血清和糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)蛋白激酶3 與腫瘤發(fā)生發(fā)展關(guān)系的研究進展

馮少青, 孟 峻

（1. 內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)臨床檢驗診斷教研室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010059；2. 內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院檢驗科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050）

血清和糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)蛋白激酶（serum and glucocorticoid-induced protein kinase， SGK） 于1993年被確定為一種迅速活化的早期基因，當(dāng)細胞暴露于血清或糖皮質(zhì)激素，或者同時暴露于二者時，其mRNA 水平在30 min 內(nèi)快速上升。隨后，多種激動劑通過不同信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，在細胞和組織中誘導(dǎo)SGK 基因轉(zhuǎn)錄［1］。SGK 分為SGK1、SGK2 和SGK33 種亞型，其中SGK3 在哺乳動物的幾乎所有組織中均能被檢測到。SGK3 與蛋白激酶B（protein kinase B，PKB/AKT）等第二信使蛋白具有極高同源性，其在真核生物體內(nèi)廣泛參與基因快速轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)和細胞內(nèi)定位調(diào)節(jié)，是細胞內(nèi)多種信號的交匯點，因此與多種疾病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)［2-3］。目前通過對非洲爪蟾、海星和小鼠等多種真核生物的研究，證實了SGK3 是細胞磷酸化級聯(lián)反應(yīng)的功能節(jié)點，調(diào)控細胞周期、細胞增殖、細胞凋亡和離子通道等功能［4-6］。已有研究［7-8］表明：SGK3 在多種腫瘤組織中呈高水平表達，在肝癌、乳腺癌和前列腺癌等腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，并可作為多種腫瘤的潛在標(biāo)志物和治療靶點。然而在抗癌治療中，SGK3 會獨立于Ⅰ類PI3K 及AKT 組成一個通路，影響PI3K 通路在細胞中的信號傳導(dǎo)，此通路可導(dǎo)致化療耐藥性的發(fā)生，但是目前對其表達調(diào)控的了解不甚全面。本文作者針對SGK3 的結(jié)構(gòu)、作用機制及其對多種腫瘤發(fā)生發(fā)展過程的影響進行綜述。

1 SGK3 的結(jié)構(gòu)和作用機制

1.1 SGK3 的結(jié)構(gòu)SGK3 有3 個結(jié)構(gòu)域：N 端可變結(jié)構(gòu)域、催化結(jié)構(gòu)域和C 端疏水結(jié)構(gòu)域［1］。催化結(jié)構(gòu)域和C 端疏水結(jié)構(gòu)域又可稱為激酶結(jié)構(gòu)域，SGK3 激酶結(jié)構(gòu)域的序列與AKT 的序列高度相似，并且SGK3 和AKT 均在PI3K 信號通路的下游被激活， 兩者均受磷酸肌醇依賴性蛋白激酶1（phosphoinositide dependent protein kinase 1，PDK1）等調(diào)節(jié)［9］。人類SGK3 已被證實位于染色體8q13.1，可在體內(nèi)多種組織中表達并且參與細胞生長和分裂等生理過程［10］。但是SGK3 的完全激活需要2 個位點的磷酸化：催化結(jié)構(gòu)域激活環(huán)上的一個Thr 殘基和C 端疏水結(jié)構(gòu)域上的一個Ser 殘基，其中Thr 殘基由PDK1 磷酸化，Ser 殘基則由哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin， mTOR） 復(fù) 合 物2 磷 酸 化［11］。SGK3不同于其他2 種SGK 亞型及AKT 家族，其N 端有一個PX 結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域在激活蛋白激酶時發(fā)揮重要作用，并且負責(zé)將SGK3 靶向于囊泡樣結(jié)構(gòu)和內(nèi)體隔室［12-13］。

1.2 SGK3 的激活 機制SGK3 是 唯 一 具 有N 端PX 結(jié)構(gòu)域的SGK 亞型，由核內(nèi)體的Ⅲ類PI3K（hVPS34）生成，其與PIP3 具有高親和力和相互特異性［14］。SGK3 在正常細胞進程和病理反應(yīng)過程中均發(fā)揮重要作用，影響PI3K 通路在細胞中的信號 傳 導(dǎo)［15］。SGK3 可 以 依 賴PI3K/AKT 信 號 通 路調(diào)控腫瘤細胞進程，也可以通過獨立于PI3K/AKT信號的hVPS34-SGK3 通路在腫瘤細胞的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮作用［3］。

PI3K/AKT 信號通路：在正常組織中，PI3K/PDK1/SGK3 通路受抑瘤蛋白磷酸酶和緊張素同源物負調(diào)控；而在腫瘤中異常調(diào)控，其可通過促進細胞異常生長和轉(zhuǎn)化來驅(qū)動腫瘤的發(fā)生發(fā)展［3，14］。在生長因子和致癌突變等信號的作用下，PI3K 被迅速激活，進一步催化PIP3 的第二信使形成。PIP3與蛋白激酶的底物蛋白同源域（如PDK1） 結(jié)合，并將其激活。PDK1 進而磷酸化并激活A(yù)KT 和SGK3 等蛋白激酶，從而介導(dǎo)細胞的存活和生長等多種重要的生理功能。SGK3 與AKT 具有相似的底物特異性，因此SGK3 也調(diào)節(jié)與AKT 激酶類似的細胞過程，包括細胞增殖和存活。SGK3 可作為PI3K 的下游靶點被PDK1 磷酸化，并且可以通過在胞漿和胞核間穿梭來調(diào)控細胞的增殖、分化及凋亡［5，16］。鑒 于PI3K/PIP3/PDK1/SGK3 信 號 通 路在腫瘤中經(jīng)常處于失調(diào)狀態(tài)，以及這一通路在調(diào)控細胞生長、增殖和存活等過程中發(fā)揮的關(guān)鍵作用，使得SGK3 成為重要的研究因子。

hVPS34-SGK3 信號通路：BAGO 等［17］通過探索使癌細胞耐受PI3K 或AKT 抑制劑機制的研究時發(fā)現(xiàn)：在持續(xù)抑制Ⅰ類PI3K 或者缺乏AKT 活性的細胞中，SGK3 被hVps34 脂質(zhì)激酶特異性激活，促使核內(nèi)體膜產(chǎn)生PIP3，生成的PIP3 與SGK3 的PX 結(jié)合域結(jié)合，促使PDK1 被磷酸化后激活。當(dāng)PI3K/AKT 信號通路被長期抑制時，SGK3 可以通過磷酸化結(jié)節(jié)硬化復(fù)合蛋白2 （tuberous sclerosis complex 2，TSC2） 來替代AKT 激活哺乳動物雷帕霉素靶蛋白C1 （mammalian target of rapamycin C1， mTORC1）。 TSC2 磷 酸 化 及 由 此 產(chǎn) 生 的SGK3 和mTORC1 激活可組成一個與Ⅰ類PI3K 及AKT 無關(guān)的hVPS34-SGK3 通路，此通路可導(dǎo)致化療耐藥性的發(fā)生。SGK3 已被認為可以獨立于AKT在人類癌癥中發(fā)揮關(guān)鍵作用，但是目前對其表達調(diào)控的了解不甚全面［18-19］。

2 SGK3 在惡性腫瘤中的作用

2.1 SGK3 在肝癌中的作用肝癌是導(dǎo)致肝硬化等多種慢性肝臟疾病患者死亡的主要原因。在腫瘤中存在一種增加腫瘤發(fā)生概率和增強腫瘤自我更新能力的細胞群體，稱為腫瘤干細胞（cancer stem cell， CSCs），并且其對化療藥物具有高度的耐藥性。肝癌復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的主要原因是CSCs 的持續(xù)存在，雖然CSCs 可以在肝癌細胞中被識別，但由于其產(chǎn)生和擴增的具體調(diào)控機制尚不清楚，因此不能被有效地根除［20］。在肝癌中，SGK3 的擴增和過表達較AKT 的擴增和過表達更頻繁，提示SGK3 在肝癌中可能具有更重要的意義。PI3K 通路被認為是腫瘤的標(biāo)志，但是PI3K 通路靶向治療在抗腫瘤實驗中的測試結(jié)果并不令人滿意，這與其下游因子SGK3 的 作 用 有 密 切 關(guān) 系［21］。已 有 研 究［22］表 明：SGK3 在激素的刺激下，會通過PI3K/PDK1 信號途徑被激活，引起pH 值升高以及細胞周期蛋白B（Cyclin B） 和細胞周期依賴性蛋白激酶1（cyclin dependent kinase 1， CDK1）復(fù)合物被激活，進而使細胞恢復(fù)減數(shù)分裂。

研究［23］顯示：SGK3 對肝癌細胞的侵襲潛能具有調(diào)節(jié)作用，其可以促進肝癌上皮細胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）并降低肝癌細胞中β-連環(huán)蛋白（β-catenin）的磷酸化依賴性降解。SGK3 在miR-155 的刺激下，靶向和抑制PI3K/AKT 信號途徑的負調(diào)節(jié)因子PIK3R1（P85α） 的表達，進而消除EMT 對PI3K/AKT 信號的抑制作用。CAO 等［24］發(fā)現(xiàn)：SGK3 在肝癌發(fā)生過程中介導(dǎo)PIK3CA 螺旋域突變（激活PI3K 的α催化亞基突變）的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。在缺乏AKT 活性的PIK3CA 突變的肝癌患者中，SGK3 作為主要的PDPK1 下游效應(yīng)因子驅(qū)動腫瘤細胞生存。在此基礎(chǔ)上，有研究［25-27］進一步探討了SGK3 在CSCs 中的作用及其機制，發(fā)現(xiàn)SGK3 在CSCs 中被優(yōu)先激活， 并通過抑制SGK3/糖原合成酶激酶-3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）/β-catenin信號通路介導(dǎo)的CSCs 中β-catenin 的降解，使βcatenin 累積，進而促進CSCs 的增殖。另外，用PI3K 抑制劑長期治療肝癌可導(dǎo)致SGK3 的激活和肝腫瘤CSCs 的生長，而聯(lián)合使用PIK3C3 和PI3K抑制劑可以最大程度地抑制小鼠肝腫瘤CSCs 增殖。此外，抑制hVps34 可阻斷SGK3 活性，抑制肝腫瘤CSCs 增殖。因此，有效抑制SGK3 信號通路可能有助于清除肝臟CSCs。

綜上所述，在肝腫瘤治療中，延長Ⅰ類PI3K抑制可通過增強SGK3 依賴的β-catenin 的穩(wěn)定進而促進肝腫瘤CSCs 增殖，而有效抑制SGK3 信號通路可能有助于消除肝腫瘤CSCs 并為PI3K 通路靶向肝癌治療提供方向。另有研究［28］顯示：miR-144-3p 可通過PI3K/SGK/mTOR 通路靶向調(diào)控SGK3 抑 制PI3K 下 游 信 號mTOR/VEGFR2 的 激活，進而抑制肝腫瘤生長和血管生成。這些發(fā)現(xiàn)初步揭示了SGK3 在肝癌中的作用，并為肝癌治療提供新方向。

2.2 SGK3 在乳腺癌中的作用約70%的乳腺癌患 者 會 表 達 雌 激 素 受 體α （estrogen receptor α，ERα）， 芳 香 化 酶 抑 制 劑（aromatase inhibitors，AIs） 是臨床中治療ERα 陽性乳腺癌的一線藥物。但許多患者在治療過程中產(chǎn)生了AIs 的耐藥性。研究［29］表明：SGK3 在乳腺癌中通過維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)，從而調(diào)控ERα 信號通路，并驅(qū)動獲得性AI 抵抗。 SGK3 通過替代喪失活性的AKT， 啟動mTORC1 等信號恢復(fù)增殖通路，在介導(dǎo)乳腺癌細胞對Ⅰ類PI3K 或AKT 抑制劑的耐藥中發(fā)揮關(guān)鍵作用。SGK 和AKT 異構(gòu)體通過磷酸化位于RXRXX（T/S）底物識別基序列中的Ser/Thr 殘基上大量重疊的底物來調(diào)節(jié)細胞進程［17］。另外，有研究［30］顯示：在異種移植模型中，AKT 和SGK3 蛋白激酶抑制劑的聯(lián)合作用比單獨使用AKT 抑制劑可以更明顯地抑制乳腺癌細胞擴增。上述實驗結(jié)果支持了靶向SGK3 作為對抗腫瘤治療中PI3K/AKT 抑制耐藥的一種治療策略的觀點。研究［31］表明：在乳腺癌細胞中，過表達SGK3 可誘導(dǎo)糖原合酶激酶3（glycogen synthase kinase 3，GSK3）的磷酸化，增強凋亡和侵襲相關(guān)基因及蛋白，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生和侵襲。

WANG 等［32］利用MCF-7 乳腺癌細胞系模型證明SGK3 是雌二醇（estradiol， E2） 依賴基因，并且是ER 陽性乳腺癌細胞中雌激素或雄激素受體的轉(zhuǎn)錄靶點。為了進一步探討ER 對SGK3 的調(diào)控，XU 等［33］檢 測 了MCF-7 細 胞 中SGK3 mRNA 和 蛋白的表達，發(fā)現(xiàn)SGK3 可以正向調(diào)控ER 轉(zhuǎn)錄激活。其進一步利用Oncomine 數(shù)據(jù)庫中乳腺癌微陣列研究的數(shù)據(jù)并結(jié)合臨床中多例原發(fā)浸潤性乳腺癌SGK3 的表達情況，發(fā)現(xiàn)SGK3 的表達與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)狀態(tài)顯著相關(guān)。另有研究［34］顯示：SGK3 作用于下游蛋白分子TSC2 進而激活mTORC1。SGK3 可能通過激活mTORC1 信號通路和增強Cap 依賴性轉(zhuǎn)變來發(fā)揮其對乳腺癌細胞的促增殖作用。對SGK3在乳腺癌細胞中介導(dǎo)的信號通路進行更深入的研究，會更好地了解不同類型乳腺癌的復(fù)雜特性。

2.3 SGK3 在前列腺癌中的作用雄激素和PI3K信號的相互反饋調(diào)節(jié)在雄激素受體（androgen receptor， AR） 陽 性 前 列 腺 癌 （prostatic carcinoma，PCa）細胞增殖過程中起著至關(guān)重要的作用，但其作用機制尚未完全清楚。SGK3 是PI3K的下游激酶，雄激素治療后其表達水平升高［35］?；诖?，有研究［36］對SGK3 進行了更深入的探索，發(fā)現(xiàn)在SGK3 位點上有一個AR 結(jié)合區(qū)域，該區(qū)域使SGK3 啟動子具有雄激素反應(yīng)性，雄激素二氫睪酮（dihydrotestosterone， DHT） 通 過AR 上 調(diào)SGK3 的表達。在功能上，敲低SGK3 的表達會抑制G1至S 期PCa 細胞周期的進程，從而明顯降低癌細胞的增殖。另外，SGK3 可以激活p70S6 激酶（p70S6K），促進Cyclin D1 水平的增加。此外，還發(fā)現(xiàn)雄激素/ AR 依賴性SGK3 的表達需要ER（ERα 和ERβ）。ER 的 缺 失 阻 斷 了DHT 誘 導(dǎo) 的SGK3 的表達。綜上所述，在雄激素所誘導(dǎo)的PCa細胞增殖過程中，SGK3 是AR 的直接靶點，其表達是由雄激素DHT 誘導(dǎo)的，并且提供了由AR/SGK3/p70S6K/Cyclin D1 通路介導(dǎo)PCa 細胞增殖的新機制。

PCa 早期主要受雄激素調(diào)控，因此雄激素剝奪治療已成為臨床常規(guī)治療。然而，10%～20%的患者會產(chǎn)生激素治療耐藥，并進展為去勢抵抗性前列腺 癌 （castration-resistant prostatic carcinoma，CRPC）。研究［37］表明：當(dāng)AR 活性降低或不存在時，PI3K 信號足以維持CRPC 的生存。損耗PI3K的下游因子PDPK1 會減少SGK3 的磷酸化，但對AKT 的磷酸化無影響，即PDPK1 是通過SGK3 信號通路介導(dǎo)PCa 細胞的存活，而不依賴于AKT 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。同時SGK3 可以替代AKT 激活mTORC1，而mTORC1 又與PCa 中的多西紫杉醇耐藥有關(guān)，故SGK3 與PCa 激素治療中發(fā)生的耐藥現(xiàn)象有關(guān)［38］。然而，在前列腺淋巴結(jié)癌細胞中，SGK3 與AKT 是否以相同的機制來激活mTORC1/p70S6K信號尚不清楚［36］。

2.4 SGK3 在其他腫瘤中的作用SGK3 在肝細胞癌等各種癌癥中異?；钴S，特別是在含有PIK3CA突變的癌癥中。并且已經(jīng)證實PIK3CA 突變在人類多形性膠質(zhì)母細胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM） 中 常 見［39］。LIU 等［40］發(fā) 現(xiàn)：在GBM 中miR-212-3p 表達明顯下調(diào)，并與SGK3 呈負相關(guān)關(guān)系。miR-212-3p 可以直接與SGK3 的3′ UTR 結(jié)合，抑制其mRNA 和蛋白在GBM 細胞中的表達。沉默SGK3 或過表達miR-212-3p 均會降低GBM 細胞的活力，而過表達SGK3 可抑制miR-212-3p 誘導(dǎo)的GBM 細胞增殖。上述結(jié)果表明miR-212-3p 通過直接靶向SGK3 抑制GBM 細胞的增殖，為靶向miR-212-3p/SGK3 軸治療GBM 提供了新思路。研究［41］發(fā)現(xiàn)：miR-212-3p/SGK3 軸在調(diào)節(jié)骨肉瘤（osteosarcoma， OS）細胞的遷移和侵襲中也發(fā)揮作用，下調(diào)SGK3會抑制OS細胞的生長。miR-212-3p的直接靶點長鏈非編碼RNA （long non-coding RNA， LncRNA） 上的核仁小RNA 宿主基因5（small nucleolar RNA host gene 5，SNHG5） 可以調(diào)控OS 的增殖和克隆形成，其可能機制在于LncRNA SNHG5 可以黏附于miR-212-3p，進而抑制miR-212-3p/SGK3 通路的信號傳導(dǎo)。敲除SGK3基因可通過調(diào)控EMT 過程來抑制OS 細胞的遷移和侵襲。

生物信息學(xué)分析以及相關(guān)實驗研究［42］顯示：SGK3 也 是miR-376a 的 直 接 靶 點。miR-376a 直 接與SGK3 上3′UTR 的結(jié)合位點結(jié)合，進而發(fā)揮其對腎癌細胞增殖、遷移和侵襲的抑制作用。研究［43］顯 示：SGK3 基 因 上rs77572541、rs11994200 和rs781583303 個位點的單核苷酸多態(tài)性與鼻咽癌發(fā)生風(fēng)險顯著相關(guān)，且在鼻咽癌組織中呈高水平表達，證明SGK3 的高表達與罹患鼻咽癌的風(fēng)險顯著相關(guān)。

3 SGK3 抑制劑研究進展

由于AKT 與SGK3 的序列具有高度同源性，因此尚未研制出特異性的抑制劑。針對這一問題，MALIK 等［44］利用磷酸化蛋白組學(xué)篩選，鑒定出4 種SGK3 激酶特異性磷酸化核內(nèi)體蛋白，即STX7 （Ser126） 和STX12 （Ser139）、 RFIP4（Ser527） 和WDR44 （Ser346）。其中，STX7 和STX12 為首個體內(nèi)SGK3 選擇性底物，在IGF1 刺激下，SGK3 通過PI3K 和Ⅲ類途徑被激活，并磷酸化其選擇性底物STX7 和STX12；而RFIP4 和WDR44 僅是被SGK3 優(yōu)先磷酸化。由于上述蛋白的磷酸化位點上有n+1 個殘基，不利于AKT 的磷酸化，導(dǎo)致其被AKT 磷酸化的效率低下，但可以被SGK3 高效磷酸化。未來對STX7/STX12 等SGK3 底物的磷酸化的進一步監(jiān)測，有助于發(fā)現(xiàn)可以測定SGK3 活性的生物標(biāo)志物，并且?guī)椭R別SGK3 增殖驅(qū)動的腫瘤。推測受SGK3 增殖驅(qū)動的腫瘤會對AKT 抑制因子產(chǎn)生耐藥性，可能是通過hVPS34-SGK3 信號通路發(fā)揮作用而導(dǎo)致，因此，采用以SGK3 為靶點的策略可以更好地對這類耐藥腫瘤進行治療。

4 小 結(jié)

SGK3 是細胞信號傳導(dǎo)通路和細胞磷酸化級聯(lián)反應(yīng)的功能交匯點，廣泛參與細胞增殖、存活和凋亡等多種基礎(chǔ)細胞過程的信號傳導(dǎo)。PI3K 信號通路在腫瘤中的重要作用已被廣泛證實，然而SGK3會使抗癌治療的患者對PI3K 通路介導(dǎo)的藥物產(chǎn)生耐藥性，阻礙癌癥的治療。SGK3 既可以依賴于PI3K 信號通路參與調(diào)控腫瘤的發(fā)生發(fā)展，又可以不依賴于AKT 導(dǎo)致腫瘤的增殖和惡性轉(zhuǎn)化，但具體調(diào)控機制尚未明確。特別是考慮到SGK3 與AKT 在結(jié)構(gòu)和底物上的高度相似性，使得SGK3可能為腫瘤的靶向治療提供一種新途徑。