多聚嘧啶區(qū)結(jié)合蛋白1促進(jìn)腫瘤發(fā)展分子機(jī)制的研究進(jìn)展

王克朕，張慧鯤，谷峰，馬勇杰

天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心天津市腫瘤防治重點(diǎn)實驗室天津市惡性腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心，天津 300060

惡性腫瘤嚴(yán)重危害人類健康，其發(fā)生發(fā)展與多種基因前體mRNA的可變剪接密切相關(guān)。多聚嘧啶區(qū)結(jié)合蛋白1（PTBP1）是RNA結(jié)合蛋白（RBP）核不均一性核糖核蛋白（hnRNP）家族的成員，能夠參與調(diào)控包括可變剪接在內(nèi)的多種轉(zhuǎn)錄后修飾過程。PTBP1參與神經(jīng)細(xì)胞的生長分化、T細(xì)胞的活化、精子發(fā)生、胚胎發(fā)育、紅細(xì)胞發(fā)育等多種細(xì)胞活動，在包括神經(jīng)元轉(zhuǎn)錄、神經(jīng)發(fā)生、突觸成熟和分化在內(nèi)的神經(jīng)細(xì)胞整個發(fā)育過程中均扮演重要角色，其在正常神經(jīng)發(fā)育過程中表達(dá)受到抑制，而在多種腦腫瘤細(xì)胞以及其他腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)［1］。PTBP1在腫瘤細(xì)胞中的功能受RBP、微小RNA（miRNA）和長鏈非編碼RNA（lncRNA）等多種分子調(diào)控，可直接或間接參與結(jié)直腸癌、腎細(xì)胞癌、乳腺癌和膠質(zhì)瘤等多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展，并在其中作為細(xì)胞能量代謝、增殖、凋亡、侵襲和轉(zhuǎn)移的調(diào)節(jié)因子發(fā)揮促癌作用［2］?，F(xiàn)將PTBP1促進(jìn)腫瘤發(fā)展的分子機(jī)制綜述如下。

1 PTBP1通過影響腫瘤細(xì)胞能量代謝發(fā)揮促癌作用

腫瘤特異性能量代謝，即Warburg效應(yīng)，是腫瘤的關(guān)鍵特性之一。腫瘤細(xì)胞中糖酵解途徑的增強(qiáng)是Warburg效應(yīng)最顯著的特征，糖酵解系統(tǒng)受多種基因調(diào)節(jié)，丙酮酸激酶M1（PKM1）、PKM2是其關(guān)鍵限速酶。PKM1和PKM2可分別促進(jìn)三羧酸循環(huán)和糖酵解，PKM1在大腦和肌肉等高能量需求器官和組織中高表達(dá)，PKM2主要表達(dá)于肺、腎和脂肪等器官和組織。此外，PKM2也在多種增殖細(xì)胞如胚胎細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中表達(dá)［3］。有研究表明，PKM1表達(dá)上調(diào)可促進(jìn)氧化磷酸化并抑制腫瘤發(fā)生，而PKM2表達(dá)上調(diào)可以促進(jìn)腫瘤進(jìn)展［4］。PTBP1作為PKM1的剪接抑制子，能夠促進(jìn)PKM1向PKM2轉(zhuǎn)化，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展［5］。

橫紋肌肉瘤（RMS）是一種好發(fā)于兒童的軟組織肉瘤，在RMS細(xì)胞系及RMS臨床病例中均可發(fā)現(xiàn)肌肉特異性miRNA miR-1和miR-133b表達(dá)下調(diào)以及PTBP1表達(dá)上調(diào)。RMS細(xì)胞中這兩種miRNA的異位表達(dá)均可沉默PTBP1并介導(dǎo)自噬性細(xì)胞凋亡。此外，miR-133b也可下調(diào)嵌合基因PAX3-FOXO1表達(dá)，而PAX3-FOXO1通過促進(jìn)PTBP1表達(dá)正向調(diào)控PKM2表達(dá)。上述發(fā)現(xiàn)提示，miR-1/PTBP1、miR-133b/PTBP1軸和miR-133b/PAX3-FOXO1/PTBP1軸在腫瘤特異性能量代謝的維持中發(fā)揮作用［6］。

芹菜素（AP）是一種從芹菜中提取的黃酮類化合物。在結(jié)腸癌中，AP可以阻斷β-Catenin/c-Myc/PTBP1信號通路，在促進(jìn)PKM1表達(dá)的同時降低PKM2的表達(dá)和活性，進(jìn)而抑制細(xì)胞糖酵解途徑，介導(dǎo)抑癌效應(yīng)［7］。絲氨酸和精氨酸富含剪接因子3（SRSF3）是一種可以通過促進(jìn)選擇性4號外顯子的納入進(jìn)而調(diào)控自身表達(dá)的剪接因子。SRSF3沉默可介導(dǎo)人結(jié)腸癌細(xì)胞的生長抑制并導(dǎo)致PKM1與PKM2比例增加，進(jìn)而導(dǎo)致代謝途徑從糖酵解向氧化磷酸化轉(zhuǎn)移，最終使腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生活性氧簇（ROS）并介導(dǎo)細(xì)胞自噬性死亡。PTBP1通過結(jié)合SRSF3的4號外顯子抑制其納入，導(dǎo)致與腫瘤發(fā)生相關(guān)的SRSF3功能性亞型表達(dá)增加，進(jìn)而促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞腫瘤特異性能量代謝［8］。

在膀胱癌細(xì)胞中，miR-145可從翻譯水平下調(diào)原癌基因c-Myc蛋白表達(dá)，進(jìn)而下調(diào)PTBP1表達(dá)［9］，而c-Myc和PTBP1表達(dá)降低可以阻斷MAPK/ERK信號通路和PI3K/AKT信號通路，進(jìn)而削弱腫瘤特異性能量代謝［10］。晚期糖基化終末產(chǎn)物受體（RAGE）及其配體高遷移率族蛋白B1（HMGB1）是影響胃癌合并糖尿病患者預(yù)后的獨(dú)立危險因素。RAGE和HMGB1均可調(diào)節(jié)PTBP1的表達(dá)，抑制細(xì)胞糖酵解，進(jìn)而影響胃癌細(xì)胞的增殖和遷移［11］。

研究顯示，PTBP1在促進(jìn)慢性髓細(xì)胞樣白血病細(xì)胞生長中發(fā)揮關(guān)鍵作用。在慢性髓細(xì)胞樣白血病治療中，AIC-47和伊馬替尼能夠抑制PTBP1表達(dá)并上調(diào)PKM1表達(dá)，使其對腫瘤能量代謝的抑制效果更顯著［5］。此外，PKM2可被PTBP1上調(diào)，進(jìn)而促進(jìn)Beclin-1磷酸化并介導(dǎo)核磷蛋白突變的急性髓系白血病的自噬激活［12］。另外，PTBP1的上調(diào)及其對PKM的可變剪接調(diào)節(jié)能夠促進(jìn)胰導(dǎo)管腺癌（PDAC）細(xì)胞耐藥，使其轉(zhuǎn)化為耐藥型胰導(dǎo)管腺癌（DRPDAC）。在DR-PDAC中，PTBP1被招募至PKM的前體mRNA，敲低PTBP1可改善PDAC對化療的應(yīng)答［13］。因此，PTBP1具有作為潛在治療靶點(diǎn)的可能。

2 PTBP1通過影響腫瘤細(xì)胞增殖和凋亡發(fā)揮促癌作用

研究顯示，PTBP1可通過對RNA特異性腺苷脫氨酶1（ADAR1）的可變剪接調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖。PTBP1能夠通過內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)樣元件調(diào)節(jié)ADAR1 p110亞型的翻譯模式，使ADAR1 p110蛋白水平在膠質(zhì)瘤細(xì)胞中上調(diào)，繼而促進(jìn)膠質(zhì)瘤發(fā)生，而敲低ADAR1 p110可顯著抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖能力［14］。有研究發(fā)現(xiàn)，PTBP1在人肝細(xì)胞癌（HCC）的細(xì)胞和組織中表達(dá)增加，且其高表達(dá)與腫瘤體積增加和生存率降低呈正相關(guān)。在作用機(jī)制上，PTBP1通過與細(xì)胞周期蛋白D3（CCND3）mRNA的5"非翻譯區(qū)（5"-UTR）相互作用促進(jìn)CCND3蛋白的翻譯，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)展和腫瘤生長。此外，研究發(fā)現(xiàn)，HCC中PTBP1與miR-194表達(dá)水平呈負(fù)相關(guān)，miR-194可通過結(jié)合PTBP1 mRNA的3"-UTR抑制PTBP1表達(dá)，導(dǎo)致CCND3蛋白水平降低進(jìn)而抑制HCC細(xì)胞增殖。上述發(fā)現(xiàn)提示，PTBP1是HCC生長的關(guān)鍵增強(qiáng)因子，miR-194/PTBP1/CCND3軸在HCC發(fā)生發(fā)展中起關(guān)鍵作用，靶向該軸可能是治療HCC的新方向［15］。

研究顯示，PTBP1可通過剪接髓樣細(xì)胞白血病蛋白1（MCL1）調(diào)控腫瘤細(xì)胞凋亡。MCL1屬于B細(xì)胞淋巴瘤2（BCL-2）家族，在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮重要的促凋亡作用。PTBP1通過調(diào)控MCL1對微管蛋白化療藥物的凋亡應(yīng)答，進(jìn)而調(diào)控其mRNA表達(dá)。下調(diào)PTBP1可促進(jìn)MCL1蛋白表達(dá)及其基因在腫瘤細(xì)胞胞質(zhì)中的積累，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡［16］。ZHU等［2］研究顯示，PTBP1通過結(jié)合p27 mRNA 5"-UTR區(qū)的核糖體進(jìn)入位點(diǎn)樣元件，促進(jìn)p27蛋白的翻譯，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞凋亡。而lncRNA OVAAL可通過競爭性結(jié)合PTBP1減少其與p27 mRNA的結(jié)合，抑制p27蛋白翻譯以降低細(xì)胞凋亡。PANDAR是由重組周期蛋白依賴蛋白激酶抑制劑1（CDKN1A）基因的啟動子區(qū)轉(zhuǎn)錄得到的一種參與調(diào)控腫瘤細(xì)胞凋亡和增殖的lncRNA。PTBP1通過調(diào)控促凋亡因子BCL-X的可變剪接促進(jìn)其短亞型BCL-XS的表達(dá)，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞凋亡，而PANDAR通過與PTBP1相互作用抑制其與BCL-X的結(jié)合，導(dǎo)致BCL-XS亞型減少，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡［17］。另有研究顯示，膠質(zhì)瘤組織和細(xì)胞中l(wèi)ncRNA PVT1和PTBP1表達(dá)增強(qiáng)，miR-128-1-5p表達(dá)降低，下調(diào)PVT1或上調(diào)miR-128-1-5p可通過抑制PTBP1表達(dá)來促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞凋亡，提示PTBP1通過抑制腫瘤細(xì)胞凋亡來參與膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展［18］。

3 PTBP1通過影響腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移發(fā)揮促癌作用

研究顯示，PTBP1介導(dǎo)的組織特異性剪接在不同組織的發(fā)育中起重要作用。在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中，腦特異性miRNA miR-124減少可導(dǎo)致PTBP1表達(dá)升高。升高的PTBP1可介導(dǎo)人膜聯(lián)蛋白A7（ANXA7）外顯子的可變剪接，削弱其腫瘤抑制能力并促進(jìn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的轉(zhuǎn)移。另外，PTBP1對ANXA7腦特異性盒式外顯子的剪接能夠抑制核內(nèi)ANXA7對癌蛋白表皮生長因子受體（EGFR）的靶向作用，提示miR-124/PTBP1/ANXA7軸通過增強(qiáng)EGFR信號促進(jìn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的轉(zhuǎn)移［19］。

WANG等［20］研究發(fā)現(xiàn)，PTBP1可調(diào)控結(jié)直腸癌細(xì)胞中多種靶基因的選擇性剪接。PTBP1能夠介導(dǎo)皮層肌動蛋白（CTTN）外顯子11的剪接，PTBP1的敲除可以促進(jìn)CTTN外顯子11的刪除進(jìn)而抑制CTTN亞型a的表達(dá)，而CTTN亞型a表達(dá)下降可顯著抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的遷移和侵襲，過表達(dá)CTTN亞型a則可以逆轉(zhuǎn)PTBP1基因敲除對細(xì)胞運(yùn)動的影響，提示PTBP1通過促進(jìn)CTTN外顯子11的納入增強(qiáng)結(jié)直腸癌的遷移侵襲。另有研究顯示，PTBP1通過與自噬相關(guān)蛋白10（ATG10）直接相互作用負(fù)反饋調(diào)節(jié)其表達(dá)水平，在結(jié)腸癌細(xì)胞中發(fā)揮關(guān)鍵作用。PTBP1下調(diào)可促進(jìn)ATG10的表達(dá)，而過表達(dá)PTBP1則抑制ATG10的表達(dá)，敲低ATG10可介導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞的遷移和侵襲，故PTBP1通過下調(diào)ATG10促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移［21］。另外，癌基因KRAS突變可通過RAS-MAPK通路上調(diào)E26轉(zhuǎn)錄因子1（ELK1）表達(dá)水平，進(jìn)而促進(jìn)Myc和PTBP1表達(dá)，最終以細(xì)胞類型特異性的方式促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖、遷移和分化。

HE等［22］發(fā)現(xiàn)，PTBP1可通過調(diào)控細(xì)胞分化周期蛋白（CDC42）和衰老相關(guān)分泌表型（SASP）促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移。CDC42通過可變剪接產(chǎn)生的兩種亞型（CDC42-v1、CDC42-v2）是腫瘤發(fā)生過程中絲狀偽足形成的主要調(diào)節(jié)者，其中CDC42-v1發(fā)揮促癌作用且在卵巢癌組織中高表達(dá)，而CDC42-v2與之相反。PTBP1可通過調(diào)節(jié)CDC42可變剪接下調(diào)CDC42-v2的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)卵巢癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。此外，PTBP1也可通過PTEN-PI3K/AKT信號通路和乏氧介導(dǎo)因子1α（HIF-1α）信號通路調(diào)節(jié)腎細(xì)胞癌腫瘤細(xì)胞的生長、遷移和侵襲。

4 PTBP1通過其他分子機(jī)制發(fā)揮促癌作用

環(huán)狀RNA（circGLIS3）在非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）中通過抑制多種抑癌miRNA發(fā)揮促癌作用，而NSCLC的發(fā)生發(fā)展過程中存在circ‐GLIS3/miR-644a/PTBP1正反饋環(huán)路。研究發(fā)現(xiàn)，PTBP1是miR-644a的一個新靶點(diǎn)，circGLIS3可以通過miR-644a上調(diào)PTBP1的表達(dá)，且PTBP1可以與circGLIS3的側(cè)翼內(nèi)含子結(jié)合以促進(jìn)circGLIS3成環(huán)，進(jìn)而發(fā)揮促癌作用。ZHAO等［23］研究顯示，成纖維細(xì)胞生長因子受體1（FGFR1）的異常可變剪接在多種腫瘤類型中與腫瘤的發(fā)生發(fā)展及不良預(yù)后相關(guān)。FGFR1β亞型的表達(dá)水平及FGFR1β與FGFR1α的比例在基底型乳腺癌中均有升高，F(xiàn)GFR1β高表達(dá)的MCF-10A乳腺癌細(xì)胞生長和運(yùn)動能力均有所增強(qiáng)。PTBP1可以通過結(jié)合FGFR1調(diào)控其兩種亞型的表達(dá)，敲低PTBP1可使FGFR1β的表達(dá)水平顯著升高，同時降低FGFR抑制劑BGJ-398對FGFR1β表達(dá)的抑制效果，進(jìn)而促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的生長。此外，有研究報道PTBP1能通過上調(diào)RAC1和NUMB促癌亞型表達(dá)進(jìn)而促進(jìn)結(jié)腸腫瘤發(fā)生［24］。

綜上所述，PTBP1在多種惡性腫瘤中高表達(dá)且可以促進(jìn)膠質(zhì)瘤、結(jié)直腸癌、乳腺癌等腫瘤的惡性進(jìn)展，其可通過影響腫瘤細(xì)胞的能量代謝以及增殖、凋亡、轉(zhuǎn)移等方面發(fā)揮促癌作用，提示其具有作為臨床診斷標(biāo)志物和靶向治療目標(biāo)的潛力。