VPS35 在癌癥及神經(jīng)退行性疾病中的研究進(jìn)展

諶泰春 林惠玲 李文東 卓衛(wèi) 李淑蓮

（福建省廈門市湖里區(qū)婦幼保健院 廈門 361006）

空泡蛋白分選相關(guān)蛋白35（Vacuolar Protein Sorting-Associated Protein 35,VPS35）是逆轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的核心成分，早有研究發(fā)現(xiàn)此蛋白在神經(jīng)退行性疾病如帕金森病中起著重要作用[1]，近年又有新的研究表明此蛋白在肝癌、乳腺癌中也發(fā)揮著重要作用，VPS35 與人類疾病息息相關(guān)。目前，我們對VPS35 在阿爾茨海默病、帕金森病中作用的研究已經(jīng)有較多，但對它在癌癥中的作用機(jī)制了解有限，這或許是我們?nèi)蘸笱芯康囊粋€(gè)新方向，若能繼續(xù)深入探索，極有可能找到新的疾病診治突破口，給患者帶來福音，對人類的健康而言具有重大意義。本研究對VPS35 的了解來源于中國知網(wǎng)、萬方醫(yī)學(xué)網(wǎng)及PubMed，主要通過關(guān)鍵詞“VPS35”檢索來獲取相關(guān)信息。神經(jīng)退行性疾病指的是由神經(jīng)元和/或其髓鞘喪失導(dǎo)致，隨著時(shí)間推移開始惡化，出現(xiàn)功能障礙的一類疾病。阿爾茨海默病、帕金森病兩種疾病均屬于這一范疇，眾所周知，阿爾茨海默病和帕金森病無論是對患者的身心健康還是生活質(zhì)量都會帶來嚴(yán)重的影響。這兩種疾病的發(fā)病率不斷攀升，仍然缺乏治療此類疾病的方法。幸運(yùn)的是，早已有研究人員發(fā)現(xiàn)VPS35 與這兩種疾病密切相關(guān)。因此，對VPS35 的研究極有可能會給這類疾病的診斷、治療帶來新的希望。本研究對VPS35 在癌癥及神經(jīng)退行性疾病中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述?，F(xiàn)報(bào)道如下：

1 VPS35 結(jié)構(gòu)功能概述

VPS35 是逆轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的核心成分，它參與了從核內(nèi)體到質(zhì)膜或反式高爾基網(wǎng)絡(luò)的逆向轉(zhuǎn)運(yùn)，這種逆向轉(zhuǎn)運(yùn)作用能夠使蛋白受體在細(xì)胞中重復(fù)利用，以免其被運(yùn)送到溶酶體中降解[2]。逆轉(zhuǎn)錄酶復(fù)合物對神經(jīng)元的維持至關(guān)重要，VPS35 最初在酵母中被鑒定為反轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的成員，該復(fù)合物參與了蛋白質(zhì)的細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸。2018 年 Kovtun 等在《Nautre》報(bào)道稱，VPS35 在Retromer 運(yùn)輸?shù)鞍字邪l(fā)揮“轉(zhuǎn)運(yùn)核心”的功能，VPS35-VPS29-VPS26 形成聚合體，攜帶貨物蛋白在內(nèi)體-反面高爾基體管網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)運(yùn)、線粒體-過氧化物酶體轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)胞轉(zhuǎn)胞吞作用、細(xì)胞內(nèi)吞作用以及泛素化蛋白質(zhì)降解等諸多細(xì)胞生命活動(dòng)中發(fā)揮了重要作用。逆轉(zhuǎn)錄酶功能受損與人類神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)，其中主要包括了帕金森病和阿爾茨海默病。此外，VPS35 可與N-RAS 相互作用進(jìn)而促進(jìn)黑色素瘤細(xì)胞增殖，沉默VPS35 則可以通過使MAPK 信號失活來抑制黑色素瘤細(xì)胞的增殖[3～4]。不僅如此，還有學(xué)者指出VPS35 能通過調(diào)節(jié)裂變?nèi)诤蟿?dòng)力學(xué)和線粒體衍生囊泡（MDV）的運(yùn)輸來調(diào)節(jié)線粒體穩(wěn)態(tài)。VPS35 逆轉(zhuǎn)錄復(fù)合物分為兩個(gè)亞復(fù)合物：貨物選擇性復(fù)合物三聚體（CSC）和分選連接蛋白（SNX）二聚體。CSC 由 VPS26、VPS29 和VPS35 組成，負(fù)責(zé)與貨物蛋白質(zhì)的結(jié)合和分選。SNX二聚體由 SNX1、SNX2、SNX5、SNX6 和 SNX32 組成，是招募反轉(zhuǎn)錄酶到核內(nèi)體這一過程所必需的成分。

2 VPS35 與 WNT 信號通路

Wntless（WLS）蛋白是VPS35 的貨物蛋白，VPS35 從內(nèi)體將WLS 蛋白逆向轉(zhuǎn)運(yùn)至反面高爾基體進(jìn)行再循環(huán)利用，否則WLS 蛋白將會被溶酶體降解[5]。除此之外，WLS 也是 WNT 蛋白受體，WLS能將WNT 蛋白從高爾基體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜。逆轉(zhuǎn)錄復(fù)合物功能障礙與阿爾茨海默病、帕金森病等神經(jīng)退行性疾病以及各種發(fā)育過程都有關(guān)，其中包括了果蠅的翅膀和眼睛發(fā)育以及骨骼發(fā)育。在此背景下，逆轉(zhuǎn)錄酶復(fù)合物和WNT 信號通路的相互作用被廣泛研究。VPS35 與WNT 信號通路的作用機(jī)制表現(xiàn)為VPS35結(jié)合WLS 后將其從內(nèi)體運(yùn)輸?shù)椒疵娓郀柣w，繼而影響WNT 蛋白從高爾基體向細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)，是WNT 蛋白正常釋放和隨后激活WNT 信號通路所必需的。

3 VPS35 與帕金森病

位于16 號染色體上的VPS35 基因是第一個(gè)被人們用外顯子測序發(fā)現(xiàn)的帕金森病的致病基因，該基因編碼由796 個(gè)氨基酸組成VPS35 蛋白，幾乎在人體組織中廣泛表達(dá)[6]。該蛋白定位于內(nèi)體上，與其他外周膜蛋白組裝形成反轉(zhuǎn)錄體復(fù)合物。VPS35突變?nèi)绾握T導(dǎo)人類多巴胺能神經(jīng)元變性尚不清楚。由于反轉(zhuǎn)錄體復(fù)合物回收介導(dǎo)水解酶轉(zhuǎn)運(yùn)至溶酶體的受體，有人認(rèn)為VPS35 突變會導(dǎo)致溶酶體和自噬功能受損。最近的研究還表明，VPS35 和反轉(zhuǎn)錄體復(fù)合物影響線粒體穩(wěn)態(tài)，表明VPS35 突變會引起線粒體功能障礙。研究已經(jīng)確定了VPS35 在神經(jīng)傳遞中的關(guān)鍵作用，而其他研究報(bào)道了VPS35 與家族性帕金森病相關(guān)其他基因之間的相互作用，包括α-突觸核蛋白-PARKIN-LRRK2[7]。已有學(xué)者指明WNT信號通路在中腦多巴胺神經(jīng)元的發(fā)育中發(fā)揮著重要作用。WNT信號通路是由蛋白質(zhì)WNT 配體和膜蛋白受體結(jié)合而激發(fā)的一組多下游通道的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，經(jīng)此途徑，通過細(xì)胞表面受體胞內(nèi)段的活化過程將細(xì)胞外的信號傳遞到細(xì)胞內(nèi)。已有學(xué)者用帕金森病的動(dòng)物病理模型及患者的臨床治療中證實(shí)了這點(diǎn)。此外，線粒體功能障礙也是廣泛報(bào)道的帕金森病特征，VPS35 的突變會誘導(dǎo)線粒體斷裂和多巴胺神經(jīng)元死亡，突變的VPS35 還能與動(dòng)力相關(guān)蛋白（DLP1）相互作用進(jìn)而增強(qiáng)DLP1 復(fù)合物從線粒體到溶酶體的蛋白水解轉(zhuǎn)換、增加線粒體的裂變[8]，有相關(guān)文獻(xiàn)表明可以通過抑制線粒體裂變來預(yù)防VPS35 誘導(dǎo)的線粒體缺陷和神經(jīng)元功能障礙，VPS35-DLP1 相互作用是線粒體中的DLP1 復(fù)合物在線粒體裂變過程中依賴逆轉(zhuǎn)錄酶回收的關(guān)鍵，這也為控制過度裂變和相關(guān)的線粒體缺陷提供了新的治療靶點(diǎn)。有研究者研究了將VPS35 基因?qū)胫袠猩窠?jīng)系統(tǒng)對三重轉(zhuǎn)基因（3xTg）小鼠神經(jīng)病理學(xué)和行為缺陷發(fā)展的影響[9]。與對照組相比，過度表達(dá)VPS35 的動(dòng)物改善了空間學(xué)習(xí)和工作記憶，這與β-淀粉樣蛋白（Aβ）水平、沉積和TAU 蛋白磷酸化顯著降低有關(guān)。此外，同樣的動(dòng)物在突觸病理學(xué)和神經(jīng)炎癥方面有顯著改善。體外研究證實(shí)VPS35 通過降低淀粉樣前體蛋白（APP）的總水平而上調(diào)，并導(dǎo)致其代謝產(chǎn)物顯著減少。結(jié)果首次證明VPS35 直接參與阿爾茨海默病樣表型的形成，因此被視為阿爾茨海默病的新治療靶點(diǎn)。還有相關(guān)報(bào)道指明VPS35 能夠通過溶酶體調(diào)控多巴胺受體D1 的降解速率[10]。VPS35 作用于帕金森的通路分為三個(gè)子通路：經(jīng)典、非經(jīng)典平面細(xì)胞極性（PCP）通路和非經(jīng)典WNT/鈣通路。當(dāng)WNT/β-catenin 或者WNT-PCP 通路功能退化時(shí)即可導(dǎo)致帕金森病的主要癥狀。當(dāng)VPS35 缺陷時(shí)，WLS 再循環(huán)數(shù)量減少，WNT蛋白外分泌減少，WNT分泌受損會抑制WNT/β-catenin 通路從而使多巴胺神經(jīng)元損傷。帕金森病的發(fā)病機(jī)制是極其復(fù)雜的，在研究的時(shí)候要把多種因素列入考慮范圍，而不能局限在某一因素內(nèi)，VPS35 與其他基因是否存在相互作用仍有待進(jìn)一步驗(yàn)證，若是能摸索清楚這些發(fā)病機(jī)制的相互作用，或許可以為帕金森病提供創(chuàng)新的治療方法，給患者帶來新的希望。

4 VPS35 與阿爾茨海默病

VPS35 在各種類型的腦細(xì)胞中發(fā)揮重要作用，其中包括錐體神經(jīng)元、多巴胺神經(jīng)元和小膠質(zhì)細(xì)胞。最近報(bào)道呈VPS35 在功能失調(diào)性室管膜細(xì)胞中發(fā)揮作用。腦積水是包括阿爾茨海默病在內(nèi)的多種腦部疾病的一種病理狀態(tài)，功能失調(diào)性內(nèi)皮祖細(xì)胞（EPCs）被認(rèn)為與腦積水的發(fā)生有關(guān)[11]。有相關(guān)研究報(bào)道，VPS35 對EPCs的分化、纖毛發(fā)生和生存至關(guān)重要，這對預(yù)防新生兒腦積水具有重大意義。VPS35功能的喪失導(dǎo)致BACE1 活性和Aβ 肽水平的增加，受損的逆轉(zhuǎn)錄酶功能導(dǎo)致BACE1 活化和Aβ 產(chǎn)生改變，從而促進(jìn)阿爾茨海默病疾病以年齡依賴的方式進(jìn)展[12]，目前為止已經(jīng)開發(fā)了許多動(dòng)物模型用來研究阿爾茨海默病的病理特征，這也同時(shí)證明了VPS35 在控制阿爾茨海默病神經(jīng)病理學(xué)的早期發(fā)作中起著重要作用，為阿爾茨海默病發(fā)病機(jī)制中逆轉(zhuǎn)錄分選途徑發(fā)揮作用提供了越來越多的證據(jù)[13]。VPS35 作用于阿爾茨海默病的發(fā)病機(jī)制表現(xiàn)為，在阿爾茨海默病患者的小膠質(zhì)細(xì)胞中VPS35 表達(dá)量下降，而缺乏VPS35 的小膠質(zhì)細(xì)胞膜上吞噬受體比正常的小膠質(zhì)細(xì)胞少。VPS35 會影響小膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬作用。逆轉(zhuǎn)錄酶活性的變化可能通過調(diào)節(jié)晚期核內(nèi)體的APP 轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝，升高罹患散發(fā)性阿爾茨海默病的風(fēng)險(xiǎn)[14]。有意思的是，鑒于研究過程中發(fā)現(xiàn)的帕金森病與阿爾茨海默病的一些相似性，有研究人員提出假設(shè)：帕金森病和阿爾茨海默病可能共有一個(gè)常見的內(nèi)溶酶體途徑的缺陷，當(dāng)然，這一假設(shè)還有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

5 VPS35 與腫瘤

雖然VPS35 在神經(jīng)退行性疾病中的作用已被充分證實(shí)，但對其在癌癥中的作用我們還知之甚少。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，VPS35 能與胞質(zhì)溶膠中的異戊二烯化的N-RAS 相互作用，沉默VPS35 會導(dǎo)致N-RAS 在水泡和管狀結(jié)構(gòu)上的部分錯(cuò)誤定位，減少RAS 蛋白的GTP 負(fù)載，并抑制致癌N-RAS 驅(qū)動(dòng)的腫瘤細(xì)胞系中的增殖和MAPK 信號的傳導(dǎo)[15]。目前為止，僅有VPS35 在肝癌和乳腺癌中的相關(guān)研究被報(bào)道。

5.1 VPS35 對肝癌的增殖作用 文獻(xiàn)顯示，研究人員在一個(gè)小的肝細(xì)胞肝癌（LIHC）隊(duì)列中進(jìn)行了全外顯子組和RNA 測序，并描述了腫瘤突變等位基因的轉(zhuǎn)錄模式（即在基因組中識別出的體細(xì)胞突變?nèi)绾卧赗NA 上轉(zhuǎn)錄的）[16]。通過使用圖形聚類算法和在體內(nèi)的功能驗(yàn)證識別了VPS35-逆轉(zhuǎn)錄酶復(fù)合物的一個(gè)組分，它通過PI3K/AKT 信號通路促進(jìn)腫瘤生長。研究結(jié)果表明，VPS35 通過增加FGFR3的分類和運(yùn)輸來發(fā)揮其致癌作用。同期還有一篇文獻(xiàn)報(bào)道了受KLF7 調(diào)節(jié)的VPS35 過表達(dá)可促進(jìn)體外和體內(nèi)腫瘤的生長[17]，并有助于細(xì)胞侵襲、抑制細(xì)胞周期和阻斷細(xì)胞凋亡。VPS35 參與跨膜受體的核內(nèi)體-質(zhì)膜分選和再循環(huán)，通過PI3K/AKT 通路參與下游信號通路，在VPS35 敲除的肝癌細(xì)胞中，膜成纖維細(xì)胞生長因子受體3（FGFR3）的分布顯著減少，這證明了VPS35 對跨膜受體分選和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響。大多數(shù)LIHC 組織顯示有FGFR3 和/或FGFR4的過度表達(dá)。這些結(jié)果一致地證明了VPS35 在肝癌中發(fā)揮了重要的作用。

5.2 VPS35 在乳腺癌癌癥組織樣本中的表達(dá)VPS35 過表達(dá)與乳腺癌更具侵襲性的表型相關(guān)，并在無進(jìn)展生存期及總生存期分析中均顯示預(yù)后較差[18]。同時(shí)，下調(diào)VPS35 可抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，提示VPS35 促進(jìn)了乳腺癌的進(jìn)展。VPS35的沉默也加入了自噬過程，表明VPS35 對自噬的完成至關(guān)重要。

6 討論

VPS35 是逆轉(zhuǎn)錄酶復(fù)合體系統(tǒng)的主要組成部分，除了貨物分揀及運(yùn)輸外，還通過支持逆轉(zhuǎn)錄復(fù)合體系統(tǒng)的整體功能發(fā)揮作用，也作為細(xì)胞內(nèi)降解途徑的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。它是整個(gè)復(fù)合體中最關(guān)鍵的蛋白，因此將其敲除就足以導(dǎo)致整個(gè)復(fù)合體功能障礙，并且低水平的VPS35 可以通過影響其他兩種核心蛋白（VPS26 和VPS29）的表達(dá)來影響復(fù)合物的形成[19]?；谀孓D(zhuǎn)錄復(fù)合體在細(xì)胞生理學(xué)中起著的各種作用，對維持機(jī)體正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要性也不言而喻，就目前的發(fā)現(xiàn)而言，VPS35 與帕金森病、阿爾茨海默病、線粒體穩(wěn)態(tài)、腦積水、肝癌、乳腺癌等都具有相關(guān)性。該蛋白無論是在神經(jīng)退行性疾病還是腫瘤中，都發(fā)揮著重要的作用，但是我們目前對它的了解也只是冰山一角，且疾病的發(fā)病機(jī)制極其復(fù)雜，正如上文所指，有研究人員提出“帕金森病和阿爾茨海默病可能共有一個(gè)常見的內(nèi)溶酶體途徑的缺陷”的假設(shè)，然而這也只是眾多疑問之一，此類假定的致病作用仍需要在疾病相關(guān)動(dòng)物模型中進(jìn)行額外驗(yàn)證，關(guān)鍵問題也仍有待提出和回答。因此，我們不能僅把此蛋白定義為某一疾病的專屬，而應(yīng)該要擴(kuò)寬思路，把多種因素列入考慮范圍內(nèi)，用聯(lián)系的眼光看待問題，VPS35與其他基因是否存在相互作用仍待進(jìn)一步探索，繼續(xù)深入研究或許會有里程碑式的新發(fā)現(xiàn)，對人類健康而言也具有重大現(xiàn)實(shí)意義。