AAA-蛋白家族在惡性腫瘤中功能的相關(guān)研究進(jìn)展 ?

羅夢 官成濃

【摘要】 AAA（與各種細(xì)胞活性相關(guān)的ATP酶）廣泛存在于幾乎所有生物體中，這一龐大的AAA-蛋白家族中各個蛋白含有單個或多個保守結(jié)構(gòu)域。ATP酶的AAA超家族，包含一個同源ATP酶模塊，參與調(diào)控細(xì)胞中生物大分子相關(guān)功能，包括影響蛋白質(zhì)折疊和展開、蛋白質(zhì)復(fù)合物的分解、膜融合和DNA復(fù)制，進(jìn)而在腫瘤細(xì)胞的增殖、凋亡、遷移、侵襲等過程中發(fā)揮介導(dǎo)作用。研究表明同源ATP酶模塊的失調(diào)在腫瘤發(fā)生及發(fā)展過程中起著十分重要的作用，本文集中敘述AAA-蛋白家族及其在腫瘤的發(fā)生發(fā)展的作用相關(guān)研究進(jìn)展。

【關(guān)鍵詞】 AAA-蛋白 惡性腫瘤 細(xì)胞

[Abstract] AAA （atpase related to various cellular activities） is widespread in almost all organisms， and each protein in this large AAA-protein family contains single or multiple conserved domains. The AAA superfamily of atpase contains a homologous atpase module， which is involved in regulating the related functions of biological macromolecules in cells， including affecting protein folding and unfolding， protein complex decomposition， membrane fusion and DNA replication， and thus playing a mediating role in tumor cell proliferation， apoptosis， migration， invasion and other processes.Studies have shown that dysregulation of homologous atpase modules plays a very important role in tumorigenesis and development. This paper focuses on the research progress of AAA-protein family and its role in tumorigenesis and development.

人類對腫瘤的致病機(jī)制和抗腫瘤治療方法進(jìn)行了長期的探索，得益于近年來迅猛發(fā)展的科學(xué)技術(shù)，對腫瘤的認(rèn)識和診療技術(shù)已不單單是一個宏觀的范疇，已從宏觀的身體部位及器官形態(tài)，逐步轉(zhuǎn)向微觀的細(xì)胞和分子生物學(xué)乃至基因組學(xué)的綜合性診斷和治療。多項研究表明，AAA-蛋白參與多種細(xì)胞活動，如基因表達(dá)調(diào)控、細(xì)胞內(nèi)蛋白展開和分解、細(xì)胞內(nèi)膜融合、細(xì)胞周期調(diào)控等，從而影響腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲等過程。因此，諸多研究表明AAA-蛋白的失調(diào)和腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程有密切的關(guān)系[1]。本文將集中論述AAA蛋白家族及其在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的功能的相關(guān)研究進(jìn)展。

1 AAA-蛋白家族基本特征

AAA蛋白（與多種細(xì)胞活動相關(guān)的ATP酶）構(gòu)成Walker型NTPases的一個亞家族。這些蛋白質(zhì)含有保守的ATP酶結(jié)構(gòu)域，通常跨越200～250個殘基，被稱為AAA模塊或AAA盒[2]。AAA蛋白能量的水解來源于ATP在其AAA結(jié)構(gòu)域的水解，在許多基本的細(xì)胞事件中發(fā)揮著重要的作用，包括蛋白的展開和降解、膜融合、核小體重塑和微管的切斷，進(jìn)而參與機(jī)體多種生理和病理過程的調(diào)節(jié)[3]。多個研究表明，AAA-ATP酶具有細(xì)胞周期調(diào)控、細(xì)胞內(nèi)蛋白展開和分解、膜融合等作用，影響腫瘤的發(fā)生及發(fā)展[4]。

2 AAA-ATP酶的腫瘤相關(guān)作用

多項研究發(fā)現(xiàn)，AAA-ATP酶在不同的惡性腫瘤中表達(dá)量有各自的表達(dá)譜，包括常見的腺癌種類，如唾液腺癌、前列腺癌、乳腺癌、肺癌，調(diào)控各種腫瘤細(xì)胞中重要的細(xì)胞生理過程，其在分子水平的失調(diào)對腫瘤的發(fā)生、發(fā)展發(fā)揮十分重要的作用[5]。

2.1 Pontin和Reptin與腫瘤的相關(guān)研究

有研究發(fā)現(xiàn)，Pontin和Reptin在多種腫瘤中處于高表達(dá)水平，如肝細(xì)胞癌、結(jié)直腸癌、乳腺癌及肺癌等，但是該現(xiàn)象發(fā)生的具體機(jī)制仍未弄清[6]。除了參與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)和染色質(zhì)重塑，Pontin和Reptin在細(xì)胞的DNA損傷的信號傳導(dǎo)及其修復(fù)，大分子復(fù)合物的募集和裝配，以及細(xì)胞周期的調(diào)控等過程中發(fā)揮多重作用，對細(xì)胞生長和增殖起關(guān)鍵作用，進(jìn)而在促腫瘤發(fā)生發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮核心驅(qū)動作用。人端粒酶復(fù)合物由TERT、TERC RNP，以及H/AC sonRNP四種蛋白組成[6]。Pontin和Reptin在端粒酶的組裝和活性中起關(guān)鍵作用。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)Pontin和Reptin與復(fù)合物中的TERT蛋白直接相互作用，形成TERT-Pontin/Reptin復(fù)合物，TERT在該復(fù)合物中的酶活性顯著降低[7]。在分化的人體細(xì)胞中，TERT成分的種間特異性決定了端粒長度的增加，導(dǎo)致細(xì)胞生長停滯及衰老或凋亡，端粒酶上調(diào)使細(xì)胞無限增殖和腫瘤發(fā)展。有報道稱，Pontin或Reptin的下調(diào)可能導(dǎo)致多種癌細(xì)胞系的細(xì)胞周期G1/S期停滯[8]。肺腺癌中Pontin的沉默通過AKT/GSK-3β途徑導(dǎo)致細(xì)胞周期蛋白D1磷酸化和降解，從而促進(jìn)G1/S細(xì)胞周期停滯。Pontin和Reptin還可通過刺激其對轉(zhuǎn)錄因子MIZ1的抑制來調(diào)節(jié)MYC增強細(xì)胞周期進(jìn)展能力[9]。

2.2 ANCCA與腫瘤的相關(guān)研究

AAA核協(xié)同調(diào)控癌相關(guān)蛋白（ANCCA）含有2個結(jié)構(gòu)域，是AAA蛋白家族中的新成員[10]。它與ATPases家族其他成員共含有ATP結(jié)合位點約220個氨基酸的保守區(qū)。通過其ATP酶驅(qū)動的大分子復(fù)合物重塑在多種生物過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[11]。ANCCA是一種雌激素和雄激素受體的含溴結(jié)構(gòu)域的核輔激活劑，對染色質(zhì)修飾復(fù)合物的組裝和激素敏感癌細(xì)胞的增殖至關(guān)重要。ANCCA的過表達(dá)可導(dǎo)致一些原癌基因（如EZH2，B-Myb，ACTR和MYC）的活化，以及一些細(xì)胞系中的惡性轉(zhuǎn)化。因此，ANCCA可作為一種原癌基因[12]。在乳腺癌中，ANCCA處于高水平表達(dá)，且高水平的ANCCA與代表高度侵襲性疾病的三陰性腫瘤相關(guān)。它控制B-Myb，組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶EZH2和Rb-E2F核心增殖程序的表達(dá)，以及一些關(guān)鍵的有絲分裂激酶和細(xì)胞存活基因（IRS2，VEGF和Akt1）的表達(dá)[13]。ACTR、ANCCA和E2F1通過控制關(guān)鍵細(xì)胞周期基因參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖，ANCCA的異常表達(dá)或活化可導(dǎo)致ACTR啟動子的轉(zhuǎn)錄過度活化，從而導(dǎo)致其過度表達(dá)。ACTR過表達(dá)時具有有效的致癌活性[14]。ANCCA在前列腺腫瘤中過表達(dá)，而雄激素受體（AR）在前列腺癌中起關(guān)鍵作用，主要通過調(diào)節(jié)雄激素誘導(dǎo)的不同基因表達(dá)程序，對癌細(xì)胞增殖、存活和分化是很重要的[15]。AR的轉(zhuǎn)錄功能在很大程度上是由不同的核協(xié)同調(diào)節(jié)因子介導(dǎo)的。ANCCA是一種新的AR輔助激活因子，直接與AR相互作用并增強其轉(zhuǎn)錄活性[16]。雄激素刺激后，ANCCA和AR一起被招募到特定的AR靶基因中，ANCCA的表達(dá)抑制雄激素反應(yīng)或雄激素非依賴性、AR陽性的前列腺癌細(xì)胞的增殖，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡顯著增加。ANCCA擁有ATP酶和溴結(jié)構(gòu)域，使其成為治療前列腺癌理想的靶點。

2.3 Valosin與腫瘤的相關(guān)研究

通過研究證實，人們發(fā)現(xiàn)VCP在多種癌癥中高表達(dá)，如胰腺癌、食管癌、結(jié)直腸癌、肝癌和前列腺癌，且對腫瘤的進(jìn)展、預(yù)后和轉(zhuǎn)移高度相關(guān)[17]。VCP與B細(xì)胞移植劑α（IκBα）中κ輕鏈多肽基因增強子核因子直接相關(guān)，并和參與IκBα泛素依賴性蛋白酶體降解途徑的哺乳動物26S蛋白酶體共純化[18]。核因子κB（NFκB）是一種在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中被激活的轉(zhuǎn)錄因子，而IκBα是NFκB的抑制劑。當(dāng)該信號通路被激活后，NFκB隨之轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核，并激活促進(jìn)增殖和抑制細(xì)胞凋亡的基因表達(dá)。蛋白激酶B（Akt）是細(xì)胞增殖的一種重要介質(zhì)，可通過激活NFκB信號傳導(dǎo)途徑促進(jìn)細(xì)胞增殖。VCP是Akt的一種結(jié)合蛋白，被Akt磷酸化[19]。即VCP可通過影響NFκB/Ak途徑從而影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展。Duscharla等[17]研究了白細(xì)胞介素-6誘導(dǎo)的VCP/p97過量表達(dá)與雄激素非依賴性前列腺癌（Aipc）發(fā)病進(jìn)展的關(guān)系。其研究結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)染LNCaP細(xì)胞后VCP過表達(dá)，細(xì)胞增殖、遷移和侵襲增加，而NMS-873對VCP細(xì)胞的抑制作用相反，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。由此可見，VCP在CRPC的發(fā)生發(fā)展進(jìn)展中可能起重要作用，并以此可作為抗ADT耐藥前列腺癌治療的新靶點。

2.4 TRIP13與腫瘤的相關(guān)研究

甲狀腺激素受體相互作用物蛋白13（TRIP13）屬于AAA-蛋白家族成員之一，其基因定位在5號染色體，包含14個外顯子，編碼432個氨基酸。TRIP13分子參與細(xì)胞有絲分裂、減數(shù)分裂及重組，在這些過程中發(fā)揮關(guān)鍵的作用。研究表明，在不同類型的癌癥中，TRIP13過表達(dá)其癌細(xì)胞增殖，侵襲和遷移顯著增加[20]。有研究表明TRIP13在BCA組織中的表達(dá)高于正常膀胱組織。高表達(dá)的TRIP 13與BCA患者腫瘤晚期分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、癌細(xì)胞遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移和低生存率密切相關(guān)。在膀胱癌細(xì)胞中敲除TRIP 13基因后，抑制細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞周期阻滯，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，削弱細(xì)胞運動能力，從而抑制腫瘤的發(fā)生和生長[21]。此外，通過誘導(dǎo)細(xì)胞周期G2-M轉(zhuǎn)變和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，TRIP 13能調(diào)控細(xì)胞分裂，降低非同源性末端連接修復(fù)效率，并與MAD2相互作用，使有絲分裂檢查點復(fù)合體失活，進(jìn)而導(dǎo)致染色體錯誤分離，抑制RAD51 BRCA1/2介導(dǎo)的同源重組，最終加快腫瘤發(fā)生發(fā)展進(jìn)展[22]。

2.5 Fidgetin-like1與腫瘤的相關(guān)研究

Fidgetin-like1（FIGNL1）屬于AAA-ATP酶蛋白家族成員之一。FIGNL1是參與同源重組（HR）修復(fù)的RDA51結(jié)合蛋白，通過其保守的RAD51結(jié)合域與RAD51特異性相互作用。RAD51 是大腸埃希氏桿菌的一種人類同源重組酶蛋白。它能在重組DNA聚合形成核蛋白絲，進(jìn)而促進(jìn)同源 DNA 雙鏈中鏈之間的交換，從而確保高保真DNA的修復(fù)[23]。RAD51重組酶在HR中起重要作用，它是有絲分裂細(xì)胞中主要重組酶，而且在減數(shù)分裂重組中也起著關(guān)鍵的作用。同源重組（HR）以高保真度修復(fù)DNA雙鏈斷裂，DNA雙鏈斷裂修復(fù)途徑的異常是細(xì)胞基因組不穩(wěn)定性的主要原因，從而驅(qū)動了腫瘤發(fā)生發(fā)展和轉(zhuǎn)移[24]。有研究展示，F(xiàn)IGNL1 在惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用，其與肺癌、乳腺癌、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤及卵巢癌等惡性腫瘤的病程進(jìn)展有著緊密聯(lián)系[25]。但是，F(xiàn)IGNL1 如何在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮作用，其具體機(jī)制尚未弄清。

3 結(jié)語

隨著分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，提出了由基因調(diào)控的多元體系的腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)制。目前從兩個方面干預(yù)腫瘤的發(fā)生發(fā)展階段：其一，側(cè)重調(diào)控細(xì)胞周期、分化、凋亡、腫瘤干細(xì)胞、血管生成、腫瘤微環(huán)境等方面研究腫瘤的惡性生物學(xué)行為;另外是通過對微小病灶或殘留腫瘤細(xì)胞的分子靶向藥物，從而最大程度減少腫瘤復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移。因此通過在分子水平、基因水平深刻認(rèn)識腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的發(fā)生機(jī)制，有望通過干預(yù)腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的進(jìn)程而實現(xiàn)治療腫瘤目的，其研究意義尤為重大。AAA-蛋白家族的異常表達(dá)通過調(diào)控腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲等過程，最終促使腫瘤的發(fā)生發(fā)展。因此研究AAA-蛋白家族在腫瘤中的具體作用靶點及其信號通路，加深它們在惡性腫瘤發(fā)病進(jìn)程中功能的認(rèn)識，為癌癥的預(yù)防和靶向治療提供新思路和新方向。

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（收稿日期：2019-11-21） （本文編輯：馬竹君）