD蛋白質(zhì)，是一個(gè)潛在的癌基因，主要分布于海馬區(qū)及大腦皮層，被Rac活化后，通過激活MAPK信號(hào)通路和重塑細(xì)胞骨架，是乳腺癌的致癌基因[5]。Gonzalez N[7]等在研究乳腺癌對(duì)他莫昔芬的耐藥性研究中，利用MCF7細(xì)胞構(gòu)建了Rac1活性上調(diào)的細(xì)胞系MCF7：：C1199，然而PAK1是Rac1主要的下游效應(yīng)因子，Rac1活性上調(diào)直接導(dǎo)致細(xì)胞中PAK1高表達(dá)，PAK1能夠磷酸化雌激素受體（ER）N末端殘基Ser305并促進(jìn)乳腺上皮細(xì)胞的畸形生長(zhǎng)，引發(fā)了乳腺癌細(xì)胞的激素依賴性以及對(duì)他莫昔芬耐藥性表型。Zhan MN[8]等研究過程中了解到，miR-494在不同癌癥中的表達(dá)及功能不盡相同，但是在絕大多數(shù)癌癥中miR-494發(fā)揮這抗腫瘤作用，研究發(fā)現(xiàn)，miR-494與PAK1的表達(dá)呈負(fù)相關(guān)性，尤其是在癌癥的發(fā)生發(fā)展過程中miR-494能夠有效的抑制PAK1的表達(dá)及生物學(xué)功能。Dou Q[2]等通過研究光譜抗寄生蟲藥物伊維菌素證實(shí)，伊維菌素作用于PAK1的賴氨酸殘基位點(diǎn)如：K11、 K29、 K39或者K148，從而下調(diào)PAK1的蛋白水平，降低Akt磷酸化水平從而阻斷Akt/mTOR信號(hào)通途同時(shí)促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞內(nèi)泛素化，最終抑制乳腺癌的發(fā)生發(fā)展。Rider L等[9]，Hammer A等[10，11]研究催乳素在乳腺癌中的作用機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)催乳素活化酪氨酸激酶（JAK2）后進(jìn)而磷酸化PAK1的153、201和285酪氨酸（Tyr）位點(diǎn)，被JAK2磷酸化的PAK1進(jìn)一步磷酸化肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白（細(xì)絲蛋白A）絲氨酸（Ser）2151位點(diǎn)，并且促進(jìn)黏著斑激酶（FAK）脫磷酸化最終導(dǎo)致乳腺癌細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性和侵襲性增強(qiáng)最終導(dǎo)致癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。由此，我們發(fā)現(xiàn)乳腺癌的發(fā)生發(fā)展與PAK1的表達(dá)及活化有著密切關(guān)系。

PAK2定位于人類染色體3q29區(qū)，編碼58 kD蛋白質(zhì)。PAK2在大多數(shù)組織中均有表達(dá)。而PAK2參與的細(xì)胞生物學(xué)活動(dòng)，與PAKs中其它成員不同，還是一種腫瘤形成的負(fù)調(diào)節(jié)因子，當(dāng)PAK2被caspase活化為PAK2剪切體PAK-2p34時(shí)能促進(jìn)凋亡。但是，當(dāng)PAK2被Rac/Cdc42活化成功能型PAK2時(shí)，又可以抑制凋亡。有研究顯示，功能型PAK2對(duì)活化的Caspase-3蛋白水解的剪切體PAK-2p34、Caspase-3的活性以及凋亡組蛋白H2B具有反向調(diào)節(jié)作用[12]，目前對(duì)PAK2在腫瘤發(fā)生中作用的研究進(jìn)展仍較少。Li X[12]等分別對(duì)MCF-7、SK-BR-3和MDA-MB468三種乳腺癌細(xì)胞中PAK2表達(dá)及作用的研究中發(fā)現(xiàn)，PAK2通過磷酸化Caspase-7使其活性降低，從而抑制細(xì)胞進(jìn)入程序性凋亡，增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞的耐藥性，然而，使MCF-7細(xì)胞中PAK2基因沉默后發(fā)現(xiàn)Caspase-7的活性被修復(fù)，細(xì)胞凋亡率增加;使SK-BR-3和MDA-MB468細(xì)胞中PAK2基因沉默后，同樣發(fā)現(xiàn)活化的Caspase-7水平增加且化療藥誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡率顯著增加。另有Zhang Y[13]等對(duì)轉(zhuǎn)移型乳腺癌細(xì)胞研究顯示，PAK2和PIXα/β作為IGF1R的下游信號(hào)，被IGF1R活化后通過 PI3K/AKT路徑參與調(diào)控乳腺癌細(xì)胞對(duì)雌激素藥物的抵抗作用。

PAK3是調(diào)節(jié)海馬回內(nèi)突觸形成和可塑性的關(guān)鍵性因素，定位于人類染色體Xq23區(qū)，編碼64 kD蛋白質(zhì)，正常情況下，只在腦組織中表達(dá)[5]。PAK3還能調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)展、神經(jīng)元遷移和凋亡。另外，PAK3可能是潛在的突變激發(fā)器。然而，截至目前還沒有PAK3與乳腺癌的相關(guān)研究報(bào)道。

2 GroupⅡ

PAK4定位于人類染色體19q13.2區(qū)，編碼64 kD蛋白質(zhì)。PAK4蛋白定位于細(xì)胞核周圍區(qū)域，與Cdc42結(jié)合后轉(zhuǎn)移至高爾基體與腫瘤的關(guān)系極為密切[5]，參與多種癌癥的發(fā)展過程，如：胃癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌、皮膚癌及膽囊癌等中均有高表達(dá)。在細(xì)胞水平上，PAK4參與細(xì)胞轉(zhuǎn)化、細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)以及細(xì)胞周期調(diào)控等許多信號(hào)途徑的發(fā)生，因此，PAK4的表達(dá)情況是乳腺癌患者復(fù)發(fā)和總體生存率低的一個(gè)強(qiáng)有力的預(yù)后因素[14]。Li Y[15]等研究證實(shí)白血病抑制因子受體（LIFR）是雌激素受體α（ERα）的下游靶基因，并且發(fā)現(xiàn)PAK4和ERα能夠與LIFR啟動(dòng)子中含有兩個(gè)雌激素反應(yīng)元件（ERE）半位點(diǎn)的上游翻譯起始位點(diǎn)相結(jié)合。并確定在乳腺癌細(xì)胞核中的PAK4是一種抑制ERα反式激活功能的強(qiáng)有力的內(nèi)源性抑制劑，且能夠抑制ERα誘導(dǎo)的LIFR基因表達(dá)，最終導(dǎo)致乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生。He LF[16]等最新研究表明，在乳腺癌中PAK4誘發(fā)腫瘤形成即可通過激酶依賴的形式也可獨(dú)立活化PI3K/AKT通路完成，研究發(fā)現(xiàn)雙重抑制PAK4和PI3K/AKT信號(hào)將會(huì)成為潛在的乳腺癌治療手段。Rane C[17]等對(duì)PAK4的系列研究發(fā)現(xiàn)，在三陰性乳腺癌細(xì)胞MBA-MB-231中，利用siRNA沉默PAK4基因發(fā)現(xiàn)該細(xì)胞的致瘤性發(fā)生顯著逆轉(zhuǎn)，進(jìn)一步體內(nèi)在小鼠體內(nèi)研究中證實(shí)，乳腺癌模型小鼠分別口服灌胃PAK4抑制劑KPT-9274和KPT-8752后，能有效抑制小鼠乳腺癌腫瘤的發(fā)生發(fā)展，且KPT-9274和KPT-8752能分別有效抑制PAK4和NAMPT的活性，但是KPT-9274和KPT-8752兩種化合物抑制PAK4從而抑制乳腺癌細(xì)胞增殖的作用，與其抑制NAMPT的活性并無(wú)相關(guān)性。

PAK5又稱PAK7，定位于人類染色體20p12區(qū)，編碼80 kD蛋白質(zhì)，PAK5在大腦組織中表達(dá)量較高，近年來(lái)研究頗為廣泛，在許多腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中被證實(shí)PAK5均會(huì)發(fā)生高表達(dá)[5]。Zhang YC[1]等實(shí)驗(yàn)證明，乳腺癌組織中PAK5的表達(dá)高于旁正常乳腺組織，且PAK5表達(dá)的增加與TNM分期密切相關(guān);PAK5過表達(dá)能夠刺激NF-κB家族中的關(guān)鍵成員p65磷酸化并向核遷移，且顯著增加p65在細(xì)胞核中積累，進(jìn)一步與Cyclin D1的啟動(dòng)子結(jié)合促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞增殖。Li Y[18]等研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌細(xì)胞中PAK5的一個(gè)新的底物GATA1被PAK5磷酸化后使上皮細(xì)胞鈣粘蛋白脫乙?；?，這個(gè)發(fā)現(xiàn)闡明GATA1及其磷酸化產(chǎn)物將會(huì)在乳腺癌的新陳代謝中起關(guān)鍵作用，為乳腺癌的臨床治療提供潛在治療靶點(diǎn)。Wang XX[19]等在研究PAK5與乳腺癌的關(guān)系同樣發(fā)現(xiàn)，抑制乳腺癌細(xì)胞中PAK5表達(dá)可使乳腺癌細(xì)胞內(nèi)抑制細(xì)胞周期蛋白D1（CyclinD1）與CDK4或CDK6形成復(fù)合物，從而發(fā)生G1期阻滯，抑制細(xì)胞增殖，并且PAK5參與Egr1-MMP2信號(hào)通路調(diào)控乳腺癌細(xì)胞的遷移與侵襲。

PAK6作為PAKs家族中的一員，定位于人類染色體15q14區(qū)，編碼75 kD蛋白質(zhì)。研究顯示，PAK6和PAK4相似，在睪丸和前列腺有高水平表達(dá)[5]。在肺癌、前列腺癌、胰腺癌等組織中均有過度表達(dá)，且能促進(jìn)癌細(xì)胞增殖[20]。研究證實(shí)，PAK6具有維持細(xì)胞形態(tài)、骨架支撐等作用[21]。宋銳[20]等研究顯示，siRNA干擾乳腺癌細(xì)胞中PAK6的表達(dá)能夠抑制Wnt信號(hào)通路激活，促進(jìn)Caspase-3活化，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡增加放療敏感性。目前對(duì)于PAK6與乳腺癌發(fā)生發(fā)展關(guān)系的研究很少，具體發(fā)生機(jī)制尚待研究證實(shí)。

綜上所述，PAKs家族與癌癥的關(guān)系密不可分，與乳腺癌更是關(guān)系密切，靶向性抑制PAKs家族基因翻譯及表達(dá)將會(huì)成為臨床上治療乳腺癌以及對(duì)雌激素耐藥的乳腺癌疾病的新的治療手段。近年來(lái)我國(guó)乳腺癌發(fā)病率呈現(xiàn)年輕化趨勢(shì)，且發(fā)病率的增長(zhǎng)速度也在不斷增加。因此，發(fā)現(xiàn)一種有效的乳腺癌早期診斷指標(biāo)或者抑制劑需要我們進(jìn)一步進(jìn)行探索研究。

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收稿日期：2018-11-8;修回日期：2019-1-2

編輯/楊倩