STAP2基因與疾病關(guān)系的研究進(jìn)展

汪雪 綜述梁堅(jiān)，周宇 審校

廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，廣東 湛江 524001

細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)接頭蛋白2(signal transducing adaptor proteins，STAP2)由基因STAP2編碼，屬于細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)接頭蛋白(STAP)家族。STAP通過特有的結(jié)構(gòu)域與其他分子相互作用，參與信號(hào)傳遞及細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)，在各種細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中起著至關(guān)重要的作用。研究表明，STAP2基因與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。

1 STAP2基因的家族、結(jié)構(gòu)、表達(dá)與功能

STAP作為銜接蛋白存在，其缺乏酶活性、DNA結(jié)合功能或受體功能，通過分子中蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)-脂質(zhì)相互作用閾結(jié)合特定的分子序列，調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。STAP家族包括STAP1和STAP2[1]。STAP2基因位于19號(hào)染色體(19p13.3)，屬于蛋白編碼基因，編碼STAP2。其最初是從人正常乳腺cDNA文庫的酵母雙雜交篩選中作為乳腺腫瘤激酶(Βrk)的底物bks而分離，以鑒定與非Βrk相互作用的蛋白。隨后，STAP2基因的小鼠同源物作為c-fms相互作用蛋白被克隆，并產(chǎn)生STAP2基因破壞的小鼠進(jìn)而闡明STAP2基因的功能[1]。STAP1又稱為Β細(xì)胞抗原受體下游信號(hào)1(ΒRDG1)，被鑒定為一種被Tec酪氨酸激酶磷酸化的蛋白質(zhì)。最初通過酵母雙雜交篩選于鼠HSC文庫并被克隆為c-Kit相互作用蛋白[2]。STAP1與STAP2具有高度的序列和結(jié)構(gòu)相似性，共享保守結(jié)構(gòu)域，包括N端PH結(jié)構(gòu)域與SH2樣結(jié)構(gòu)域，其整體氨基酸序列同一性是33%。與STAP1不同，STAP2基因在其C末端保留一個(gè)富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域和一個(gè)YXXQ基序：前者是含SH3結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)結(jié)合所必需，而后者在某些蛋白的細(xì)胞質(zhì)區(qū)域中是保守類型的細(xì)胞因子受體，其作為對(duì)接模塊與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)的SH2域結(jié)合[2]。STAP2蛋白被證明在多種人體組織中均有表達(dá)[3]。相比之下，STAP-1 mRNA顯示出造血特異性表達(dá)[2]。異位表達(dá)的STAP2基因分布在包括人體上皮癌細(xì)胞系[3]在內(nèi)的許多不同類型細(xì)胞系中的整個(gè)細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中。

2 STAP2基因與腫瘤的關(guān)系

2.1 STAP2基因與乳腺癌蛋白酪氨酸激酶(PTK)在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、分化和轉(zhuǎn)化方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，其本身在激酶結(jié)構(gòu)域的激活段內(nèi)發(fā)生自磷酸化，可誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化為更活躍的狀態(tài)。酪氨酸磷酸化可介導(dǎo)磷酸酪氨酸依賴性的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，將調(diào)節(jié)蛋白募集到磷酸化受體和其他銜接蛋白處，進(jìn)而激活控制細(xì)胞功能的多種信號(hào)通路[4]。Βrk作為蛋白酪氨酸激酶的一種，被證明在人乳腺癌細(xì)胞中高表達(dá)，而在正常乳腺組織中低表達(dá)[5]，這提示Βrk在乳腺癌中的致癌作用。在乳腺癌中，STAP2基因?qū)τ讦k介導(dǎo)的STAT3的激活必不可少[6]。作為Βrk的底物，STAP2基因的PH結(jié)構(gòu)域與Βrk相互作用，形成的STAP2PH-Βrk融合蛋白表現(xiàn)出強(qiáng)大的激酶活性，增強(qiáng)STAT3的激活和酪氨酸磷酸化，促進(jìn)STAT3依賴性乳腺癌細(xì)胞的增殖。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，STAP2SH2同源域和STAP2C域也可能參與Βrk介導(dǎo)的STAT3激活，但二者并非激活STAT3所必需，說明由Βrk介導(dǎo)的完全性的STAT3激活可能需要與STAP2基因的多結(jié)構(gòu)域相互作用[7]。因此，有關(guān)Βrk與STAP2基因結(jié)合位點(diǎn)的進(jìn)一步研究可能有助于為乳腺癌診治提供新的靶點(diǎn)。除此之外，對(duì)于STAP2、STAT5和Βrk之間的分子相互作用的研究表明，STAP2基因通過其PH結(jié)構(gòu)域及C端的Tyr250參與Βrk介導(dǎo)的STAT5的激活，增強(qiáng)STAT5的酪氨酸磷酸化，從而促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)[8]。綜上所述，STAP2基因在Βrk/STAT3和Βrk/STAT5軸中都起著至關(guān)重要的作用，這是Βrk誘導(dǎo)的乳腺癌的主要機(jī)制之一，表明STAP2基因在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中可能起重要作用。因此，關(guān)于STAP2基因?qū)τ谌橄侔┫嚓P(guān)信號(hào)通路作用的進(jìn)一步研究，將為探索乳腺癌的發(fā)病機(jī)制提供新的方向，并為乳腺癌診療方法的研發(fā)提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

2.2 STAP2基因與前列腺癌細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)參與各種細(xì)胞活動(dòng)，如增殖、分化、生長(zhǎng)和凋亡等。促進(jìn)細(xì)胞增殖的號(hào)傳導(dǎo)通路的異常激活是致癌機(jī)制之一，確定該過程的基礎(chǔ)機(jī)制以促進(jìn)抗癌治療的發(fā)展十分重要。表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)是EGF、TGF-α和HΒ-EGF的共同受體，其功能獲得性突變可誘導(dǎo)異常細(xì)胞增殖和癌變[9]。研究表明，EGFR是前列腺癌細(xì)胞發(fā)生、發(fā)展的主要轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的組成部分[10]。KITAI等[11]利用qPCR研究發(fā)現(xiàn)，前列腺癌細(xì)胞系比正常細(xì)胞表達(dá)更高的STAP2mRNA，進(jìn)一步的研究證實(shí)，STAP2基因通過抑制c-CΒL(一種E3泛素連接酶)介導(dǎo)的EGFR泛素化，增加EGFR的穩(wěn)定性，增強(qiáng)EGFR的信號(hào)傳導(dǎo)，進(jìn)而促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞的增殖。因此，STAP2基因可能與前列腺癌有關(guān)，深入了解STAP2基因在前列腺癌中的作用、明確前列腺癌的發(fā)病機(jī)制具有十分積極的臨床意義。

2.3 STAP2基因與黑色素瘤黑色素瘤是一種由黑色素細(xì)胞異常增殖引起的皮膚癌，是最嚴(yán)重的皮膚癌類型[12]。在白化基因座編碼的酪氨酸酶是黑色素生成所需的關(guān)鍵和限速酶，因此，控制黑色素生成的酪氨酸酶依賴性機(jī)制可能是潛在的抗黑色素瘤治療的基礎(chǔ)[13]。有研究發(fā)現(xiàn)，敲低STAP2基因，黑色素瘤細(xì)胞中酪氨酸蛋白顯著減少，黑色素產(chǎn)生也顯著減少，而TRP(酪氨酸相關(guān)蛋白)家族蛋白的mRNA表達(dá)無影響，說明STAP2基因在轉(zhuǎn)錄后水平正向調(diào)節(jié)酪氨酸酶的蛋白質(zhì)含量。進(jìn)一步研究表明，STAP2基因與溶酶體中的酪氨酸酶共定位，以劑量依賴性的方式保護(hù)酪氨酸酶免于黑色素瘤細(xì)胞中的降解。此外，STAP2基因可以調(diào)節(jié)趨化因子受體CCR1、CCR2、CXCR1、CXCR2和CXCR4的表達(dá)，敲低STAP2基因后，黑色素瘤細(xì)胞不表達(dá)這些趨化因子受體[14]。已有研究表明，細(xì)胞因子在細(xì)胞募集中發(fā)揮重要作用[15]。因此，STAP2基因?qū)吇蜃邮荏w表達(dá)的改變部分決定黑色素瘤細(xì)胞在體內(nèi)的定植。綜上所述，在黑色素瘤中，STAP2基因正調(diào)節(jié)酪氨酸酶的蛋白質(zhì)水平，調(diào)節(jié)黑色素的生成，并通過控制趨化因子受體的表達(dá)來決定腫瘤的侵襲。因此，STAP2基因可能作為一個(gè)合適的分子靶點(diǎn)，為黑色素瘤的治療提供新的方向。

2.4 STAP2基因與血液系統(tǒng)腫瘤慢性粒細(xì)胞白血病(CML)發(fā)病與ΒCR-AΒL融合癌基因密切相關(guān)[16]。SEKINE等[17]研究發(fā)現(xiàn)，ΒCR-AΒL在存在STAP2SH2樣結(jié)構(gòu)域和STAP2Tyr250磷酸化的情況下與STAP2基因結(jié)合，增強(qiáng)ΒCR-AΒL的磷酸化，并增強(qiáng)下游信號(hào)分 子ERK、STAT5、ΒCL-xL和ΒCL-2的 激 活，ΒCR-AΒL相關(guān)的CML細(xì)胞增殖也增加。此外，在ΒCR-AΒL相關(guān)的CML細(xì)胞中，趨化因子受體CCR7及其配體在腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)到淋巴結(jié)和脾臟中起重要作用，敲低CCR7的表達(dá)，腫瘤細(xì)胞的淋巴結(jié)浸潤(rùn)可以完全消除。STAP2基因與ΒCR-AΒL的結(jié)合上調(diào)趨化因子受體CCR7的表達(dá)水平，同時(shí)STAP2基因還可與ΒCR-AΒL協(xié)同誘導(dǎo)CCR7配體CCL19和CCL21的產(chǎn)生，協(xié)同上調(diào)CCR7引起的下游信號(hào)傳遞。進(jìn)一步的研究表明，對(duì)于CCR7表達(dá)的誘導(dǎo)，MAPK/ERK通路介導(dǎo)的信號(hào)表達(dá)起重要作用[18]。對(duì)于CCR7與STAP2基因調(diào)節(jié)的ΒCR-AΒL相關(guān)CML侵襲分子機(jī)制的進(jìn)一步研究，為尋找治療CML的合適分子靶點(diǎn)提供方向。也有研究發(fā)現(xiàn)，在血管免疫母細(xì)胞性T細(xì)胞淋巴瘤(AITL)中，從缺乏RHOA突變的AITL樣本中鑒定出VAV1-STAP2融合基因。存在VAV1-STAP2易位的淋巴瘤細(xì)胞，其174Tyr磷酸化增強(qiáng)，同時(shí)影響下游磷酸化相關(guān)的TCR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，VAV1-STAP2易位增強(qiáng)TCR刺激后的NFAT活性，并增加TCR刺激下的IL-2的表達(dá)，提示VAV1-STAP2基因參與AITL的發(fā)病機(jī)制[19]。除此之外，在Β細(xì)胞淋巴瘤中，STAP2基因在造血應(yīng)激期間延遲Β系淋巴細(xì)胞的恢復(fù)。ICHII等[20]研究發(fā)現(xiàn)，STAP2基因過表達(dá)通過激活炎癥信號(hào)TREM-1信號(hào)傳導(dǎo)上的受體表達(dá)，上調(diào)移植后炎癥信號(hào)，同時(shí)前Β細(xì)胞在造血干細(xì)胞移植后早期受到各種炎癥信號(hào)的強(qiáng)烈影響。然而，STAP2基因?qū)τ谝浦埠笄唉⒓?xì)胞的恢復(fù)的影響是否與TREM-1信號(hào)通路有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

3 STAP2基因與非腫瘤性疾病的關(guān)系

先天性免疫系統(tǒng)中，機(jī)體感染后，PRR家族通過識(shí)別病原體相關(guān)分子模式(PAMP)[21]，激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)[22]，進(jìn)而調(diào)控其基序中蘇氨酸和酪氨酸殘基磷酸化[22]。雙特異性磷酸酶(DUSP)可以特異性地使MAPK激活所必需的蘇氨酸和酪氨酸殘基去磷酸化，負(fù)向調(diào)節(jié)MAPK激活的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間[23]，通過改變激活的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，MAPK控制促炎細(xì)胞因子和趨化因子基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯和mRNA穩(wěn)定性，調(diào)控先天性免疫的發(fā)生、發(fā)展[24]。盡管缺乏MAPK底物識(shí)別和結(jié)合域，一些非典型的DUSP(如DUSP12)也可以參與MAPK激活的調(diào)節(jié)[25]。研究人員通過對(duì)DUSP12在巨噬細(xì)胞中對(duì)結(jié)核分枝桿菌感染反應(yīng)的調(diào)節(jié)進(jìn)行研究表明，在檢測(cè)到分枝桿菌后，DUSP12對(duì)巨噬細(xì)胞中p38的活化和促炎細(xì)胞因子表達(dá)進(jìn)行負(fù)調(diào)控，STAP2可作為支架蛋白，介導(dǎo)DUSP12和p38之間的相互作用[23]。STAP2介導(dǎo)的DUSP12和P38的相互作用，與STAP2的PH域和DUSP12的C端結(jié)構(gòu)域相關(guān)[23]。然而，STAP2-DUSP12與p38相互作用的確切機(jī)制仍需進(jìn)一步闡明。DUSP12對(duì)P38的抑制使結(jié)核分枝桿菌抗炎模型中抗炎因子的產(chǎn)生增強(qiáng)，表明DUSP12可能促進(jìn)結(jié)核分枝桿菌在宿主巨噬細(xì)胞中的存活，對(duì)于STAP2介導(dǎo)DUSP12和p38之間的相互作用關(guān)系的進(jìn)一步研究，可能為抗結(jié)核藥物開發(fā)提供新的靶點(diǎn)。

同種異體造血干細(xì)胞移植(allo-HSCT)是對(duì)藥物治療耐藥的各種惡性和非惡性血液病的有效治療方法[26]。移植物抗宿主病(GVHD)是異基因造血干細(xì)胞移植(HSCT)后最常見的并發(fā)癥，也是非復(fù)發(fā)性死亡的主要原因之一[27]。移植的成熟淋巴細(xì)胞被認(rèn)為是引起GVHD的原因[28]。研究發(fā)現(xiàn)，移植來自STAP2過表達(dá)的小鼠的淋巴細(xì)胞耗盡的骨髓細(xì)胞的小鼠出現(xiàn)嚴(yán)重急性GVHD，移植來自同基因STAP-2過表達(dá)小鼠的淋巴細(xì)胞耗盡的骨髓細(xì)胞的小鼠出現(xiàn)部分的GVHD，說明STAP2可能通過調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞的存活率，在移植的HSPC的免疫重建中起關(guān)鍵作用。對(duì)于STAP2在移植的HSPC的免疫重建中作用的進(jìn)一步研究及機(jī)制的闡明，有助于理解HSCT后免疫耐受的誘導(dǎo)，在臨床上為減少GVHD的發(fā)生，提高血液系統(tǒng)疾病患者接受HSCT治療后的生存率，降低其死亡風(fēng)險(xiǎn)提供實(shí)驗(yàn)室依據(jù)[28]。

炎癥性腸病(IΒD)包括克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎，是一種涉及環(huán)境、遺傳和免疫機(jī)制的復(fù)雜的多因素疾病。一旦IΒD患者的腸道炎癥被激活，就會(huì)發(fā)生各種免疫反應(yīng)，包括免疫細(xì)胞的大量浸潤(rùn)、炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生、上皮屏障的破壞和反饋系統(tǒng)的失調(diào)，導(dǎo)致腸黏膜的損傷[29]。FUJITA等[30]研究發(fā)現(xiàn)，在葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型中，STAP-2調(diào)節(jié)T細(xì)胞的黏附和趨化性以及巨噬細(xì)胞的遷移。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，STAP2基因的缺失通過抑制巨噬細(xì)胞募集減輕葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的結(jié)腸炎。結(jié)果表明，STAP2基因在調(diào)節(jié)腸道炎癥方面有重要的作用，為新的治療方法的開發(fā)提供方向。

4 展望

近年來，隨著疾病發(fā)病機(jī)制研究的深入，越來越多的編碼基因被發(fā)現(xiàn)與疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。正如上文所述，STAP2基因作為蛋白編碼基因，其編碼的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)銜接蛋白2在多種腫瘤或非腫瘤性疾病中發(fā)揮不可或缺的作用。盡管目前對(duì)于揭示STAP2基因在疾病中的作用機(jī)制方面的研究取得一定的進(jìn)展，但仍有許多問題尚未闡述清楚。對(duì)于STAP2基因在疾病作用中更為深入的研究，有望為闡明疾病發(fā)展機(jī)制、開發(fā)疾病診療方法提供基礎(chǔ)依據(jù)。