細胞周期檢測點激酶2(CHK2)與惡性腫瘤的研究進展

唐震航，林煒南，吳淇冰，莫定強

(汕頭大學醫(yī)學院，廣東 汕頭)

1 CHK2 的結構

人類的CHK2 是具有543 個殘基的單個65 kDa 多肽，具有三個不同的功能域。在N 端有一個富含絲氨酸-谷氨酰胺和蘇氨酸-谷氨酰胺對的區(qū)域，稱為SQ/TQ 簇域(SCD)；在殘基112 和175 之間，叉頭相關(FHA)結構域負責與磷酸化蛋白質(zhì)的相互作用，包括另一個CHK2 分子的磷酸化SCD；在CHK2 的C 端一半，有一個典型的激酶結構域(KD)跨越220-486 位殘基[1]。作為DNA 損傷修復通路重要信號轉導蛋白，CHK2 在沒有發(fā)生DNA 損傷的時候是以無活性單體狀態(tài)均勻分布于細胞核內(nèi)，一旦機體發(fā)生DNA 損傷，CHK2 會激活下游的信號分子，停滯細胞周期并啟動DNA 的損傷修復系統(tǒng)，從而穩(wěn)定染色體的結構，因此CHK2 對于各類腫瘤的發(fā)生都有一定的抵御作用[2]。同時，在出現(xiàn)DNA 嚴重損傷、無法修復的情況下，CHK2 會誘導細胞的程序性死亡，防止DNA的錯誤復制[3]。

2 CHK2 與疾病的關系

CHK2 作為信號分配器，將檢測點信號分散到p53、Cdc25A、Cdc25C、BRCA1、E2F1 等下游靶細胞，通過下游分子調(diào)節(jié)細胞周期的進程[4]，使受損的 DNA 得以修復，這將注定其與疾病的發(fā)生發(fā)展有著重要的聯(lián)系，當CHK2 基因發(fā)生突變，其編碼的激酶將喪失活性，無法參與DNA 的損傷修復，致使損傷的DNA 大量復制，出現(xiàn)很多異常細胞，最終導致癌癥等嚴重疾病的發(fā)生。與之對應的是，在很多惡性腫瘤中都有發(fā)現(xiàn)CHK2 有不同程度的表達缺失和突變，這使DNA 的損傷修復能力下降，腫瘤的易感性上升，與腫瘤的發(fā)生有密切的關聯(lián)[5]。有研究表明Chk2 在小鼠卵母細胞成熟和早期胚胎發(fā)育過程中調(diào)節(jié)細胞周期進程和紡錘體組裝，在這個時期CHK2 的表達呈動態(tài)的定位模式，如果CHK2 的活性受到干擾，細胞周期進展將發(fā)生缺陷，從而導致小鼠的流產(chǎn)甚至不孕，因此CHK2 可能與不育不孕有關[6]。CHE2 的編碼基因(CHEK2)變異可能與胰腺β 細胞凋亡和2 型糖尿病的發(fā)展有因果關系， North 等人在研究中發(fā)現(xiàn)CHEK2 變體rs4035540 與2 型糖尿病的風險增加有關，并證明了在CHEK2 之間存在關聯(lián)變異和2 型糖尿病易感性[7]。此外，有研究表明CHEK2 變異體rs5762764 可能在有高血壓的情況下影響腎臟的功能[8]。顯然CHK2 和多種疾病都有著重要的關系，但是癌癥和CHK2 的關系更為密切。

3 CHK2 與乳腺癌、卵巢癌和宮頸癌等婦科系統(tǒng)惡性腫瘤的關系

CHK2 是一個經(jīng)過充分研究的中度外顯性基因，與高風險易感性基因相關，具有增加乳腺癌的風險，Nutan V. Badgujar等人在研究人類CHK2 基因負責的遺傳性乳腺癌的高風險SNPs 的計算分析中發(fā)現(xiàn)，第415 位的絲氨酸突變?yōu)楸奖彼崾翘烊籆HK2 蛋白的主要突變，可能導致其功能異常，最終導致疾病，說明CHK2 與遺傳學乳腺癌和卵巢癌的發(fā)生發(fā)展有著密切的聯(lián)系[9]。CHK2 的亞細胞定位受其磷酸化蛋白的調(diào)控，與乳腺癌和卵巢癌的病理分級和轉移有關[10]。不過也有人認為CHK2 失活并不是腫瘤生長的主要原因，在乳腺癌中，TP53 和CHK2 基因的突變可能只能部分解釋在乳腺腫瘤中檢測到的遺傳不穩(wěn)定性[11]。

Ying Gao 團隊研究發(fā)現(xiàn)茶多酚(TF3)可以通過上調(diào)Chk2的磷酸化水平來調(diào)節(jié)促/抗凋亡家族蛋白Bcl-2 的比例，以p53 獨立的方式啟動固有凋亡，增加死亡受體的表達，從而激活人卵巢癌OVCAR-3 細胞的外在凋亡，這表明，CHK2 和p27 是茶多酚(TF3)的重要抗癌靶點，為TF3 作為卵巢癌的輔助治療提供了有力的證據(jù)[12]。

還有研究發(fā)現(xiàn)，ATM、γH2AX、CHK2 和P53 的活性隨宮頸病變程度的加重而升高[13]。用人磷酸激酶陣列的磷酸激酶蛋白質(zhì)組分析顯示，伊替丁氯(NC)可以激活CHK2 的Th68位點，影響兩種宮頸癌細胞的p53/Bim 信號傳導同時誘導DNA 損傷修復，作為治療宮頸癌的重要靶點[14]。

DNA 損傷反應(DDR)通路的激活被認為是影響治療抵抗力的重要因素，當某些DDR 途徑失活時，抑制其他DDR 途徑可以誘導癌癥特異性的合成致死率。而ATM-Chk2 途徑是DNA 損傷反應的主要途徑之一，Makoto Takeuchi 等人通過評估ATM 或ATR 抑制劑與常規(guī)DNA 損傷療法(阿霉素(DXR)，順鉑(CDDP)和放射線)的聯(lián)合作用，研究了這些途徑的抑制劑在體外的抗腫瘤作用，研究發(fā)現(xiàn)ATM-CHK2 通路抑制劑調(diào)控DNA 損傷修復對子宮內(nèi)膜癌細胞有抗腫瘤作用[15]。因此CHK2 與婦科系統(tǒng)惡性腫瘤也有著重要的關系。

4 CHK2 與胃癌，肝癌，胰腺癌和腸癌等消化系統(tǒng)惡性腫瘤的關系

在消化系統(tǒng)惡性腫瘤方面，Ahrum Min 等人發(fā)現(xiàn)CHK2信號通路減弱可以抑制胃癌細胞生長和增加細胞凋亡，有助于開發(fā)新的胃癌治療策略[16]。而CHK2 過表達和有絲分裂結構內(nèi)的錯誤定位增強了染色體的不穩(wěn)定性和肝細胞癌的進展[17]。與此同時，姜黃素的抗癌活性與ATM/CHK2 途徑的激活和核因子-κB 的抑制有關，CHK2 有望成為姜黃素治療腫瘤腫瘤放化療增敏的新靶點[18]。Mucin 2(MUC2)表達的下調(diào)與結腸癌的早期致癌事件有關，IL-6 的治療促進了CHK2 的激活，減弱了cAMP 反應元件結合蛋白(CREB)的磷酸化，并抑制了MUC2 沉默的E-鈣黏著蛋白的表達HT-29 癌細胞[19]。此外，丙戊酸鈉也能誘導p53 陰性結腸癌HCT116 細胞p21蛋白水平和CHK2 活性的升高， Choo DW 等人的研究表明丙戊酸誘導的放射增敏作用在很大程度上依賴于CHK2 的活性[20]。這些結果表明CHK2 與結腸癌也有緊密的聯(lián)系。

Ghosh 等人研究發(fā)現(xiàn)，用SiRNA 靶向CHK2 防止存活蛋白從線粒體釋放并在IR 或阿霉素誘導DNA 損傷后增強細胞凋亡，可以抑制體內(nèi)耐藥腫瘤的生長[21]。活化的CHK2 可能通過促進腫瘤和細胞存活來繞過其自身的腫瘤抑制功能，與之對應的，CHK2 的顯性陰性表達增強了阿霉素對HCT116結腸癌細胞的細胞毒性[4]。此外，在沒有DNA 損傷的情況下，有研究通過T68 上的磷酸化檢測Chk2 的誘導表達，發(fā)現(xiàn)磷酸化的Chk2 水平升高會導致細胞增殖、G2 阻滯和凋亡的減少，因此，通過抑制以T68 為靶點的磷酸酶PPM1D/WIP 來調(diào)控Chk2 的磷酸化階段應該具有治療作用[22]。

NSC109555 是一種有效的選擇性CHK2 抑制劑，有研究發(fā)現(xiàn)NSC109555 與吉西他濱(GEM) 的共同治療可增強對胰腺癌MIA PaCa-2 細胞的細胞毒性作用。在這項研究中，NSC109555 加GEM 的聯(lián)合治療在四種胰腺癌細胞(MIA PaCa-2，CFPAC-1，Panc-1 和BxPC-3)中顯示出強大的協(xié)同抗腫瘤作用。此外，siRNA 基因敲低CHK2 增強了GEM 誘導的凋亡細胞死亡。這些發(fā)現(xiàn)表明，在臨床治療中抑制CHK2將是胰腺癌治療的有益治療方法[23]。

5 CHK2 與肺癌，膠質(zhì)瘤，膀胱癌，等其他惡性腫瘤的關系

除此之外，CHK2 與其他惡性腫瘤的關系也很密切。Tanoue Y 等人的研究確定了Chk2 在介導基因組穩(wěn)定性和抑制紫外線誘導的皮膚腫瘤發(fā)生中的重要作用，其中的一個主要發(fā)現(xiàn)是，Chk2 可以防止紫外線誘導的皮膚腫瘤的發(fā)生[24]。其他研究也有發(fā)現(xiàn)1100delT 和1157T 的突變增加了前列腺癌的發(fā)病風險[25]。另一方面，1157T 也被報道會增加患甲狀腺、膀胱、腎臟、以及白血病的風險[26]。

Ching-Ming Chien 等人發(fā)現(xiàn)白骨壤植物化學成分萘并[1,2-b]呋喃-4,5-二酮(NFD)激活CHK2 來促進DNA 損傷修復，抑制多種肺癌進行性發(fā)展[27]。無獨有偶，Hao Zhang等人也發(fā)現(xiàn)了Krüppel 樣因子5(KLF5)也能夠激活CHK2，以此抑制癌細胞的發(fā)展，成為非小細胞肺癌順鉑耐藥患者的潛在治療靶點[28].研究還發(fā)現(xiàn)，X 射線照射可使CHK2 和P53表達降低，通過CHK2-P53 途徑調(diào)控DNA 損傷和修復，為膠質(zhì)瘤等腫瘤的放射治療和基因治療提供了可靠的依據(jù)[29]。

Nimbolide 是印楝的活性化學成分，Shin SS 等人研究發(fā)現(xiàn)，通過Chk2 介導的G2/M 期細胞周期阻滯、信號通路改變和轉錄因子相關的MMP-9 表達，Nimbolide 可以抑制膀胱癌細胞的增殖、遷移和侵襲[30]。近期同樣有研究發(fā)現(xiàn)通過ATM/CHK2/p53 途徑誘導細胞周期阻滯，抑制膀胱癌細胞快速增殖，為膀胱癌治療提供了一種新的分子基礎策略[31]。與此同時，該通路還可以影響梅克爾細胞癌(MCC)的發(fā)生發(fā)展[32]。

高通量的RNAi 篩選可識別調(diào)節(jié)前列腺癌細胞生長的信號傳導途徑，Melissa 等人的研究發(fā)現(xiàn)，CHK2 敲低可顯著提高前列腺癌的生長，并使超敏細胞達到低雄激素水平。另外，CHK2 缺失增加了雄激素受體(AR)對雄激素調(diào)節(jié)基因的轉錄活性，證實了CHK2 部分通過AR 影響前列腺癌增殖的發(fā)現(xiàn)。最后，他們的研究在對前列腺癌患者樣品中CHK2 的IHC 分析表明，高級別腫瘤中CHK2 表達下降。在這些基礎上，Melissa 等人提出CHK2 是雄激素敏感性和前列腺癌生長的負調(diào)節(jié)劑，并且CHK2 信號在前列腺癌進展為去勢抵抗期間丟失。這些結果表明，干擾CHK2 信號可能為CRPC 對ADT和輻射的敏感性提供新的治療方法[33]。

Sio?ek M 等人發(fā)現(xiàn)CHEK2 突變傾向于甲狀腺癌、乳腺癌和甲狀腺癌的家族聚集以及乳腺癌和甲狀腺癌的雙重原發(fā)癌[34]。另外有研究表明與癌旁組織相比，甲狀腺乳頭狀癌(PTC)組織中CHK2 和活化CHK2(p-CHK2)水平均顯著上調(diào)，這表明活化CHK2 在原發(fā)腫瘤組織中的過表達與腫瘤的侵襲性和轉移潛能有關。研究結果表明，CHK2 上調(diào)了癌癥干細胞(CSC)的水平，而對細胞的增殖、侵襲和遷移沒有影響。這個研究還揭示了CHK2 在甲狀腺乳頭狀癌中以前沒有描述的促進陽極氧化的作用，具體來說，甲狀腺乳頭狀癌細胞從細胞外基質(zhì)(ECM)中分離會引發(fā)CHK2 降解。此外，CHK2 作為失巢凋亡的一種新型調(diào)控因子，可以通過調(diào)控PRAS40 激活，以p53 獨立的方式誘導細胞死亡。這可能與循環(huán)腫瘤細胞的存活和轉移行為有關[35]。

6 展望

通過近些年的研究，發(fā)現(xiàn)了CHK2 與疾病有著重要的聯(lián)系，特別是和腫瘤的發(fā)生發(fā)展有著密切的聯(lián)系。CHK2 作為一個細胞周期檢驗點，在細胞復制和DNA 損傷修復中，發(fā)揮了重要的作用。伴隨著CHK2 的激活，細胞周期停滯，進而開始細胞修復，如若修復不當，將進一步誘導細胞發(fā)生凋亡，從而維護基因組穩(wěn)態(tài)。CHK2 作為癌癥治療的新靶點具有巨大的潛力，為臨床開展惡性腫瘤的治療提供新的策略。