AKAP12基因與腫瘤相互關(guān)系的研究進(jìn)展

李寒春，徐 銳，孫 甫，戎彪學(xué)，王 莉

(西安醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 科研科，西安 710077)

A激酶錨定蛋白12(A kinase anchor proteins，AKAP12，Gravin)是一種腫瘤生長的負(fù)向調(diào)節(jié)因子，定位于6q24～q25.2，其表達(dá)產(chǎn)物最初是從重癥肌無力患者的血清中獲得，能與蛋白激酶A(PKA)、蛋白激酶C(PKC)鈣調(diào)蛋白和磷酸酯酶(PDE4D)β2腎上腺素受體(β2AR)等形成復(fù)合物。AKAPs 是一類結(jié)構(gòu)不同,但功能相關(guān)的蛋白質(zhì)家族,作為骨架蛋白分子構(gòu)成一類高度有序的分子復(fù)合物,能精確地調(diào)控一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)事件的空間位置和時(shí)間順序。例如：能精確地將激酶A(protein kinase A,PKA)錨定于特定的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，AKAP與PKA相互作用形成局部信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合體。AKAP12可影響細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)效率等，也能調(diào)節(jié)細(xì)胞的分泌與有絲分裂；AKAP12與細(xì)胞黏附及遷移也有關(guān)，在多種腫瘤中表達(dá)下降或缺失，提示該基因的失活與腫瘤的發(fā)生發(fā)展可能有關(guān)[1](表1)。AKAP12基因表達(dá)水平下降與癌癥治療后的高復(fù)發(fā)率密切相關(guān)。AKAP12能夠抑制腫瘤細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移，說明能夠減少癌癥治療術(shù)后的復(fù)發(fā)率，提高癌癥患者術(shù)后的生存質(zhì)量，可為臨床腫瘤的治療提供新思路。

表1 AKAP12與腫瘤的相關(guān)文獻(xiàn)

1 AKAP12與肺癌

廖和和等[2]發(fā)現(xiàn)AKAP12在肺癌組織中表達(dá)量顯著低于正常肺組織，并且肺癌臨床分級(jí)越高，AKAP12的表達(dá)量越低，推測AKAP12具有抑癌作用并在研究中證實(shí)。同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)：外周血和肺癌組織中AKAP12基因甲基化水平與年齡和性別無關(guān)，而與肺癌的病理分期和分化程度有關(guān)[3]。不同肺癌組織標(biāo)本在 17個(gè) CpG位點(diǎn)中的7、9、10、11和13這5個(gè)位點(diǎn)出現(xiàn)甲基化的比例較其余位點(diǎn)增高(P<0.05)，提示AKAP12正常表達(dá)受這5個(gè)位點(diǎn)調(diào)控，表明AKAP12啟動(dòng)子甲基化改變與肺癌惡性程度及腫瘤進(jìn)展相關(guān)[4],這與Jo等[5]非小細(xì)胞肺癌AKAP12甲基化的研究趨勢相一致,AKAP12α啟動(dòng)子在腫瘤中的甲基化程度高于正常組織，AKAP12的表達(dá)降低可能與非小細(xì)胞肺癌中的甲基化增高有關(guān)，并且AKAP12α啟動(dòng)子甲基化與肺癌的預(yù)后有關(guān)。

2 AKAP12與結(jié)直腸癌

AKAP12可抑制癌細(xì)胞的增殖、侵襲、趨化和新生血管形成，Bcl-2和p53是2種重要的凋亡標(biāo)志物，它們?cè)诩?xì)胞凋亡過程中起著重要作用[6]。Dinc等[7]研究發(fā)現(xiàn)，AKAP12與結(jié)直腸癌中p53和Bcl-2之間沒有關(guān)系。Ping等[8]研究發(fā)現(xiàn)：AKAP12沉默或AKAP12/HDAC3共沉默可促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、集落形成能力、細(xì)胞周期進(jìn)程和遷移，除抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)升高外，AKAP12基因敲除后PI3K/AKT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)活性增加，其機(jī)制可能與細(xì)胞周期有關(guān)。AKAP12介導(dǎo)的集落形成和遷移是不可缺少的。劉維薇等[9-10]研究發(fā)現(xiàn)：AKAP12在結(jié)直腸癌組織和結(jié)直腸癌患者外周血中表達(dá)下調(diào),并存在啟動(dòng)子區(qū)域高甲基化,AKAP12基因甲基化水平與結(jié)直腸癌患者的年齡、性別無關(guān)，但與結(jié)直腸癌的Dukes分期和分化程度有關(guān)。AKAP12在人結(jié)直腸癌細(xì)胞LoVo、Colo320和SW480中表達(dá)缺失,在LoVo和Colo320中完全甲基化。而在經(jīng)去甲基化和去乙酞化處理后的LoVo、Colo320和SW480能夠部分恢復(fù)AKAP12的表達(dá)。而進(jìn)一步的體內(nèi)外研究證實(shí),恢復(fù)AKAP12表達(dá)可以抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的生長、遷徙、侵襲和懸浮生長能力,誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。同時(shí)研究顯示[9]：AKAP12在裸鼠模型中可以抑制結(jié)直腸癌的生長和轉(zhuǎn)移,具有抑制腫瘤的作用。因此，AKAP12基因甲基化有望成為結(jié)直腸癌進(jìn)向評(píng)估的分子指標(biāo)。

3 AKAP12與前列腺癌

轉(zhuǎn)移仍然是前列腺癌相關(guān)死亡的主要原因。癌細(xì)胞須要接觸內(nèi)皮細(xì)胞，破壞內(nèi)皮細(xì)胞連接以穿過內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行侵襲和轉(zhuǎn)移[11]。Wen等[11]證實(shí)：Src抑制的蛋白激酶C的底物(SSeCKS)/AKAP12通過血管生成抑制劑Semaphorin 3F介導(dǎo)在人前列腺癌和微血管內(nèi)皮細(xì)胞之間誘導(dǎo)排斥反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)表達(dá)AKAP12和SimaGrin 3F mRNA與前列腺癌細(xì)胞和組織的侵襲程度呈負(fù)相關(guān)。序貫logistic回歸分析表明：前列腺癌組織中AKAP12和Semaphorin 3F的表達(dá)呈正相關(guān)，提示SSeCKS/AKAP12對(duì)Semaphorin 3F的激活可能與前列腺癌的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移有關(guān)。Dong等[12]通過建立人耐紫杉醇前列腺癌細(xì)胞系(DU145-PTX)和人耐多烯紫杉醇前列腺癌細(xì)胞系(PC3-DTX)作為體外細(xì)胞模型，發(fā)現(xiàn)MARAT1表達(dá)水平在臨床DTX抗性雄激素非依賴人PCa細(xì)胞樣品中上調(diào)。高表達(dá)的MALAT1可促進(jìn)PCa細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，但可降低PCa細(xì)胞的凋亡率。MIR145-5p作為MALAT1的靶點(diǎn)，MIR-145-5p在PC3-DTX中過表達(dá)可抑制細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，降低對(duì)多烯紫杉醇(Docetaxel,DTX)的耐藥性。發(fā)現(xiàn)AKAP12是miR145-5P的一個(gè)靶點(diǎn)，其誘導(dǎo)顯著。PCa細(xì)胞存在參與DTX抗性的lncRNA MALAT1/R-145-5p/AKAP12軸，為PCa的治療提供了新的思路。

4 AKAP12與肝癌

Benjamin等[13]發(fā)現(xiàn)在肝硬化(CL)早期、癌前病變(DN)中以及在肝癌去分化晚期，腫瘤抑制因子AKAP12在肝癌發(fā)生過程中逐漸下調(diào)。在CL和DN中，AKAP12的下調(diào)至少部分由2個(gè)特異性NA的相互作用引起。而在肝細(xì)胞癌中，AKAP12a啟動(dòng)子特異性的高甲基化導(dǎo)致抑癌基因AKAP12a顯著性下調(diào)。 Wei等[14]證明miR-103可以通過抑制AKAP12的表達(dá)而在肝癌中發(fā)揮癌基因的作用。miR-103調(diào)節(jié)肝癌組織中PKC，可能通過增加PKC活性增加端粒酶活性，這些結(jié)果表明miR-103是肝癌治療的潛在靶點(diǎn)。通過AKAP12抑制PKC的作用可調(diào)節(jié)端粒酶活性，因此為探討由AKAP12介導(dǎo)并由miR-103調(diào)節(jié)的肝癌信號(hào)通路提供了一個(gè)平臺(tái)。劉兆君等[15]發(fā)現(xiàn)：AKAP12甲基化陽性率在肝癌組織中顯著高于切緣組織，AKAP12甲基化陽性者原發(fā)性肝癌復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)較低，有門脈侵犯者原發(fā)性肝癌復(fù)發(fā)、死亡風(fēng)險(xiǎn)較高。AKAP12甲基化的不同狀態(tài)患者的術(shù)后總生存期無顯著差異，AKAP12甲基化與原發(fā)性肝癌的復(fù)發(fā)及無疾病生存時(shí)間相關(guān)。

5 AKAP12與食管癌

Zhe等[16]研究發(fā)現(xiàn)：AKAP12甲基化陽性率在巴雷特的化生(BE)、發(fā)育不良的巴雷特和食管腺癌(EAC)的食管細(xì)胞中的表達(dá)顯著高于正常食管。AKAP12甲基化在食管癌患者正常食管上皮中高表達(dá)。研究推測AKAP12高甲基化水平與BE段長度之間存在顯著的相關(guān)性，是臨床腫瘤進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)因子。鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞組織的檢測也顯示AKAP12高甲基化。5-氮雜-2′-脫氧胞苷(5-Aza-CdR)治療人食管腺癌細(xì)胞BIC和OE33 EAC減少AKAP12甲基化，增加AKAP12mRNA表達(dá)。因此AKAP12啟動(dòng)子的高甲基化，導(dǎo)致基因沉默，是人類EACS中常見的事件，發(fā)生在巴雷特相關(guān)食管腺癌早期。在人食管癌細(xì)胞Eca109 5-Aza-CdR處理組及正常培養(yǎng)組中AKAP12甲基化率為 0，在18 對(duì)哈薩克族食管鱗癌組織中AKAP12甲基化率為5.6%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。AKAP12在食管鱗癌中甲基化發(fā)生率低，與病理參數(shù)之間無相關(guān)性[17]。從結(jié)果來看AKAP12高甲基化在人類食管鱗癌中不常見，可作為EAC細(xì)胞類型特異性生物標(biāo)志物。

6 其他腫瘤

大多數(shù)高級(jí)別(HG)漿液性卵巢癌(SOC)患者盡管對(duì)鉑/紫杉醇為基礎(chǔ)的化療具有較高的初始應(yīng)答率，但仍發(fā)展為耐藥疾病。AKAP12的高表達(dá)和脫落/分泌是紫杉醇耐藥HGSOC細(xì)胞的特征，AKAP12轉(zhuǎn)錄表達(dá)上調(diào)與疾病進(jìn)展和總體生存相關(guān)，AKAP12高表達(dá)有望作為SOC患者無進(jìn)展和全面生存的不良預(yù)后和預(yù)測指標(biāo)[18]。利用數(shù)據(jù)庫(GOBO)和tissuescan陣列分析了人乳腺癌組織中AKAP12基因的表達(dá)，隨后用Kaplan-Meier繪圖儀分析了無復(fù)發(fā)生存率(RFS)，發(fā)現(xiàn)乳腺癌組織中的AKAP12降低，AKAP12基因表達(dá)的患者具有較高的RFS生存率。在人乳腺癌細(xì)胞MCF10A和HS578T中敲除AKAP12可誘導(dǎo)細(xì)胞遷移，但不改變細(xì)胞增殖。AKAP12是一種潛在的乳腺癌轉(zhuǎn)移抑制因子[19]。

AKAP12基因編碼305和287的2種同工型AKAP12A和AKAP12B基因，這2種異構(gòu)體可能在2種不同的啟動(dòng)子的控制下獨(dú)立表達(dá)。大多數(shù)人胃癌細(xì)胞缺乏該異構(gòu)體，AKAP12A和AKAP12B的50個(gè)CpG島在胃癌細(xì)胞中經(jīng)常被高甲基化。DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑和/或組蛋白去乙酰酶抑制劑能有效地恢復(fù)AKAP12亞型的表達(dá)，證實(shí)DNA甲基化直接參與胃癌細(xì)胞中AKAP12的轉(zhuǎn)錄沉默[1]。劉維薇等[20]用甲基化特異性PCR(MSP)對(duì)膀胱移行細(xì)胞癌和癌旁正常膀胱組織進(jìn)行檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：63.3%的標(biāo)本顯示出異常的甲基化，與腫瘤病理分級(jí)和分期相關(guān)，推測AKAP12甲基化與膀胱移行細(xì)胞癌的發(fā)生密切相關(guān)。有既往研究表明：低氧是實(shí)體瘤中具有低氧水平的常見元素，可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)移性黑色素瘤中支架蛋白AKAP12的特異性變體的表達(dá)[21]。AKAP12調(diào)節(jié)PKA介導(dǎo)的缺氧磷酸化事件的轉(zhuǎn)移，引起腫瘤細(xì)胞體外侵襲和遷移的改變，以及體內(nèi)轉(zhuǎn)移。 32例急性淋巴細(xì)胞白血病(ALL)患者的MSP結(jié)果顯示AKAP12基因甲基化比率為 62.5%,但與患者的臨床病理學(xué)參數(shù)無顯著相關(guān)。經(jīng)過5-Aza-CdR處理后,可使人T細(xì)胞白血病細(xì)胞(6T-CEM)中AKAP12恢復(fù)表達(dá),且表達(dá)強(qiáng)度與劑量成正比。因此推測AKAP12基因啟動(dòng)子的異常甲基化與ALL的發(fā)生密切相關(guān),AKAP12甲基化有待成為診斷ALL的分子標(biāo)志物[22]。

7 結(jié)語

AKAP12是一種參與調(diào)控多種信號(hào)傳導(dǎo)途徑的激酶錨定蛋白，具有抑制腫瘤發(fā)生的作用。AKAP12能夠錨定一些重要的信號(hào)蛋白，可參與PKA、PKC復(fù)合物的形成和細(xì)胞骨架的重塑，在蛋白定向、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、G蛋白偶聯(lián)受體蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑以及細(xì)胞凋亡等多種細(xì)胞生物學(xué)行為的調(diào)控中起著重要作用。AKAP12通過抑制癌細(xì)胞遷移、增殖和血管生成發(fā)揮腫瘤抑制作用。AKAP12定位于原生質(zhì)體膜的細(xì)胞核、細(xì)胞邊緣和細(xì)胞質(zhì)。此外，AKAP12與細(xì)胞周期蛋白D1結(jié)合，抑制核易位。細(xì)胞周期蛋白D1在細(xì)胞G1期向S期轉(zhuǎn)變，即G1-S相轉(zhuǎn)變過程中合成，并隨著細(xì)胞進(jìn)入S相而迅速降解。再者，AKAP12通過PKC的支架調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白環(huán)來支持完成細(xì)胞分裂。另外，SRC-FAK復(fù)合物還通過刺激RAF/MEK/ERK2級(jí)聯(lián)和細(xì)胞周期蛋白D1的核易位來調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和G1-S相轉(zhuǎn)變。最后，AKAP12與PKC綁定。AKAP12對(duì)SRC和PKC進(jìn)行隔離，從而抑制JNK和RAF/MEK/ERK信號(hào)通路，調(diào)節(jié)血管生成和控制癌細(xì)胞增殖(見圖1)。

圖1 AKAP12抑制腫瘤細(xì)胞增殖的機(jī)制Fig.1 Mechanism of AKAP12 inhibiting tumor cell proliferation

AKAP12在多種腫瘤中表達(dá)下調(diào)或缺失，啟動(dòng)子異常甲基化是一個(gè)重要原因。肺癌、結(jié)直腸癌、前列腺癌、食管癌、肝癌、胃癌、黑素瘤、急性淋巴細(xì)胞白血病及卵巢癌的抑癌基因AKAP12的啟動(dòng)子區(qū)域 CpG島的甲基化水平與腫瘤病理分期分級(jí)相關(guān)，與患者性別年齡無關(guān)?；谝陨嫌^點(diǎn)和闡述，AKAP12在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中至關(guān)重要，AKAP12基因啟動(dòng)子甲基化極有可能成為眾多腫瘤治療的潛在靶標(biāo)，開發(fā)應(yīng)用抑制或下調(diào)AKAP12基因表達(dá)的腫瘤放療增敏藥物將成為研究熱點(diǎn)。