潛在癌癥預(yù)后評(píng)估標(biāo)記物RRAGD介導(dǎo)mTORC1通路在癌癥中的研究進(jìn)展

陳未希，白澤坤，白雯，吳景華

(華北理工大學(xué)附屬醫(yī)院，河北 唐山 063000 )

1 RRAGD

Ras 相關(guān) GTP 結(jié)合蛋白 D（Ras-related GTP binding protein D，RRAGD）隸屬于RagGTP結(jié)合蛋白家族，其編碼基因位于6q15。RRAGD蛋白分子量為45588，主要分布于細(xì)胞漿、胞核和溶酶體中。2001年，Sekiguchi T等在意圖用酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)尋找與RRAGA或RRAGB相互作用的蛋白時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)RRAGC和RRAGD[1]。迄今為止已發(fā)現(xiàn)的Rag結(jié)合蛋白共有4種：RRAGA、RRAGB、RRAGC和RRAGD，其中RRAGA和RRAGB互為同源類(lèi)似物，基因序列重合度高達(dá)98%；RRAGC和RRAGD互為同源類(lèi)似物，其基因序列重合度高達(dá)81%。并且RRAGA或RRAGB能夠與RRAGC或RRAGD通過(guò)它們C端結(jié)構(gòu)域的相互作用形成穩(wěn)定的蛋白復(fù)合物。此外，研究表明RRAGD蛋白在功能結(jié)構(gòu)上的Loop環(huán)和異二聚化結(jié)構(gòu)域能夠與GTP/GDP結(jié)合，且其具有形成二聚化物的能力[2]。2008年， Kim等定出RRAGD介導(dǎo)氨基酸激活mTOR信號(hào)通路[3]，他們認(rèn)為氨基酸刺激可以激活Rag GTPases，激活后的Rag GTPases與mTORC1結(jié)合并激活mTORC1，而且Rag GTPases對(duì)于氨基酸激活mTORC1是必要的成分。同年Sancak等[4]采用不同的手段獲得相同的結(jié)果，而且其還認(rèn)為在氨基酸充足時(shí)，活化的Rag GTPases可以將mTORC1募集至核周邊膜結(jié)構(gòu)區(qū)域，從而激活mTORC1，其說(shuō)明這種二聚物可能是在氨基酸刺激下介導(dǎo)mTORC1由胞漿轉(zhuǎn)移到溶酶體膜上并參與不同類(lèi)型的生理活動(dòng)進(jìn)程[5]。目前，RRAGD及其通路，在臨床上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：RRAGD介導(dǎo)其相關(guān)通路可作為調(diào)節(jié)劑，從而調(diào)控細(xì)胞代謝，進(jìn)而影響疾病發(fā)生和發(fā)展，例如癌癥、細(xì)胞代謝等的研究。

2 RRAGD相關(guān)通路及作用

2.1 雷帕霉素（The mechanistic target of rapamycin，mTOR)

mTOR[6]主要功能是作為兩種類(lèi)型蛋白激酶復(fù)合物的催化 亞 基：mTOR復(fù) 合 物1（mTOR Complex 1，mTORC1）和mTOR復(fù)合物2（mTOR Complex 2，mTORC2）[7]。mTOR作為細(xì)胞代謝參與重要功能的信號(hào)通路，包括調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、凋亡、再生和自噬[8-9]，基于上述功能其對(duì)人體內(nèi)多種系統(tǒng)如循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)細(xì)胞的功能起到十分關(guān)鍵而重要的作用[10]。多數(shù)研究表明，RRAGD發(fā)揮功能的方式主要與mTOR通路密切相關(guān)[6]。

2.2 雷帕霉素復(fù)合物1（mechanistic target of rapamycin complex 1 mTORC1)

mTORC1可通過(guò)影響細(xì)胞衰老進(jìn)程、干細(xì)胞免疫、mRNA翻譯與表觀遺傳等從而起到調(diào)節(jié)個(gè)體的壽命的作用，且mTORC1的抑制作用是目前已知的唯一能延長(zhǎng)所有動(dòng)物模型生物壽命的藥物治療方法[11]。mTORC1主要是通過(guò)感知細(xì)胞內(nèi)以及細(xì)胞外的刺激，如壓力刺激、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)變化、能量改變和生長(zhǎng)因子來(lái)調(diào)控蛋白翻譯和細(xì)胞代謝，并在響應(yīng)細(xì)胞生長(zhǎng)信號(hào)的蛋白質(zhì)合成、核苷酸合成和脂質(zhì)合成中起重要作用[12]。mTORC1通過(guò)磷酸化激活依賴(lài)于S6K1(S6 Kinase1，S6K1即核糖體S6蛋白激酶S6K1由p70和p85亞型組成)[ 13-15]，與通過(guò)磷酸化真核翻譯起始因子4E（Eukaryotic Translation Initiation Factor eIF4E的）結(jié)合蛋白4E-BP1和2（Eukaryotic Translation Initiation Factor Binding Pritein1 and2）影響細(xì)胞蛋白合成或是通過(guò)影響多種酶的轉(zhuǎn)錄作用與涌向四氫葉酸與一碳單位增強(qiáng)嘌呤從頭合成[16]。mTORC1是控制細(xì)胞生長(zhǎng)的信號(hào)與構(gòu)成生長(zhǎng)基礎(chǔ)的代謝過(guò)程之間的關(guān)鍵分子鏈接。同樣mTORC1通路介導(dǎo)了細(xì)胞內(nèi)氨基酸的感知，該通路控制著許多細(xì)胞進(jìn)程，并牽涉到人類(lèi)多種疾病，包括癌癥，肥胖癥，糖尿病和神經(jīng)變性[11,18]。因此，了解上下游信號(hào)對(duì)于mTORC1的影響和控制與掌握相關(guān)病理生理學(xué)的原理顯的至關(guān)重要[6]。哺乳動(dòng)物表達(dá)的GTPases- RagA，B，C和D，則是此途徑的重要媒介，這是由于RAS-GTP酶可形成介導(dǎo)氨基酸誘導(dǎo)的mTORC1激活RRAGA / C或RRAGB/ D的異源二聚體[19]。研究表明，亮氨酰tRNA合成酶也可和RRAGD相互作用來(lái)干預(yù)，進(jìn)而控制亮氨酸依賴(lài)性mTORC1途徑[17]。而TFEB驅(qū)動(dòng)的內(nèi)吞作用協(xié)調(diào)mTORC1信號(hào)傳導(dǎo)和自噬也被相關(guān)研究證實(shí)，TFEB促進(jìn)內(nèi)吞基因的表達(dá)并在饑餓條件下增加細(xì)胞內(nèi)吞率，而這一作用的啟點(diǎn)需要依賴(lài)于RRAGD將mTORC1固定于膜區(qū)[20]。

2.3 RRAGD-mTOR-4E-BP1軸

John等發(fā)現(xiàn)RRAGD-mTOR-4E-BP1這種信號(hào)通路在心肌細(xì)胞特異性晝夜節(jié)律突變體即兩種晝夜生物鐘紊亂的小鼠心臟模型（ cardiomyocyte-specific CLOCK mutant CCM）和心肌細(xì)胞特異性BMAL1基因敲除（cardiomyocytespecific BMAL1 knockout -CBK）小鼠中長(zhǎng)期表達(dá)。并通過(guò)營(yíng)養(yǎng)環(huán)境于能量多寡與生物素化的相互影響，參與心臟生物鐘帶來(lái)的新陳代謝改變，從而對(duì)于心臟的代謝與相關(guān)疾病的發(fā)生與發(fā)展[21]。

3 RRAGD及其通路于癌癥中的研究進(jìn)展概述

在過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)中，癌癥的發(fā)病率和死亡率不斷增加，癌癥已成為中國(guó)居民的主要死亡原因[22]且癌癥的異質(zhì)性極大的決定了癌癥患者的預(yù)后，其主要影響因素包括（1）腫瘤生長(zhǎng)和增殖的速度；（2）腫瘤分泌相關(guān)活性物質(zhì)；（3）血管形成；（4）侵襲和轉(zhuǎn)移；（5）代謝改變；（6）微環(huán)境變化；（7）腫瘤帶來(lái)的免疫調(diào)節(jié)[22]。而發(fā)生于癌癥中的各種相關(guān)通路與藥物作用靶點(diǎn)則成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，MiT / TFE轉(zhuǎn)錄因子能夠通過(guò)影響溶酶體與黑素體來(lái)調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)和自噬，其通過(guò)直接調(diào)節(jié)RagD的表達(dá)從而控制mTORC1對(duì)于溶酶體的募集和活性，從而影響細(xì)胞的代謝進(jìn)而在腫瘤生長(zhǎng)中起到關(guān)鍵的調(diào)控作用。Chiara等報(bào)道腎細(xì)胞癌，胰腺導(dǎo)管腺癌和黑色素瘤患者與小鼠模型的細(xì)胞和組織中MiT / TFE基因的上調(diào)觸發(fā)了RRAGD介導(dǎo)的mTORC1通路激活，從而證實(shí)RRAGD與mTORC1的表達(dá)情況存在著明顯的相關(guān)性，導(dǎo)致細(xì)胞過(guò)度增殖進(jìn)而促進(jìn)癌癥生長(zhǎng)，此外，RRAGD與mTORC1的表達(dá)存在顯著的正相關(guān)性。上述提示，RRAGD 可通過(guò)調(diào)控mTORC1通路，對(duì)上述癌癥的發(fā)生和發(fā)展發(fā)揮著關(guān)鍵的作用[23]。這一觀點(diǎn)也在，再其他癌癥中也廣泛存在。mTORC1抑制劑可抑制腫瘤生長(zhǎng)，但仍存在多種副作用。然而探究其上游相關(guān)調(diào)控靶點(diǎn)如RRAGD，其即可避免其副作用，也可延長(zhǎng)患者的生存期。

3.1 RRAGD與結(jié)腸癌

目前，結(jié)腸癌的發(fā)病率與死亡率近年來(lái)呈持續(xù)上升趨勢(shì)[24]，RRAGD基因的表達(dá)情況與結(jié)腸癌的相關(guān)預(yù)后及總體生存率密切相關(guān)。已有研究表明，當(dāng)RRAGD基因高表達(dá)時(shí)，結(jié)腸癌患者的5年生存低于RRAGD正常表達(dá)的患者[25]。Karen Triff等在大鼠氧化偶氮甲烷(AOM)結(jié)腸癌模型中，比較了差異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄樣本（DE）和富集區(qū)域（DER），并在RNA（116個(gè)DE基因），K9ac（49個(gè)DER，包括24個(gè)基因）和K4me3（7678 DER，包括3792個(gè)基因）水平檢測(cè)到全基因組的致癌物的作用，并證明RRAGD與致癌物誘導(dǎo)的基因K4me3 DERs造成的結(jié)腸癌惡性轉(zhuǎn)歸有關(guān)[26]。XJ XIE等利用KEGG富集分析的方法分析了不同分期（Ⅰ-Ⅳ期）的55個(gè)結(jié)腸癌標(biāo)本進(jìn)行驗(yàn)證進(jìn)而篩選出20個(gè)最能影響結(jié)腸癌預(yù)后的基因，也得出了RRAGD的表達(dá)情況與結(jié)腸癌的預(yù)后相關(guān)這一結(jié)論[27]。

3.2 RRAGD與乳腺癌

乳腺癌是全世界女性中最常見(jiàn)的腫瘤，也是導(dǎo)致女性癌癥死亡的主要原因。有數(shù)據(jù)表明全世界百分之11的乳腺癌發(fā)生于中國(guó)[28],基于其不良預(yù)后其機(jī)制研究也是近年來(lái)的熱點(diǎn)， Barbara Schr rs等通過(guò)觀測(cè)小鼠乳腺癌模型，發(fā)現(xiàn)RRAGD基因發(fā)生了突變[29]，從而引發(fā)RRAGD基因表達(dá)的差異，進(jìn)而導(dǎo)致了乳腺癌患者的轉(zhuǎn)移與預(yù)后的差異。

研究表明，mTOR相關(guān)通路的驅(qū)動(dòng)途徑的失控在乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展中起重要作用[29]而mTORC1作為雌激素乳腺癌轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵介質(zhì)，通過(guò)激活mTORC1 / p70S6K / rpS6信號(hào)軸來(lái)促進(jìn)配體依賴(lài)性和非依賴(lài)性乳腺癌轉(zhuǎn)移[30]。

3.3 RRAGD與宮頸癌

每年超過(guò)五十萬(wàn)婦女被診斷出患有宮頸癌，并導(dǎo)致全世界約30萬(wàn)人死亡。調(diào)查顯示，90%宮頸癌的發(fā)生，主要是由于缺乏有組織的篩查和HPV疫苗接種計(jì)劃的低收入和中等收入國(guó)家。雖然在高收入國(guó)家，自實(shí)施正式篩查計(jì)劃以來(lái)，在過(guò)去30年中，宮頸癌的發(fā)病率和死亡率下降超過(guò)一半。但依然是女性死亡的主要原因之一[31]。

馮楊等[32]研究發(fā)現(xiàn)，小眼崎形相關(guān)轉(zhuǎn)錄因（Microphthalmia Transcription Factor，MITF）在COL0829黑色素瘤細(xì)胞中占據(jù)RRAGD的近端啟動(dòng)子，且證實(shí)MITF與RRAGD轉(zhuǎn)錄活性正相關(guān)且在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控RRAGD的表達(dá)。而MITF的過(guò)表達(dá)可以導(dǎo)致RRAGD的轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)和mTORC1信號(hào)通路的激活。而mTORC1信號(hào)通路激活可導(dǎo)致宮頸癌細(xì)胞的過(guò)度生長(zhǎng)，在氨基酸缺乏的情況下更為明顯。這些提示， RRAGD可能是引發(fā)宮頸癌過(guò)度生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素之一[32]。

4 結(jié)論與展望

近年來(lái)，RRAGD與mTORC1信號(hào)通路的研究已被廣泛關(guān)注。RRAGD可作為諸如能量、自噬和代謝等通路如mTOR通路的樞紐，并且在多種腫瘤的過(guò)度生長(zhǎng)與預(yù)后評(píng)估中起重要作用。另一方面，RRAGD作為廣泛存在于細(xì)胞漿、胞核與溶酶體中的固有蛋白。雖然特異性與已有的相關(guān)腫瘤標(biāo)志物對(duì)比來(lái)說(shuō)在診斷方面略有欠缺，但其在多種腫瘤普適性的預(yù)后評(píng)估中似乎具有更大的優(yōu)勢(shì)，并且其相關(guān)通路的mTORC1抑制劑已在多種腫瘤小鼠模型中進(jìn)行驗(yàn)證，證明其可抑制腫瘤進(jìn)展延長(zhǎng)小鼠存活時(shí)間，其上游蛋白R(shí)RAGD也成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。目前，RRAGD作為一種新型蛋白卻已被廣泛應(yīng)用于調(diào)控腫瘤生長(zhǎng)的機(jī)制研究與作為預(yù)后評(píng)估進(jìn)行臨床前研究。但臨床轉(zhuǎn)化依舊需要更多有關(guān)于RRAGD通路機(jī)制的相關(guān)研究，以及RRAGD生理、生物方面的功能。盡管RRAGD作為被臨床認(rèn)可的預(yù)后評(píng)估標(biāo)志物仍然存在不少挑戰(zhàn)，但RRAGD作為一個(gè)腫瘤過(guò)度生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素，在未來(lái)的研究中，仍進(jìn)一步闡明其相關(guān)功能作用。

雖然RRAGD在各類(lèi)疾病診斷、預(yù)后判斷和預(yù)測(cè)價(jià)值中的作用尚缺乏足夠的證據(jù)。有必要進(jìn)行獨(dú)立的綜合研究及具有良好特征患者群體的整體評(píng)價(jià)，并充分證明RRAGD在臨床應(yīng)用中的適用性。有關(guān)疾病中RRAGD與其參與的通路等相關(guān)研究不應(yīng)該僅局限于關(guān)于疾病預(yù)后推斷，關(guān)于疾病的診斷與治療等方面的研究也有待發(fā)展和提升。若要應(yīng)用于常規(guī)診斷那么關(guān)于RRAGD在不同標(biāo)本如血清等的提取、鑒定和處理分析方面的挑戰(zhàn)仍然存在，充分利用現(xiàn)有的不同提取技術(shù)，并對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行改良是未來(lái)關(guān)于RRAGD研究的重要基礎(chǔ)。而RRAGD用于不同疾病種的診斷或預(yù)后評(píng)估也是未來(lái)關(guān)于RRAGD的研究方向和熱點(diǎn)。

利益沖突，所有作者均聲明不存在利益沖突。