核糖體S6蛋白激酶4在惡性腫瘤中研究進(jìn)展

孫國瑞，許軍鵬，羅利瓊，黃冬梅，陳立剛，李明陽

1.空軍軍醫(yī)大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，陜西 西安 710032；2.四川省婦幼保健院 兒童心臟病中心，四川 成都 610031；3.北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院 神經(jīng)外科，遼寧 沈陽 110016

惡性腫瘤的形成是由于細(xì)胞分裂、增殖失去控制，其發(fā)生、發(fā)展是一個(gè)多步驟的持續(xù)過程，其中蛋白激酶在惡性腫瘤進(jìn)展中的作用極其關(guān)鍵。核糖體S6蛋白激酶(ribosomal s6 kinase，RSK)是一組絲/蘇氨酸激酶，RSK家族共分為4個(gè)亞型。與其他3個(gè)亞型相比，RSK4的分布具有選擇性且相對低表達(dá)[1]。有研究顯示，相比于RSK家族的其他亞型，RSK4在不依賴磷酸氨基肽依賴蛋白激酶-1(phosphoinositide dependent protein kinase-1，PDK1)磷酸化且無血清的環(huán)境下即出現(xiàn)大部分激活，RSK4在功能上具有獨(dú)特性[2]。對于RSK4作用功能的深入探索將有助于開辟腫瘤研究新的領(lǐng)域[3]。本文就近年來RSK4在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 RSK4 的功能

RSK家族的4種亞型存在73%～80%的序列同源性，其蛋白包含兩個(gè)不同的激酶結(jié)構(gòu)域，分別為N末端激酶活性區(qū)(N-terminal kinase domain，NTKD)與C末端激酶活性區(qū)(C-terminal kinase domain，CTKD)。兩者通過約100個(gè)氨基酸長度具有調(diào)控作用的區(qū)域連接起來，該區(qū)域中含有疏水模體與轉(zhuǎn)向模體。NTKD通過疏水模體的磷酸化被CTKD激活，并負(fù)責(zé)下游的底物磷酸化[4]。此外，RSK的C末端有可促進(jìn)相互作用的PDZ域結(jié)合基序，而且C端處有與ERK結(jié)合時(shí)必需的對接域，可促進(jìn)細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)介導(dǎo)的激活[5]。RSK4含有4個(gè)對生長因子激活有效的基本磷酸化位點(diǎn)：Ser232、Ser372、Ser389與Thr581。ERK在NTKD激活環(huán)內(nèi)使得Thr581磷酸化，而且激活Ser389并對其磷酸化起促進(jìn)作用。ERK還可使Ser372磷酸化，而Ser389所在疏水基序被CTKD磷酸化，從而NTKD激活環(huán)位點(diǎn)Ser232發(fā)生磷酸化，進(jìn)而RSK4被完全激活[6]。此外，含有Ser389的疏水基序與PDK1結(jié)合片段相結(jié)合，其磷酸化為PDK1創(chuàng)造了一個(gè)新的對接位點(diǎn)。一旦PDK1與RSK發(fā)生解離，磷酸化的Ser389與NTKD結(jié)合，RSK4被激活，但RSK4卻不需要PDK1來維持其較高的基礎(chǔ)活性。此外，位于CTKD的激活環(huán)中的Thr581被ERK1/2磷酸化后有利于RSK4轉(zhuǎn)移至質(zhì)膜，而質(zhì)膜中的酶可以使其進(jìn)一步被激活[7]。

2 RSK4與腫瘤

2.1 RSK4的抑癌作用 RSK4在某些惡性腫瘤中的表達(dá)水平低于對應(yīng)正常組織。在結(jié)直腸癌患者樣本中，RSK4在結(jié)直腸癌組織中陽性表達(dá)率僅為15.0%，而RSK4在鄰近上皮組織、正常組織中的的陽性表達(dá)率分別為41.3%、50.0%[8]。有研究發(fā)現(xiàn)，RSK4表達(dá)在胃腺癌中顯著低于癌旁正常組織[9]。在卵巢癌的相關(guān)研究中也發(fā)現(xiàn)，相較于卵巢正常組織與良性腫瘤組織，癌組織的RSK4表達(dá)最低[10]。有研究顯示，乳腺癌中RSK4的表達(dá)低于正常乳腺組織，而癌組織中RSK4啟動(dòng)子甲基化水平卻高于正常組織[11]。此外，多種腫瘤的細(xì)胞凋亡增加、增殖減緩、侵襲遷移能力下降、化療敏感性增強(qiáng)以及預(yù)后良好均與RSK4的高表達(dá)相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，RSK4的表達(dá)水平是結(jié)直腸癌患者的獨(dú)立預(yù)后指標(biāo)，而且RSK4表達(dá)水平越低，患者的臨床分期越高；RSK4可通過抑制上皮—間質(zhì)轉(zhuǎn)化抑制結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移，而RSK4的過表達(dá)可對腫瘤細(xì)胞凋亡起促進(jìn)作用[12]。在肺癌研究中，腫瘤體積大、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等也與RSK4的低表達(dá)有關(guān)，RSK4的過表達(dá)會(huì)降低肺癌細(xì)胞的凋亡率與侵襲遷移能力[13]。有研究顯示，RSK4的外源性表達(dá)能夠減少乳腺癌細(xì)胞的增殖，并且增加細(xì)胞在G0期和G1期的累積，RSK4高表達(dá)與乳腺癌患者預(yù)后良好相關(guān)[14]。有研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌細(xì)胞中轉(zhuǎn)染RSK4慢病毒后發(fā)現(xiàn)細(xì)胞增殖被抑制，RSK4可以通過對促轉(zhuǎn)移因子CXCR4和claudin2的負(fù)性調(diào)節(jié)來抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移[15]。過表達(dá)RSK4可以逆轉(zhuǎn)乳腺癌細(xì)胞對阿霉素的化療抵抗，部分通過抑制PI3K/AKT通路介導(dǎo)[16]。

2.2 RSK4的促癌作用 RSK4的表達(dá)在多種腫瘤中發(fā)揮抑癌作用，但是RSK4在一些腫瘤中存在的促癌效應(yīng)同樣不可忽視。在乳腺癌中，RSK4蛋白在乳腺導(dǎo)管上皮中高表達(dá)，在良性乳腺病中低表達(dá)，在浸潤性乳腺癌中高表達(dá)[17]；在肺癌中，RSK4在過半的原發(fā)性肺癌中過表達(dá)并且有利于腫瘤的生長[18]；在子宮內(nèi)膜樣卵巢癌中，RSK4啟動(dòng)子甲基化水平較低與較高的腫瘤分級顯著相關(guān)[19]。RSK4在食管鱗狀細(xì)胞癌(esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)腫瘤干細(xì)胞(cancer stem cells，CSCs)中富集，其高表達(dá)提示患者存在放療抵抗，預(yù)后較差。RSK4可以直接磷酸化糖原合成酶激酶-3β的Ser9位點(diǎn)，激活β-catenin信號(hào)通路，干擾RSK4通路會(huì)減弱CSCs的特性，提高ESCC的放療敏感性，利用小分子抑制劑BI-D1870抑制RSK4可使ESCC患者源性異種移植瘤的放療增敏[20]。有研究發(fā)現(xiàn)，RSK4的表達(dá)與腫瘤分級、3年生存率與5年生存率均有明顯的相關(guān)性；RSK4在膠質(zhì)瘤組織中的表達(dá)較正常組織明顯升高，而且RSK4可能是一個(gè)新的膠質(zhì)瘤預(yù)后預(yù)測因子，有望成為膠質(zhì)瘤治療的一個(gè)潛在靶點(diǎn)[21]。還有研究表明，RSK4能夠?qū)е履[瘤細(xì)胞對化療耐藥。RSK4是乳腺癌對PI3K抑制劑藥物耐藥的重要因素，RSK4能夠旁路激活rpS6與eIF4B的磷酸化水平，促進(jìn)對PI3K抑制劑的耐藥作用，使用ERK/RSK通路抑制劑抑制RSK4活性會(huì)明顯消除乳腺癌的耐藥性[22]；RSK4過表達(dá)同樣會(huì)使得腎癌細(xì)胞對舒尼替尼產(chǎn)生耐藥性，RSK4表達(dá)越高，腎癌細(xì)胞的耐藥性越強(qiáng)，當(dāng)RSK4表達(dá)較低時(shí)，腎癌細(xì)胞對舒尼替尼治療的敏感性會(huì)有所提高[23]。

3 RSK4的小分子抑制劑

目前還沒有針對RSK4的特異性小分子抑制劑。在已知的幾種RSK家族小分子抑制劑中，SL0101與BI-D1870是兩種針對NTKD的競爭性抑制劑，氟甲基酮-吡咯并嘧啶支架(fluoromethylketone-pyrrolopyrimidine scaffold，F(xiàn)MK)是針對CTKD的不可逆抑制劑。盡管3種RSK抑制劑在不同方面存在不可忽略的缺陷，但它們依然是目前應(yīng)用于腫瘤學(xué)研究的重點(diǎn)之一。提取于熱帶植物的乙?；S酮醇苷SL0101，在一組純化的激酶上進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)其具有特異的RSK抑制活性[24]。雖然SL0101已被證明可以在體外阻斷所有RSK亞型的活性，但SL0101對細(xì)胞內(nèi)RSK抑制活性較差，SL0101的EC50在細(xì)胞內(nèi)只有50 μmmol/L，可能是由于存在脫靶或藥物代謝等方面的問題。有研究已證實(shí)，SL0101類似物不僅在體外可以抑制三陰性乳腺癌細(xì)胞的增殖，在動(dòng)物體內(nèi)也可以抑制腫瘤轉(zhuǎn)移灶形成[25]。BI-D1870是一種更有效的RSK活性抑制劑，在濃度10 μmmol/L時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞內(nèi)RSK活性的完全抑制[26]。BI-D1870對RSK具有顯著選擇性，對PLK1也具有類似的抑制作用。BI-D1870的兩個(gè)二氟苯基吡啶衍生物L(fēng)JH685與LJI1308，在體外3～13 μmmol/L的IC50值范圍內(nèi)，對所有RSK亞型都具有抑制作用，具備了體內(nèi)研究的良好條件[27]。盡管FMK對RSK的抑制作用較為特異，但高濃度的FMK也可以抑制S6K1、EphA2和Src，F(xiàn)MK只能抑制RSK的CTKD激活，一旦NTKD激活后，CTKD的激活作用可有可無，這些弊端使FMK的臨床應(yīng)用受到一定限制。

4 結(jié)語

綜上所述，相對于RSK家族的其他亞型，目前關(guān)于RSK4在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展相對緩慢。RSK4與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展關(guān)系密切，而且對腫瘤患者的生存預(yù)后具有重要的預(yù)測價(jià)值。RSK4在某些腫瘤中可發(fā)揮抑癌作用，然而在一些種類的腫瘤中，RSK4表現(xiàn)出一定的促癌作用。此外，目前尚無針對RSK4的特異性小分子抑制劑，已知的RSK家族抑制劑均存在不同程度的局限性。在未來腫瘤研究中，RSK4在各種腫瘤中發(fā)揮的生物學(xué)功能、RSK4對化療耐藥性的影響以及RSK4特異性小分子抑制劑的研發(fā)均具有廣闊的研究前景，RSK4的進(jìn)一步深入研究將為人類攻克腫瘤難題注入新的活力。