RPS15A在腫瘤中作用的研究進展

張克，夏成興，雷容，李祥孟，曾繁浩，顏汝平

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院泌尿外科 云南省泌尿外科研究所，昆明 650101)

核糖體是與人類遺傳信息的表達和傳遞有關(guān)的蛋白質(zhì)合成的重要位點，具有復(fù)雜多樣的結(jié)構(gòu)和功能。由多種核糖體蛋白(ribosomal protein，RP)、核糖體RNA和小核仁RNA組成。研究發(fā)現(xiàn)，核糖體參與細胞許多重要的生物學(xué)過程，其主要成分核糖體RNA和RP在人類疾病(如惡性腫瘤)的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用[1]。RPS15A作為RP基因家族的一員，在肺癌、胃癌、肝癌、乳腺癌等常見腫瘤中高表達，與腫瘤大小、侵襲能力及TNM分期密切相關(guān)[2-3]。此外，RPS15A在p53、蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)、Wnt等腫瘤信號通路的調(diào)控中起關(guān)鍵作用[2,4-6]。RPS15A可激活A(yù)kt途徑，促進上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)的形成，并與腫瘤的不良預(yù)后密切相關(guān)；RPS15A還可作為部分微RNA(microRNA，miRNA)的靶點，對Wnt信號通路產(chǎn)生抑制作用，從而抑制腫瘤細胞的增殖和侵襲能力；同時，抑制RPS15A表達可上調(diào)p53蛋白介導(dǎo)的信號通路，使細胞的增殖周期停滯于某時期或介導(dǎo)腫瘤細胞凋亡，進而阻止腫瘤細胞生長，延緩腫瘤進一步發(fā)展。在腫瘤細胞生物學(xué)功能的調(diào)節(jié)中，RPS15A參與了腫瘤細胞的增殖、分化和凋亡過程，敲低RPS15A可以抑制腫瘤細胞的生長和集落形成[2,7]?？梢?，RPS15A在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，RPS15A的上述功能為其作為腫瘤新型靶標(biāo)提供了理論基礎(chǔ)?，F(xiàn)就RPS15A在腫瘤中作用的研究進展予以綜述。

1 RPS15A概述

RP通常包含一個或幾個球狀域，某些RP結(jié)構(gòu)還具備細長的W環(huán)及C端和N端尾巴，使RP可與核糖體RNA的多個區(qū)域結(jié)合，從而有助于保持核糖體裝配的結(jié)構(gòu)完整性[8]。RPS15A是RP基因家族中的成員之一，與多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，可編碼RPS15A蛋白(40S核糖體蛋白的亞基之一)。RPS15A基因位于染色體16p12.3上，是原核生物RPS8基因在真核生物中的同源基因，在細菌和真核生物中均高度保守[9]。RPS15a基因全長為7 369 bp，具備包含5個外顯子的393 bp的編碼區(qū)。在翻譯早期，RPS15A與真核起始因子4F相互作用，促進信使RNA(messenger RNA，mRNA)與核糖體結(jié)合，在蛋白質(zhì)的生物合成中起關(guān)鍵作用[3,10]。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用環(huán)己酰亞胺終止翻譯時，RPS15A被有效地交聯(lián)到具有高頻率脯氨酸、賴氨酸、丙氨酸密碼子的mRNA區(qū)域[11]，該 mRNA區(qū)域終止了核糖體的延伸過程，證明人類RPS15A在翻譯延伸過程中能與mRNA相互作用，并在mRNA區(qū)域發(fā)生顯著的核糖體終止，從而為體內(nèi)的真核翻譯帶來新的結(jié)構(gòu)和功能。

目前，核糖體外的RP功能備受關(guān)注，且RP在細胞生物學(xué)功能及機制中的研究亦較多。近年來，有關(guān)RPS15A在腫瘤細胞生物學(xué)功能調(diào)節(jié)中的研究逐年增多，現(xiàn)已證實RPS15A在多種腫瘤中高表達，并在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起關(guān)鍵作用。

2 RPS15A對腫瘤細胞生物學(xué)功能的調(diào)節(jié)

RPS15A與腫瘤細胞生物學(xué)功能密切相關(guān)，可參與細胞的增殖、遷移、侵襲及凋亡。在腫瘤細胞生物學(xué)功能的調(diào)節(jié)中，RPS15A既可作為上游調(diào)節(jié)因子調(diào)節(jié)鈣調(diào)素、胱天蛋白酶3，還可作為靶基因并通過miRNA的調(diào)節(jié)來影響細胞的生物學(xué)功能。下調(diào)影響腫瘤細胞周期相關(guān)基因時，細胞周期的變化與沉默RPS15A的表達相似，但此類基因與RPS15A的關(guān)系還有待進一步研究。對于大多數(shù)腫瘤細胞，敲低RPS15A可以在體外抑制癌細胞的生長和集落形成，并誘導(dǎo)細胞周期停滯在G0/G1期和細胞凋亡。

在腫瘤細胞周期調(diào)節(jié)的研究中，Liang等[12]的體外實驗顯示，通過敲低RPS15A可抑制胰腺癌細胞增殖，并誘導(dǎo)其阻滯于G0/G1期，減少集落形成；同時他們還發(fā)現(xiàn)miR-519d-3p的過表達顯著抑制了胰腺癌細胞的增殖，與敲低RPS15A的作用類似，進一步證實miR-519d-3p通過RPS15A介導(dǎo)對胰腺癌細胞的生長抑制作用。另有研究表明，體外和體內(nèi)RPS15A的異常表達均顯著增強了胃癌細胞的增殖和轉(zhuǎn)移[2]。RPS15A沉默后，胃癌細胞的增殖速率明顯下降。大多數(shù)細胞被阻滯在G0/G1期，細胞生長受到抑制，遷移率降低；同時集落形成分析表明，細胞克隆的數(shù)量越來越少，且克隆細胞越來越小[13]。在人類腫瘤的發(fā)生發(fā)展中，miRNA是基因表達的短非編碼調(diào)控因子。人類miR-29家族由miR-29a、miR-29b和miR-29c三個成員組成，具有致癌和抑癌功能，可影響腫瘤的病理過程，如腫瘤細胞生長和凋亡[14]。Zhang等[15]研究證明，miR-29家族的異位表達可以顯著抑制肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)細胞的增殖并誘導(dǎo)其凋亡，miR-29家族直接與RPS15A的3′非翻譯區(qū)結(jié)合，使RPS15A表達減少。證明miR-29家族通過與RPS15A 3′非翻譯區(qū)結(jié)合來調(diào)節(jié)細胞生長和細胞周期，從而影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展。Li等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在敲低RPS15A后，急性髓細胞性白血病U937細胞大部分被阻滯在G0/G1期和亞G1期；在沉默RPS15A后，U937細胞發(fā)生凋亡，表明RPS15A可調(diào)節(jié)體外急性髓細胞性白血病細胞的生長。

RPS15A過表達通過Akt/IκB激酶(IκB kinase，IKK)-β信號軸激活核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)途徑促進了EMT的形成，EMT是上皮細胞獲得間質(zhì)特征的過程，在腫瘤中，EMT與腫瘤的發(fā)生、侵襲、轉(zhuǎn)移及其對治療的抵抗力有關(guān)[2,17]?？梢姡琑PS15A在腫瘤細胞的侵襲及轉(zhuǎn)移過程中起重要作用。

目前，Bcl-2家族、胱天蛋白酶家族基因被證實為細胞凋亡相關(guān)因子。Feng等[7]的研究表明，敲低RPS15A可抑制乳腺癌細胞增殖，誘導(dǎo)乳腺癌細胞周期停滯和凋亡；機制分析表明，RPS15A通過激活胱天蛋白酶3和多腺苷二磷酸核糖聚合酶裂解、Bad蛋白和Bcl-2相關(guān)X蛋白的上調(diào)以及Bcl-2基因的下調(diào)來介導(dǎo)腫瘤細胞凋亡。此外，RPS15A還可通過上調(diào)磷酸化的胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2、Bad蛋白和細胞周期檢測點激酶1抑制乳腺癌MDA-MB-231細胞的凋亡[3]。綜上所述，RPS15A可通過不同機制調(diào)節(jié)腫瘤細胞凋亡。

3 RPS15A對腫瘤信號通路的調(diào)控

3.1p53信號通路 p53信號通路通過啟動細胞凋亡、阻滯細胞周期、維持基因組穩(wěn)定性、抑制血管生成等來發(fā)揮抗癌作用。p53通過調(diào)節(jié)糖酵解、線粒體氧化磷酸化、磷酸戊糖途徑、脂肪酸合成和氧化維持細胞代謝的穩(wěn)態(tài)[4]?？梢姡琾53在抑制腫瘤的發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。

在RPS15A沉默的潛在下游機制的研究中，Zhang等[18]采用微陣列和KEGG通路富集分析揭示了某些信號通路參與了RPS15A敲除誘導(dǎo)的腫瘤抑制，其中p53信號通路的激活最為明顯；并通過蛋白印跡試驗檢測p53信號通路關(guān)鍵因子p21、重組人腫瘤蛋白p53可誘導(dǎo)蛋白3和Sestrin2蛋白的表達，p21是一種強效的細胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)抑制劑，由p53蛋白嚴(yán)格控制，可與細胞周期蛋白-CDK2或細胞周期蛋白-CDK4復(fù)合物結(jié)合，在G1期發(fā)揮調(diào)節(jié)細胞周期的作用[19]。重組人腫瘤蛋白p53可誘導(dǎo)蛋白3由腫瘤抑制因子p53誘導(dǎo)，參與p53介導(dǎo)的細胞凋亡[20]。在不同應(yīng)激條件下，Sestrin2蛋白具有調(diào)節(jié)細胞生長和增殖的功能，當(dāng)敲低RPS15A時，p21和重組人腫瘤蛋白p53可誘導(dǎo)蛋白3表達上調(diào)，Sestrin2蛋白表達下調(diào)，驗證了RPS15A對p53信號通路的激活作用。Chen等[21]通過基因芯片分析表明，敲低結(jié)直腸癌(colorectal cancer，CRC)中的RPS15A可能會影響p53信號通路；進一步的研究表明，敲低RPS15A可上調(diào)p53和p21表達，下調(diào)CDK1表達，影響腫瘤細胞的增殖周期。因此，CRC的惡性轉(zhuǎn)化誘導(dǎo)的RPS15A過表達可能通過p53信號通路起作用。

3.2Akt信號通路 對胃癌信號通路的研究發(fā)現(xiàn)，RPS15A通過Akt/IKK-β信號軸激活NF-κB途徑，從而促進EMT和胃癌轉(zhuǎn)移；RPS15A通過誘導(dǎo)p65 NF-κB亞基的核易位和磷酸化激活NF-κB報告基因和上調(diào)NF-κB信號通路的靶基因，進而激活NF-κB信號通路；敲低RPS15A則抑制了胃癌細胞中Akt/IKK-β信號軸；Akt抑制劑LY294002和IKK抑制劑Bay117082均可中和RPS15A過表達誘導(dǎo)的p65和磷酸化p65的核易位，進而明確了RPS15A在Akt/IKK-β/NF-κB信號通路中的調(diào)控作用[2]。在肝癌的研究中，RPS15A可以激活A(yù)kt途徑并促進腫瘤微環(huán)境中的血管生成[22]。在腦膠質(zhì)母細胞瘤中，RPS15A表達減少可明顯抑制Akt信號通路的活化[6]。

由此可見，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中，Akt信號通路起到了促癌作用，RPS15A高表達可明顯激活A(yù)kt信號通路，從而促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展；且Akt信號通路抑制劑可中和RPS15A的過表達效應(yīng)。故推測，可通過抑制RPS15A過表達抑制相關(guān)信號通路的激活，從而延緩甚至阻滯腫瘤細胞的生長及遷移。

3.3Wnt信號通路 Wnt信號控制著細胞胚胎發(fā)育和成熟后的重要過程，因此Wnt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的任何環(huán)節(jié)失調(diào)均可能導(dǎo)致多種病理變化，包括惡性腫瘤[23]。經(jīng)典Wnt/β聯(lián)蛋白(β-catenin)途徑通過激活β-catenin/T細胞因子復(fù)合物調(diào)節(jié)靶基因，進而調(diào)節(jié)細胞腫瘤細胞的增殖、分化、轉(zhuǎn)移和凋亡等過程，研究較多的非經(jīng)典Wnt途徑主要為Wnt5a途徑，其主要作用以調(diào)節(jié)腫瘤細胞的增殖及侵襲為主[24-26]。

在非小細胞肺癌中，RPS15A為miR-147b的靶基因，miR-147b過表達通過靶向RPS15A抑制Wnt/β-catenin信號傳導(dǎo)的激活，且RPS15A過表達可部分逆轉(zhuǎn)miR-147b介導(dǎo)的非小細胞肺癌細胞的抗腫瘤作用[5]?？梢?，miR-147b可通過抑制RPS15A誘導(dǎo)的Wnt/β-catenin信號傳導(dǎo)來抑制非小細胞肺癌細胞的增殖和侵襲，提示miR-147b/RPS15A/Wnt/β-catenin軸是非小細胞肺癌惡性進展中的重要調(diào)控機制之一。RPS15A為miR-519d-3p的靶基因，Liang等[12]對胰腺癌的研究亦顯示，miR-519d-3p在胰腺癌中對RPS15A的調(diào)控與miR-147b在肺癌中對RPS15A的調(diào)控類似。值得注意的是，miR-519d-3p對RPS15A表達調(diào)控的抑制和RPS15A的敲低均可抑制與Wnt/β-catenin信號傳導(dǎo)相關(guān)的胰腺癌細胞的增殖。因此，miR-519d-3p/RPS15A/Wnt/β-catenin調(diào)控軸在胰腺癌的進展中同樣起著關(guān)鍵作用。

長鏈非編碼RNA膀胱癌相關(guān)轉(zhuǎn)錄本1(bladder cancer associated transcript 1，BLACAT1)在子宮頸癌和肺癌中發(fā)揮致癌作用[27]。Yang等[28]的體內(nèi)和體外研究證明,BLACAT1敲低和miR-519d-3p過表達可以抑制卵巢癌細胞的增殖、遷移和侵襲；且BLACAT1的敲低足以下調(diào)RPS15A和細胞核β-catenin的表達，但不會引起細胞質(zhì)β-catenin的明顯表達。由于RPS15A是miRNA-519d-3p的靶基因，故可通過敲低BLACAT1基因調(diào)控miR-519d-3p/RPS15A/Wnt/β-catenin軸，以抑制卵巢癌進展。在肝癌中，RPS15A通過增強HCC細胞中Wnt/β-catenin介導(dǎo)的成纖維細胞生長因子18的表達來調(diào)節(jié)信號傳導(dǎo)，血管內(nèi)皮細胞在成纖維細胞生長因子18刺激后獲得高反應(yīng)性，而促進HCC中的血管生成[22,29-30]。成纖維細胞生長因子18通過與內(nèi)皮細胞上的成纖維細胞生長因子受體3結(jié)合激活A(yù)kt和胞外信號調(diào)節(jié)激酶途徑并促進腫瘤微環(huán)境中的血管生成。體內(nèi)試驗證實，抑制HCC異種移植物中RPS15A的表達可顯著抑制腫瘤生長及腫瘤血管生成[22]。由此可見，Wnt信號通路在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中具有舉足輕重的作用，而RPS15A主要作為靶基因介導(dǎo)經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路，以調(diào)控腫瘤的發(fā)生及發(fā)展。

4 RPS15A在腫瘤中的表達及診治中的價值

目前常用的腫瘤標(biāo)志物(癌胚抗原、甲胎蛋白、前列腺特異性抗原、腫瘤壞死因子等)診斷腫瘤的敏感性和特異性有限，因此尋找早期診斷腫瘤并指導(dǎo)臨床治療和預(yù)后評估的因子尤為重要。RP可通過細胞外分泌功能進入血液，且血清RNA檢測作為腫瘤生物標(biāo)志物的應(yīng)用具有巨大潛力[31-32]。血清腫瘤標(biāo)志物檢測作為無創(chuàng)檢查的重要組成部分逐漸受到關(guān)注，并作為重要的腫瘤診斷、疾病檢測工具。有研究顯示，通過檢測血清RPMPS-1/S27的表達水平可對多種腫瘤進行有效的早期診斷，從而進行早期干預(yù)及治療[33]。RPL19已被證明是前列腺癌可靠的生物學(xué)標(biāo)志物[34]。通過檢測血清中與RP靶向結(jié)合的miR-182-5p的表達，可有效預(yù)測前列腺癌轉(zhuǎn)移的發(fā)生[35]。

近年來，在精準(zhǔn)治療理念的引導(dǎo)下，腫瘤的靶向治療受到廣泛關(guān)注，其高效性和低毒性等特點給腫瘤的治療帶來新希望。RPS15A為腫瘤的靶向治療提供新靶點，還可為腫瘤的早期診斷及預(yù)后評估提供新方法。在胃癌和乳腺癌中，RPS15A的表達與腫瘤大小和TNM分期有關(guān)；與正常胃黏膜相比，胃癌組織中RPS15A的表達顯著上調(diào)，且RPS15A的表達水平與TNM分期、腫瘤大小、分化、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移以及患者生存率密切相關(guān)[2-3]。

RPS15A是腫瘤的潛在治療靶點，Shi等[36]發(fā)現(xiàn)，RPS15A可能是葡萄膜黑色素瘤的治療靶標(biāo)或診斷基因。miR-519d-3p是腫瘤抑制miRNA家族中的一員，RPS15A是miR-519d-3p的靶基因，且miR-591d-3p的表達與RPS15A的表達呈負相關(guān)，RPS15A通過miR-519d-3p/RPS15A/Wnt/β-catenin信號通路調(diào)控胰腺癌進展，可見RPS15A可能作為治療胰腺癌的潛在靶標(biāo)[12]。Zheng等[37]發(fā)現(xiàn)，RPS15A為CRC細胞中miR-29a-3p的直接靶基因，因此miR-29a-3p可能通過靶向RPS15A抑制CRC細胞的功能，同時miR-29a-3p過表達顯著下調(diào)CDK4、細胞周期蛋白D1、Bcl-2相關(guān)X蛋白的表達，上調(diào)p21和Bcl-2的表達水平，從而影響腫瘤細胞的增殖和凋亡，故可預(yù)測RPS15A在CRC治療中的潛在價值。肝癌細胞與內(nèi)皮細胞的共培養(yǎng)實驗表明，誘導(dǎo)Huh7細胞過表達RPS15A后，內(nèi)皮細胞的血管生成能力以旁分泌方式增強；在HepG2細胞中敲除RPS15A則產(chǎn)生相反的效果，該機制在肝癌的抗血管治療中起重要作用[22]。

RPS15A的高表達與腫瘤的不良預(yù)后密切相關(guān)，Guo等[22]對110例肝癌患者癌灶和癌旁組織中RPS15A表達的評估顯示，肝癌中RPS15A過表達與較差的生存率相關(guān)。Chen等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，CRC組織中高表達RPS15A與患者年齡、術(shù)前新輔助治療、pN分期和遠處轉(zhuǎn)移有關(guān)；Cox單因素和多因素風(fēng)險回歸分析顯示，RPS15A高表達導(dǎo)致CRC患者總生存率降低，表明RPS15A表達增強是CRC患者預(yù)后的獨立危險因素。敲低RPS15A可上調(diào)p53和p21表達，下調(diào)CDK1表達，可見RPS15A是一種新的單變量預(yù)后因子，可用于評估CRC患者的預(yù)后。

RPS15A基因在腫瘤進展中起關(guān)鍵調(diào)控作用，可作為腫瘤治療的潛在靶標(biāo)。特異性敲低RPS15A基因可明顯抑制腫瘤(肝癌、肺癌、乳腺癌、胰腺癌、骨肉瘤、膠質(zhì)母細胞瘤、急性髓系白血病等)細胞增殖，誘導(dǎo)細胞周期停滯和凋亡。某些腫瘤患者的血清中可檢測到RP，且RPS15A在多種腫瘤組織及細胞中過表達，其在腫瘤組織中的表達水平明顯高于癌旁組織，對腫瘤的早期診斷及預(yù)后評估具有重要意義。

5 小 結(jié)

RPS15A作為新型致癌基因，可調(diào)節(jié)許多腫瘤細胞的生物學(xué)功能，其表達水平與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，但RPS15A基因在腫瘤細胞生物學(xué)功能的調(diào)節(jié)中還有很多具體的調(diào)節(jié)機制需要探究，進一步明確RPS15A基因與腫瘤細胞調(diào)節(jié)的關(guān)系有助于抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展。另外，在RPS15A基因介導(dǎo)RPS15A蛋白表達參與的腫瘤相關(guān)信號通路的調(diào)控中，RPS15A蛋白可作為上游或下游靶點調(diào)控信號通路，并通過p53、Akt、Wnt信號通路調(diào)控腫瘤的生長和侵襲轉(zhuǎn)移，但其具體分子機制仍有待深入研究。目前，一些RP可作為早期診斷腫瘤的血清生物學(xué)標(biāo)志物，但RPS15A蛋白作為血清標(biāo)志物的研究尚無定論。未來，RPS15A有望成為腫瘤診療的新靶點。