核轉(zhuǎn)運蛋白基因2在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用

薛美玲，張雪，段秀慶

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院乳腺外科，哈爾濱 150001)

乳腺癌是全世界女性最常見的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率和病死率均居女性惡性腫瘤前列，且發(fā)病率、病死率呈上升趨勢，發(fā)病年齡也在朝著年輕化的方向發(fā)展[1]。復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致晚期乳腺癌患者死亡的主要原因[2]。特別是三陰性乳腺癌，雌激素受體、孕激素受體和人類表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2，HER2)均為陰性，對內(nèi)分泌治療、靶向治療等缺乏敏感性，因此具有高侵襲性、高復(fù)發(fā)率、高轉(zhuǎn)移率及預(yù)后差等特點。乳腺癌的這種現(xiàn)狀迫使臨床醫(yī)師需要了解更加詳細、全面的預(yù)后信息，從而降低乳腺癌的發(fā)病率和病死率。目前，針對乳腺癌預(yù)后的基因(如程序性細胞死亡配體1、程序性細胞死亡受體1、上皮鈣黏素、細胞周期蛋白D1等)研究已成為熱點。其中，核轉(zhuǎn)運蛋白基因2(karyopherin alpha 2，KPNA2)的高表達被證實與多種惡性腫瘤有關(guān)；同樣，在乳腺癌中，KPNA2的高表達也與侵襲性行為的特征以及預(yù)后不良有關(guān)[3]。因此，研究KPNA2在乳腺癌中的表達，明確其與乳腺癌發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后的關(guān)系，對于判斷KPNA2能否成為乳腺癌診療的標(biāo)志物、評估患者病情進展以及指導(dǎo)個體化治療均具有重要意義?，F(xiàn)就KPNA2在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中的作用予以綜述。

1 KPNA2概述

1.1KPNA2的結(jié)構(gòu)與功能 核轉(zhuǎn)運蛋白家族包括核輸入蛋白家族和核輸出蛋白家族兩類，KPNA2是核輸入蛋白α家族的成員之一，位于第17號染色體長臂2區(qū)3帶至第17號染色體長臂2區(qū)4帶，編碼含529個氨基酸的蛋白質(zhì)，分子量約為 62 000，它的域結(jié)構(gòu)在20世紀(jì)90年代首次被描述[4]。KPNA2蛋白通常在細胞核中高表達，由N端結(jié)構(gòu)域、中心區(qū)域、C端結(jié)構(gòu)域3個結(jié)構(gòu)域組成，其中N端為輸入蛋白β結(jié)合域，該結(jié)構(gòu)域具有自我抑制功能，可更好地幫助KPNA2和貨物蛋白特異性結(jié)合并被轉(zhuǎn)運；中心區(qū)域由10個重復(fù)穿模結(jié)構(gòu)的中心疏水區(qū)組成，內(nèi)含2個核定位信號序列(nuclear localization sequence，NLS)結(jié)合位點，能與具有NLS的入核蛋白結(jié)合，其中第10個穿模結(jié)構(gòu)的中心疏水區(qū)序列能與轉(zhuǎn)運蛋白CAS結(jié)合，負責(zé)KPNA2的核質(zhì)再循環(huán)[5]；C端功能尚缺乏報道。

1.2KPNA2的核質(zhì)運輸功能 經(jīng)典的入核轉(zhuǎn)運方式是通過異源二聚體輸入蛋白β和輸入蛋白α共同完成。KPNA2通過NLS識別目標(biāo)蛋白，但KPNA2識別目標(biāo)蛋白后只能作為轉(zhuǎn)換器，輸入蛋白β促進蛋白的對接，并將其通過核孔復(fù)合體轉(zhuǎn)移到核內(nèi)；在細胞核內(nèi)，輸入蛋白β與小G蛋白結(jié)合，導(dǎo)致三元復(fù)合體解體并釋放目標(biāo)蛋白；隨后，輸入蛋白β和RanGTP復(fù)合物循環(huán)返回細胞質(zhì)，而KPNA2則需要在轉(zhuǎn)運蛋白CAS的協(xié)助下才能回到細胞質(zhì)，進行下一輪循環(huán)，這種核質(zhì)運輸循環(huán)保證了KPNA2在體內(nèi)的不衰減作用[5]。

2 KPNA2在乳腺癌中的表達以及在細胞增殖中的作用

2.1KPNA2在乳腺癌中的表達 隨著對KPNA2研究的不斷深入，學(xué)者們越來越意識到KPNA2在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的重要性。研究發(fā)現(xiàn)，KPNA2在多種惡性腫瘤中表達上調(diào)，包括卵巢惡性腫瘤、腦部惡性腫瘤、食管癌、肝癌等[4]。KPNA2在腫瘤細胞中的表達上調(diào)與腫瘤細胞內(nèi)的應(yīng)激狀態(tài)相關(guān)，由于進展期腫瘤細胞內(nèi)的氧化應(yīng)激處于較高水平，因此隨著腫瘤的進展，KPNA2的表達也隨之增加[6]。學(xué)者們對KPNA2在乳腺癌組織中的表達進行了一系列研究。如Dahl等[7]評估了KPNA2在乳腺癌中的表達，同時發(fā)現(xiàn)KPNA2在乳腺癌細胞中染色較強，但在正常乳腺組織中染色較弱或缺失。Liu等[8]也支持這一結(jié)論，并提出KPNA2可作為浸潤性乳腺癌的標(biāo)志基因。以上研究結(jié)果表明，KPNA2在乳腺癌組織中高表達，在乳腺良性腫瘤中低表達。Dankof等[9]發(fā)現(xiàn)，KPNA2在乳腺正常組織、導(dǎo)管原位癌、浸潤性乳腺癌中表達的陽性率呈上升趨勢，且高級別導(dǎo)管內(nèi)癌組KPNA2陽性所占的比例與在浸潤性癌中所占的比例基本相當(dāng)。KPNA2在各種乳腺組織中表達的差異、KPNA2在高級別導(dǎo)管內(nèi)癌與浸潤性乳腺癌中表達率相似，提示KPNA2過表達可能是在腫瘤由原位癌發(fā)展為浸潤性癌之前，KPNA2的上調(diào)可能是致癌過程中的一個早期事件。

乳腺癌是一類在分子水平上具有高度異質(zhì)性的腫瘤，傳統(tǒng)的病理形態(tài)學(xué)分型在臨床實踐中具有不完善性。2015年，圣加倫國際乳腺癌會議將乳腺癌分為Luminal A型、Luminal B型、HER2過表達型以及三陰性乳腺癌四種分子分型[10]。雖然乳腺癌分子分型的分類標(biāo)準(zhǔn)日趨完善，但標(biāo)準(zhǔn)仍在變化，尚需其他指標(biāo)協(xié)助診斷。Gluz等[3]研究發(fā)現(xiàn)，KPNA2核過表達與三陰性乳腺癌、HER2過表達型乳腺癌顯著相關(guān)(P<0.001)，與Luminal A型和Luminal B型乳腺癌無相關(guān)性。Dahl等[7]也指出，KPNA2的核過表達是基底樣乳腺癌亞型的特征。基于KPNA2在不同分子分型乳腺癌中的表達差異，測定KPNA2表達率可能有助于判斷乳腺癌的分子分型以及乳腺癌輔助治療方案的選擇。KPNA2核表達不僅與乳腺癌分子分型相關(guān)，也與乳腺癌的某些臨床病理因素相關(guān)。Dankof等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在浸潤性乳腺癌中KPNA2高表達與高的腫瘤分期、高的病理分級以及淋巴結(jié)陽性顯著相關(guān)。Pavlou等[11]也支持上述觀點，并強調(diào)KPNA2高表達與腫瘤體積和年齡具有很強的相關(guān)性。趙士鋒等[12]指出，KPNA2的過表達與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。綜上可知，KPNA2在乳腺癌中的表達上調(diào)可能影響乳腺惡性腫瘤細胞的分化情況以及乳腺癌淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移情況。

2.2KPNA2在乳腺癌細胞增殖中的作用 KPNA2參與多種細胞進程，包括信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、基因表達調(diào)控和細胞周期等。近年來，KPNA2在腫瘤細胞增殖方面的作用逐漸被認識。既往研究發(fā)現(xiàn)，KPNA2在細胞核中的表達上調(diào)可以促進口腔鱗癌細胞的增殖[13]及肝癌細胞的增殖[14]。S?rlie等[15]將264個互補DNA克隆分為3類主要基因表達簇，即管腔型/雌激素受體陽性簇、基底上皮簇和增殖簇，結(jié)果顯示，KPNA2在增殖簇腫瘤中高表達。Dahl等[7]研究發(fā)現(xiàn)，在總生存期最短且無復(fù)發(fā)的腫瘤中，KPNA2是一種增殖調(diào)控基因，而在良性乳腺細胞系中過表達KPNA2可以誘導(dǎo)出現(xiàn)多種惡性細胞的特點，如克隆形成增加以及細胞遷移能力等。以上研究表明，KPNA2可能與乳腺癌細胞增殖有關(guān)，且可能參與了細胞的惡性轉(zhuǎn)化。用小干擾RNA沉默KPNA2后，可以干擾乳腺癌易感基因1(breast cancer susceptibility gene 1，BRCA1)介導(dǎo)的DNA修復(fù)，以達到增加輻射、誘導(dǎo)乳腺癌細胞死亡的目的[16]。乳腺癌細胞的增殖顯著受到抑制，進一步證明了KPNA2與細胞增殖的關(guān)系，但KPNA2在乳腺癌腫瘤細胞增殖中的具體作用機制尚待進一步研究。

3 KPNA2通過調(diào)節(jié)乳腺癌相關(guān)蛋白的核轉(zhuǎn)位參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展

3.1調(diào)控乳腺癌BRCA1基因的亞細胞定位 了解基因的亞細胞定位可以明確基因的激活狀態(tài)、相互作用機制和生物學(xué)功能，了解基因亞細胞定位的機制有助于潛在靶點的識別和藥物研發(fā)。1990年，研究者發(fā)現(xiàn)了一種直接與遺傳性乳腺癌有關(guān)的基因，即BRCA1，它在細胞周期控制、DNA修復(fù)以及維持基因組的保真度中發(fā)揮重要作用，一旦BRCA1異常，亞細胞定位或發(fā)生突變，其抑癌作用將會受到影響[17]。Augustinsson等[18]研究發(fā)現(xiàn)，異常BRCA1更有可能被診斷為高級別乳腺癌以及雌激素受體陰體、孕激素受體陰性和三陰性乳腺癌。BRCA1異常定位可影響正常功能，明確BRCA1定位和穿梭的機制是增強細胞毒反應(yīng)的新策略。KPNA2在BRCA1的核轉(zhuǎn)運中發(fā)揮重要作用。Alshareeda等[19]指出，KPNA2與BRCA1胞質(zhì)定位相關(guān)，具有核陰性、胞質(zhì)陽性表型。這反映了KPNA2核輸出功能，但其誘導(dǎo)細胞質(zhì)定位的機制目前尚不明確。有學(xué)者對此進行了深入研究，如Gluz等[3]發(fā)現(xiàn)，KPNA2轉(zhuǎn)運BRCA1主要依賴NLS，但缺少NLS的BRCA1突變型也可在核內(nèi)出現(xiàn)，提示還有另一種BRCA1轉(zhuǎn)運途徑，而這種轉(zhuǎn)運途徑不需要結(jié)合NLS。然而，有學(xué)者明確指出，BRCA1的亞細胞分布受NLS控制，與KPNA2直接作用，從而調(diào)控DNA的修復(fù)和細胞周期[20-21]。KPNA2可轉(zhuǎn)運BRCA1，但具體調(diào)控機制目前還存在爭議，有待于進一步研究。

3.2參與乳腺癌中NBS1基因的核轉(zhuǎn)位 NBS1是一種重要的雙鏈DNA斷裂修復(fù)基因，通常在細胞核發(fā)揮正常功能，是乳腺癌中細胞應(yīng)答DNA損傷修復(fù)以及維持基因組穩(wěn)定的重要蛋白質(zhì)。Chen等[22]報道，NSB1的致癌潛能是由磷脂酰肌醇-3-激酶和蛋白激酶B的激活介導(dǎo)，NBS1突變導(dǎo)致NBS1自身在胞質(zhì)重新分布，減少了放射線誘導(dǎo)的NBS1核聚集形成，抑制了NSB1介導(dǎo)的DNA修復(fù)，從而促進乳腺癌細胞生長。KPNA2通過調(diào)控NBS1的亞細胞定位，影響NBS1的正常功能。Tseng等[23]研究發(fā)現(xiàn)，KPNA2是核輸入蛋白家族中唯一一個與NBS1發(fā)生相互作用的成員，并證實了NBS1 NLS在體內(nèi)的作用以及KPNA2與NBS1 NLS結(jié)合的價值，提示NBS1的NLS可能是KPNA2與之結(jié)合并協(xié)助入核的關(guān)鍵。Alshareeda等[19]同樣發(fā)現(xiàn)，NBS1強表達與KPNA2強表達呈顯著正相關(guān)?？梢姡琄PNA2可能參與了NBS1的核轉(zhuǎn)位，促進NBS1入核，但目前證據(jù)不足，仍需進一步研究證實。

3.3參與乳腺癌中p53的亞細胞定位 野生型p53是一種腫瘤抑制基因，具有阻滯細胞周期、抑制腫瘤血管生成等作用。Melincovici等[24]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細胞發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)或是癌細胞被激活后，野生型p53蛋白發(fā)生磷酸化反應(yīng)，導(dǎo)致p53蛋白積聚于體內(nèi)，調(diào)控細胞周期，使之停滯在G1期。而p53基因一旦減少或失活，其抑癌作用將會受到影響，突變型p53與其他轉(zhuǎn)錄因子或蛋白質(zhì)形成異常復(fù)合物調(diào)控基因表達，導(dǎo)致乳腺癌細胞的侵襲性增強，促進癌細胞生長、轉(zhuǎn)移[25]。p53基因在乳腺癌細胞中的作用與細胞核定位及自噬有關(guān)，因此明確p53定位和穿梭的機制至關(guān)重要。有文獻報道了關(guān)于p53[26]、c-Myc[27]與KPNA2存在關(guān)聯(lián)的結(jié)論。實驗發(fā)現(xiàn)，KPNA2基因表達量降低會影響p53和c-Myc的下游蛋白，導(dǎo)致p53和c-Myc的功能受到影響[28]。Alshareeda等[19]研究發(fā)現(xiàn)，KPNA2與p53的表達呈正相關(guān)。但KPNA2與p53的關(guān)系還需進一步研究。

3.4參與乳腺癌相關(guān)蛋白的亞細胞定位 除了上述蛋白外，KPNA2還負責(zé)轉(zhuǎn)運Ki67[19]，Ki67是一種存在于增殖細胞核基質(zhì)中的抗原，位于人體第10號染色體上。Sun等[29]指出，Ki67是近年來評估腫瘤細胞增殖活性的重要標(biāo)志，Ki67高表達的腫瘤細胞增殖活性較強。轉(zhuǎn)運Ki67的同時，KPNA2還負責(zé)轉(zhuǎn)運染色體結(jié)構(gòu)維持蛋白6樣1、同源重組修復(fù)相關(guān)Rad51以及細胞周期檢測點激酶l等[19]。未來還需研究者進一步的研究來挖掘更多的KPNA2轉(zhuǎn)運相關(guān)蛋白，以明確KPNA2對DNA損傷反應(yīng)蛋白及其他腫瘤相關(guān)蛋白亞細胞定位的影響，并確定這些蛋白在乳腺癌中核導(dǎo)入的機制，為發(fā)現(xiàn)乳腺癌新的治療靶點及新型治療藥物提供幫助。

4 KPNA2對乳腺癌預(yù)后的影響

由于KPNA2參與乳腺癌腫瘤相關(guān)蛋白的核轉(zhuǎn)運及KPNA2對乳腺癌增殖等方面的作用，研究人員假設(shè)KPNA2或許與乳腺癌的預(yù)后相關(guān)。一項獨立研究發(fā)現(xiàn)，KPNA2可預(yù)測伴有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的晚期乳腺癌患者的生存期較短[30]。KPNA2過表達可促進乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及遠處轉(zhuǎn)移，對于KPNA2過表達的乳腺癌患者一定要注意定期全面復(fù)查，復(fù)查時尤其注意乳腺癌易轉(zhuǎn)移部位的檢查，包括淋巴結(jié)、肝臟、肺臟、腦部以及骨骼等。Gluz等[3]研究發(fā)現(xiàn)，細胞核KPNA2過表達與短的總生存期(overall survival，OS)及無復(fù)發(fā)生存期顯著相關(guān)，并強調(diào)這種相關(guān)性僅存在于中度組織學(xué)分級(G2期)腫瘤患者亞組中，表明測定KPNA2的核表達率有可能對G2期腫瘤患者具有重要意義，但對G1及G3期腫瘤患者意義不大。Dahl等[7]運用Cox回歸分析發(fā)現(xiàn)，KPNA2的表達是OS的一個高度顯著、獨立、不良的危險因素，尤其是在淋巴結(jié)陽性組中。關(guān)于KNPA2是否是OS獨立的預(yù)后預(yù)測因子目前尚存在爭議。Alshareeda等[19]研究發(fā)現(xiàn)，盡管在單變量分析中KPNA2與預(yù)后存在相關(guān)性，但當(dāng)納入其他預(yù)后變量時，KPNA2并未顯示出預(yù)后價值，KPNA2與組織學(xué)分級、增殖相關(guān)基因、臨床病理分期以及雌激素受體狀態(tài)之間存在相關(guān)性，KPNA2對患者預(yù)后的影響取決于這些變量，這也就解釋了當(dāng)KPNA2納入其他預(yù)后變量時，并未顯示出其獨立預(yù)后價值的原因。迄今為止，關(guān)于KPNA2預(yù)后價值的研究已經(jīng)取得了一定成就。最新研究結(jié)果顯示，KPNA2在腫瘤組織中的表達水平可以作為原發(fā)性肝癌的預(yù)后標(biāo)志物[31]?？傊?，KPNA2核過表達預(yù)示乳腺癌預(yù)后不良，但與乳腺癌預(yù)后的具體關(guān)系及能否成為乳腺癌預(yù)后標(biāo)志物還需要更深入的研究。

5 小 結(jié)

KPNA2作為核質(zhì)轉(zhuǎn)運的重要蛋白，參與多種蛋白的轉(zhuǎn)運過程及多種細胞進程。KPNA2核過表達與乳腺癌侵襲性行為的特征及預(yù)后不良有關(guān)。研究者應(yīng)充分了解KPNA2的生物學(xué)、病理學(xué)功能以及調(diào)控乳腺癌發(fā)生、發(fā)展的具體機制。KPNA2在乳腺癌組織中高表達，參與乳腺癌的發(fā)展進程，與乳腺癌的惡性程度以及增殖、遠處轉(zhuǎn)移均相關(guān)，KPNA2可能會成為乳腺癌的一個新的腫瘤標(biāo)志物。未來應(yīng)以此為契機研發(fā)出針對腫瘤組織內(nèi)特有的KPNA2基因的靶向治療藥物，制訂更有效的個體化治療方案，以減少乳腺癌的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，改善乳腺癌患者的預(yù)后。