Pim-3蛋白和Bcl-2蛋白生物學(xué)特性及在惡性腫瘤中的相關(guān)性研究進(jìn)展

李昕睿 綜述 楊敏 審校

遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院血液內(nèi)科，貴州 遵義 563003

臨床研究表明，原癌基因的突變、易位與擴(kuò)增激活使得癌基因具有轉(zhuǎn)化為致癌的潛能。Pim-3蛋白激酶經(jīng)磷酸化的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)特異性底物的磷酸化，對(duì)于細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、凋亡具有關(guān)鍵性作用，其表達(dá)水平過高影響著腫瘤發(fā)生。Bcl-2蛋白具有抗凋亡的作用，對(duì)腫瘤的發(fā)生發(fā)展起著重要的作用。本文通過分析Pim-3蛋白與Bcl-2蛋白在惡性腫瘤中的相關(guān)性，為臨床診療、預(yù)后分析等提供新的思路。

1 Pim-3與惡性腫瘤

Pim激酶家族最早在進(jìn)行Moloney小鼠白血病病毒(moloney murine leukemia virus，MMLV)的前病毒整合過程中發(fā)現(xiàn)，后被證實(shí)Pim激酶家族是一組鈣/鈣調(diào)蛋白調(diào)節(jié)激酶(calcium/calmodulin-regulatede kinase，CAMP)家族。Moloney小鼠白血病病毒(Pim)家族的原癌基因與腫瘤進(jìn)展和細(xì)胞凋亡調(diào)控有關(guān)。Pim家族的前病毒整合位點(diǎn)是一組由Pim-1、Pim-2和Pim-3組成的同源絲氨酸/蘇氨酸激酶，它們都有一個(gè)共同的ATP錨活化位點(diǎn)，并在結(jié)構(gòu)序例有高度的相似性。其最初被認(rèn)為是Moloney小鼠白血病病毒感染中的親病毒克隆位點(diǎn)，在細(xì)胞過程和細(xì)胞信號(hào)通路中起著至關(guān)重要的作用[1]。Pim-3的首次出現(xiàn)是在鼠嗜鉻細(xì)胞瘤PC12細(xì)胞中作為去極化誘導(dǎo)基因KID-1，后被證實(shí)其與pim-1和pim-2序列的高度一致，因此被命名為pim-3。Pim-3在細(xì)胞增殖、分化、凋亡等重要的細(xì)胞進(jìn)程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用，其表達(dá)也受多種條件的調(diào)控，如相關(guān)的生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子[2]。目前，人們普遍認(rèn)為Pim-3的生物學(xué)效應(yīng)主要有以下幾個(gè)方面：(1)通過磷酸化使Bad蛋白失活，傳遞生存信號(hào)；(2)影響細(xì)胞周期進(jìn)程；(3)調(diào)控蛋白質(zhì)的合成；(4)調(diào)節(jié)Myc轉(zhuǎn)錄活性[3]。

有實(shí)驗(yàn)研究表明，Pim激酶過度表達(dá)可影響細(xì)胞周期的進(jìn)程和細(xì)胞的生長(zhǎng)，而若敲除Pim激酶則二者均可出現(xiàn)延遲。Pim激酶作為重要調(diào)控因子參與了人類多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展。相關(guān)報(bào)道顯示，Pim-3在肝癌[4]、彌漫大B細(xì)胞性淋巴瘤[5]、肉瘤[6]、肝癌[7]、直腸癌[8]、胃腺癌[9]、食管癌[10]等相關(guān)癌癥及癌前病變中均有高陽(yáng)性率，所以它可能是腫瘤發(fā)病的重要因素[11]。Pim激酶家族在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中也存在過度表達(dá)，如彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤(DLBCL)、多發(fā)性骨髓瘤、白血病等[12-13]。由于這些原因，近年來不同亞型的Pim激酶已被認(rèn)為是晚期癌癥個(gè)體化治療的臨床生物標(biāo)志物和潛在的治療靶點(diǎn)[14]。

2 Bcl-2與惡性腫瘤

Bcl-2(B-cell lymphoma2)蛋白是Bcl-2蛋白家族的成員，也是最早發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)蛋白之一[15]。Bcl-2蛋白家族分為兩大類：一類為抗凋亡蛋白；另一類為促凋亡蛋白。Bcl-2家族成員的多肽鏈中，都至少含有一個(gè)與Bcl-2同源的保守的螺旋結(jié)構(gòu)域(BHl-BH4)。其中在抗凋亡蛋白中，大多數(shù)只含有BH1、BH2這兩個(gè)結(jié)構(gòu)域，僅有少數(shù)是含有全部的四個(gè)結(jié)構(gòu)域(BH1、BH2、BH3、BH4)；在促凋亡蛋白中，大部分不含有BH4結(jié)構(gòu)域，全部的抗凋亡蛋白均含有BH3結(jié)構(gòu)域。在多種腫瘤細(xì)胞中，Bcl-2家族抗凋亡成員的表達(dá)出現(xiàn)上調(diào)，而促凋亡成員的表達(dá)常下調(diào)。Bcl-2基因通過t(14；18)染色體異位的斷點(diǎn)區(qū)域被發(fā)現(xiàn)的一種原癌基因，位于染色體18q21.33上。而t(14；18)染色體異位是人類B細(xì)胞淋巴瘤，特別是濾泡性淋巴瘤(FL)中常見的一種染色體異常[16]。

Bcl-2蛋白在細(xì)胞凋亡的調(diào)控中起到重要作用。Bcl-2蛋白多位于細(xì)胞中的線粒體內(nèi)膜、核膜及胞漿內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上,其具有穩(wěn)定線粒體膜通透性的作用，通過調(diào)控Bax蛋白，進(jìn)而可以抑制CytC的釋放，抑制了caspase-9和caspase-3的活性，從而抑制細(xì)胞凋亡[17]。

研究發(fā)現(xiàn)，Bcl-2的表達(dá)和調(diào)控對(duì)腫瘤的發(fā)生發(fā)展有較大的影響[18]。近年來，Bcl-2在多種腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)的報(bào)道不斷增多。許多的人類惡性腫瘤如乳腺癌[19]、宮頸癌[20]、神經(jīng)母細(xì)胞瘤[21]、膠質(zhì)瘤[22]、黑色素瘤[23]、肺癌[24]、鱗狀細(xì)胞癌[25]、胃癌[26]、消化道腫瘤[27]、淋巴瘤[28]等，都存在著Bcl-2的過度表達(dá)，且高表達(dá)的Bcl-2可抑制細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)細(xì)胞的侵襲和遷移能力，進(jìn)而導(dǎo)致惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展。然而，在一些細(xì)胞類型中，Bcl-2高表達(dá)并不是誘導(dǎo)侵襲的充分條件，還需和其他分子或其他條件，才能共同促進(jìn)細(xì)胞遷移和侵襲，例如在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中，Bcl-2與N-Myc存在共表達(dá)[29]；在肝細(xì)胞癌中，Bcl-2與Twist-1共表達(dá)[30]，從而促進(jìn)細(xì)胞遷移和侵襲。

Bcl-2也與一些惡性腫瘤的預(yù)后相關(guān)。侯振江等[31]研究表明，Bcl-2蛋白對(duì)提示食管癌的預(yù)后有一定價(jià)值。LEAHY等[32]的相關(guān)研究結(jié)果顯示，在結(jié)腸癌中Bcl-2陽(yáng)性率與腫瘤分化程度呈負(fù)相關(guān)。BACHMANN等[33]發(fā)現(xiàn)，Bcl-2(-938CC)基因型可作為淋巴結(jié)陰性的乳腺癌病人死亡的一個(gè)獨(dú)立危險(xiǎn)因素。此外，在乳腺癌中，Bcl-2的表達(dá)也與患者的預(yù)后呈正相關(guān)[34]。段永濤等[35]的相關(guān)研究提示，Bcl-2有可能是誘發(fā)急性髓性白血病的因素之一。在初發(fā)的AML中，Bcl-2mRNA的表達(dá)量高于健康成年人；治療緩解后其表達(dá)量低于初診患者；復(fù)發(fā)時(shí)，表達(dá)量又升高，提示在AML中，當(dāng)Bcl-2呈高表達(dá)時(shí)，往往可提示疾病進(jìn)展程度。

Bcl-2/IgH基因異常是人類淋巴瘤患者最常見的異常染色體。Bcl-2基因在大多數(shù)非霍奇金淋巴瘤中廣泛表達(dá)[36]。Bcl-2異常表達(dá)影響著非霍奇金淋巴瘤的發(fā)生發(fā)展。有研究表明，Bcl-2表達(dá)情況也與非霍奇金淋巴瘤的惡性程度相關(guān)。低度惡性非霍奇金淋巴瘤中的Bcl-2表達(dá)要高于中高度惡性非霍奇金淋巴瘤。進(jìn)而Bcl-2可作為提示非霍奇金淋巴瘤預(yù)后不良的獨(dú)立的生物學(xué)指標(biāo)[37]。

3 Pim-3與Bcl-2在不同細(xì)胞中的生物學(xué)效應(yīng)

在相關(guān)報(bào)道中，Pim激酶可以通過影響B(tài)cl-2家族發(fā)揮抗凋亡作用，Bcl-2家族通過調(diào)控促凋亡蛋白Bad和Bax和抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xl影響細(xì)胞凋亡。目前已有報(bào)道，在人腎上皮細(xì)胞HEK293細(xì)胞中，已確定3個(gè)殘基(Ser112、Ser136和Ser155)為Pim激酶家族在體內(nèi)影響B(tài)cl-2家族主要的磷酸化位點(diǎn)[38]。Pim-3對(duì)Ser112特異性最低，對(duì)Ser136和Ser155磷酸化效果最好。Pim-3在體外也能磷酸化Bad中的其他位點(diǎn)，包括體內(nèi)另一個(gè)潛在的位點(diǎn)Ser170[38]。Pim-3磷酸化Ser155上的Bad可以阻止Bad與抗凋亡蛋白Bcl-xl結(jié)合[39]。

相關(guān)研究表明，在小鼠的肝組織中，增加Pim-3的表達(dá)，肝癌的發(fā)病率會(huì)提高，并且其磷酸化位點(diǎn)與Bcl-2家族有關(guān)。Pim-3的高表達(dá)后增加了Ser112處Bad磷酸化的數(shù)量，而Pim-3 shRNA下調(diào)則減少了Ser112處的Bad磷酸化[40]。ZAN等[41]的研究表明，在急性腎衰小鼠肝組織中，miR124的過表達(dá)可以使得Pim-3和Bcl-2的表達(dá)降低；miR124下調(diào)會(huì)導(dǎo)致肝細(xì)胞中Pim-3和Bcl-2升高。

4 Pim-3蛋白與Bcl-2蛋白在惡性腫瘤中的相關(guān)性

Pim-3已被證明與Bcl-2在相關(guān)惡性腫瘤中存在協(xié)同作用。LI等[42]在人胰腺癌細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)，Pim-3可以抑制Bad并維持Bcl-xl的表達(dá)，從而抑制人胰腺癌細(xì)胞凋亡。以往的研究也表明，Pim-3在結(jié)腸癌中異常表達(dá)，通過磷酸化Bad蛋白，可阻斷Bad介導(dǎo)的凋亡信號(hào)，并可通過調(diào)節(jié)Bcl-2家族蛋白的功能來抑制線粒體凋亡途徑[43]。王琛等[44]的研究表明，在食管鱗癌中，pim-3基因表達(dá)的下調(diào)能明顯上調(diào)P21和Bax基因的表達(dá),同時(shí)下調(diào)Bcl-2的表達(dá)。徐珂佳等[45]發(fā)現(xiàn)，在食管癌的小鼠模型中，予以三氧化二砷抑制食管癌后出現(xiàn)了Pim-3與Bcl-2同時(shí)受到抑制，考慮有可能是三氧化二砷通過抑制了Pim-3使Bcl-2表達(dá)降低，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡。GUO等[46]在肝癌細(xì)胞系HepG2/5-FU和Bel7402/5-FU發(fā)現(xiàn)，Pim-3可以通過抑制Bcl-2、Bcl-xl的表達(dá)和Bad的磷酸化來促進(jìn)順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。

5 結(jié)語(yǔ)

細(xì)胞的翻譯和轉(zhuǎn)錄是由不同的激酶家族調(diào)控的，在細(xì)胞過程和細(xì)胞信號(hào)通路中起著至關(guān)重要的作用。Pim-3蛋白與Bcl-2蛋白是都是重要的抗凋亡蛋白，參與多種生物學(xué)過程，包括細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化和凋亡，與腫瘤的發(fā)生、進(jìn)展、預(yù)后等。近年來，Bcl-2作為重要的分子標(biāo)志物，在評(píng)估非霍奇金淋巴瘤患者預(yù)后狀況中具有較高的判斷價(jià)值。Pim-3的生物學(xué)功能尚未完全清楚，但已發(fā)現(xiàn)該基因在多種惡性腫瘤中過表達(dá)。在一部分惡性腫瘤中，Pim-3蛋白與Bcl-2蛋白存在協(xié)同作用，共同影響細(xì)胞的凋亡，且與腫瘤的惡性程度有所關(guān)聯(lián)。在非霍奇金淋巴瘤中，Bcl-2已經(jīng)被認(rèn)為是一個(gè)臨床生物標(biāo)志物和潛在的治療靶點(diǎn)并且可提示預(yù)后不良，但是其與Pim-3的關(guān)聯(lián)性研究較少。隨著研究的逐步深入，在非霍奇金淋巴瘤中Pim-3有可能成為新的個(gè)體化治療的臨床生物標(biāo)志物和潛在的治療靶點(diǎn)，為非霍奇金淋巴瘤的診療以及判斷預(yù)后提供新的角度。