KAP1在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展及治療中作用的研究進展

劉秀文，曹錕，劉新光

1 廣東省醫(yī)學分子診斷重點實驗室，廣東東莞523808；2 廣東醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院

惡性腫瘤是當前威脅人類健康的重要疾病，其整體發(fā)病率和死亡率均較高，并且呈現(xiàn)逐年上升趨勢。早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療能夠有效延長惡性腫瘤患者生存時間，改善生存質量。因此，尋找有效的生物標志物成為惡性腫瘤早期診斷和靶向治療的關鍵。KRAB相關蛋白1（KAP1）又稱三重基序蛋白28、轉錄中介因子1β，最早于1996年由費雷德曼團隊采用親和層析法分離得到［1］。KAP1屬于TRIM蛋白家族的重要成員，能夠參與基因轉錄抑制、DNA損傷修復、免疫調節(jié)、胚胎發(fā)育以及病毒感染等［2］。越來越多研究發(fā)現(xiàn)，KAP1在多種惡性腫瘤細胞中高表達，并通過調控腫瘤細胞的增殖、侵襲、遷移等生物學行為，參與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。本文結合文獻就KAP1在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展及治療中作用的研究進展作一綜述。

1.AP1的分子結構及其生物學功能

人類KAP1的編碼基因定位于染色體19q13.43，全長6 254個堿基，包含17個外顯子。KAP1由835個氨基酸殘基組成，定位于細胞核。KAP1的N端包含4個結構元件：1個鋅指結構、2個B盒和1個卷曲螺旋結構，統(tǒng)稱為RBCC或TRIM結構域。該結構域作為同源三聚體與KRAB型鋅指蛋白的KRAB結構域相互作用，進而抑制KRAB介導的基因轉錄［3］。KAP1的氨基酸殘基中間部分包含轉錄中介因子和異染色質蛋白1（HP1）序列。HP1序列包含1個Pro-Xaa-Val-Xaa-Leu的五肽結構，即PxVxL區(qū)域，可直接與HP1相互作用，在濃縮異染色質方面發(fā)揮重要作用。KAP1的C端包含了植物同源結構域（PHD）和溴結構域（BrD），PHD與BrD相互作用可導致KAP1自身發(fā)生類泛素化修飾，進而招募組蛋白甲基轉移酶SETDB1、染色質重塑體3和核小體重塑脫乙酰酶，這對KAP1發(fā)揮基因轉錄抑制和DNA損傷修復功能是必不可少的環(huán)節(jié)［4］。KAP1的分子結構見圖1。

圖1.AP1的分子結構示意圖

2.AP1在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用

2.1.AP1在惡性腫瘤發(fā)生中的作用 近年研究發(fā)現(xiàn)，KAP1異常表達在惡性腫瘤的發(fā)生中發(fā)揮重要作用。Wilms瘤是兒童常見的腎臟惡性腫瘤。最近KAP1被確定為Wilms瘤的易感基因，在約8%家族性Wilms瘤中發(fā)現(xiàn)KAP1基因的致病性突變，即KAP1基因19q13.32-q13.43雜合性缺失，該突變可影響KAP1基因甲基化并導致其不能發(fā)揮正常的功能。在胚胎腎臟發(fā)育期間，KAP1失活也有利于Wilms瘤發(fā)生，并且大多數(shù)攜帶KAP1基因突變的個體患有上皮組織學的腎母細胞瘤［5］。

作為腫瘤抑制因子，p53失活或突變與惡性腫瘤的發(fā)生息息相關。JIN等［6］研究發(fā)現(xiàn)，KAP1在肺癌中作為癌基因發(fā)揮作用，通過靶向泛素連接酶下調p53蛋白表達，促進肺癌細胞增殖。GAO等［7］研究發(fā)現(xiàn)，在宮頸癌SiHa細胞中，黑色素瘤相關抗原A3與KAP1相互作用，可抑制p53轉錄活性，從而抑制p53介導的細胞周期調控和細胞凋亡相關基因的表達。除了通過介導p53調控惡性腫瘤細胞增殖外，KAP1還可通過激活哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號通路，促進惡性腫瘤細胞生長。LI等［8］研究發(fā)現(xiàn)，KAP1在宮頸癌組織中高表達，并可通過激活mTOR磷酸化及下游分子核糖體蛋白S6激酶1，促進宮頸癌細胞生長。此外，KAP1誘導的宮頸癌細胞增殖可被mTOR抑制劑依維莫司消除，進一步證實KAP1在宮頸癌發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

PENG等［9］研究報道，在膠質瘤中，隨著腫瘤分期增加，KAP1表達逐漸升高。在肝癌中，泛素偶聯(lián)酶E2家族成員UBE2S與細胞核中的KAP1相互作用，二者相互作用增強了p27泛素化，顯著促進細胞周期進程，進而促進肝癌的發(fā)生、發(fā)展［10］。端粒酶逆轉錄酶能夠參與惡性腫瘤細胞的永生化和存活，該基因啟動子反復突變可導致其在惡性腫瘤細胞中異常表達。AGARWAL等［11］研究發(fā)現(xiàn)，在膀胱癌中，KAP1是端粒酶逆轉錄酶啟動子的轉錄激活劑，可促進膀胱癌細胞生長和增殖。此外，在骨肉瘤中，lncRNA PVT-1與KAP1結合增強了磷脂酰肌醇3-激酶催化亞基3型的SUMO化，從而增強腫瘤抑制復合物2的泛素化和降解，這有助于骨肉瘤干細胞的自我更新及其表型維持［12］。

通過以上研究發(fā)現(xiàn)，KAP1在腫瘤的發(fā)生中發(fā)揮重要作用，并可在一定程度上促進腫瘤進展。因此，KAP1可作為惡性腫瘤早期篩查的腫瘤標志物。

2.2.AP1在惡性腫瘤侵襲和轉移中的作用 上皮間質轉化是細胞失去上皮特征并獲得間充質特征的生物學過程，與惡性腫瘤細胞的侵襲和遷移密切相關。ZOU等［13］研究發(fā)現(xiàn)，在EB病毒相關胃癌中，EB病毒編碼的小核糖核酸1可促進SNHG8基因的表達，SNHG8作為miR-512-5p的分子海綿，可誘導KAP1、Bcl-2、CCND1以及CDH1等效應分子表達上調，進而促進EB病毒相關胃癌細胞的侵襲和遷移。黑色素瘤具有高度轉移性，其中一個重要原因是黑色素瘤細胞可以在增殖狀態(tài)和侵襲狀態(tài)之間轉換。但這種可塑性的分子機制目前尚不清楚。最近NYBERG等［14］研究發(fā)現(xiàn)，KAP1在侵襲性黑色素瘤細胞中高表達，而敲低KAP1可導致其侵襲性降低而促進其生長和增殖，其機制是KAP1通過負調節(jié)RNA聚合酶Ⅱ控制JUNB的轉錄延伸和表達，而JUNB能夠抑制黑色素瘤細胞侵襲但會促進其生長和增殖。三陰性乳腺癌是乳腺癌中預后相對較差的一種亞型，具有惡性程度高、侵襲性強、易復發(fā)轉移等特點。乳腺癌干細胞在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。PARKER［15］等研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA BORG與KAP1相互作用，能夠誘導乳腺癌干細胞整合素α6和CD49f表達，驅動乳腺癌細胞遷移。LI等［16］研究報道，KAP1與多梳蛋白抑制復合體2成員EZH2相互作用，可協(xié)同激活趨化因子受體4，促進CD44+/CD24-/low細胞群增殖，這有助于提高乳腺癌細胞的增殖能力，而敲低KAP1則可逆轉上述過程，抑制乳腺癌細胞增殖。結果表明，KAP1在乳腺癌細胞增殖、侵襲和遷移等過程中發(fā)揮關鍵作用。CHEN等［17］在肺癌細胞中發(fā)現(xiàn)，敲低KAP1可阻斷TGF-β誘導的上皮間質轉化，影響E-鈣黏蛋白和N-鈣黏蛋白啟動子的乙酰化和甲基化，抑制肺癌細胞侵襲和遷移。但在內(nèi)皮細胞中，La核糖核蛋白結構域家族成員7（LARP7）招募KAP1至SLUG啟動子上，并通過組蛋白的去乙酰化抑制其轉錄，阻止內(nèi)皮細胞向間充質細胞轉化，從而抑制瓣膜增生［18］。

以上研究可見，KAP1能夠通過調控下游相關基因的表達影響惡性腫瘤細胞的侵襲和遷移。因此，特異性靶向KAP1能夠通過抑制惡性腫瘤細胞的侵襲和遷移，延緩腫瘤進展。

2.3.AP1在惡性腫瘤耐藥性中的作用 腫瘤耐藥性是目前化療中最難解決的問題，而KAP1表達與腫瘤耐藥性產(chǎn)生密切相關。研究發(fā)現(xiàn)，當DNA發(fā)生損傷時，KAP1定位至DNA損傷位點并在損傷位點進行翻譯后修飾，其中KAP1 Ser824和KAP1 Ser473磷酸化均能參與DNA損傷修復。KAP1 Ser824去磷酸化可導致DNA雙鏈斷裂誘導的染色質去凝聚能力喪失，造成細胞對DNA損傷誘導劑的敏感性增強［19］。KAP1 Ser473磷酸化缺失可導致DNA損傷灶增多，從而提高細胞對DNA損傷誘導劑的敏感性［20］。以上研究提示，KAP1能夠通過DNA損傷修復功能參與腫瘤耐藥性。

硼替佐米是一種選擇性蛋白酶體抑制劑，在肝癌治療中的應用前景廣闊，但其耐藥性仍是阻礙臨床應用的關鍵。硼替佐米耐藥性產(chǎn)生與蛋白酶體β5亞基的過表達或突變有關。ZHANG等［21］研究發(fā)現(xiàn)，KAP1是硼替佐米介導的肝癌細胞殺傷的拮抗劑，可通過轉錄激活蛋白酶體β1/2/5亞基的表達來增強蛋白酶體組裝及其活性，抑制硼替佐米誘導的肝癌細胞凋亡。WANG等［22］研究發(fā)現(xiàn)，血液神經(jīng)表達蛋白1（HN1）通過自噬-溶酶體途徑阻止高遷移率族蛋白1的泛素化和降解，可介導肝癌細胞對奧沙利鉑耐藥，這與HN1和KAP1的相互作用有關。此外，在肺癌中，KAP1通過抑制Raf-MEK-ERK信號通路，促進肺癌A549細胞耐藥性發(fā)生；敲低KAP1可導致肺癌A549細胞對5-氟尿嘧啶的敏感性增加，抑制肺癌A549細胞增殖［23］。

以上研究表明，KAP1過表達能夠促進惡性腫瘤耐藥性產(chǎn)生，而其低表達則可抑制耐藥性產(chǎn)生。因此，以KAP1為靶點的治療或許是解決惡性腫瘤耐藥性的新途徑。

2.4.AP1在腫瘤治療中的應用前景 免疫治療是一種新興的腫瘤治療手段，是通過調動機體自身免疫系統(tǒng)來殺滅腫瘤細胞以達到治療腫瘤的目的。機體的抗腫瘤免疫效應主要是由T淋巴細胞介導的適應性免疫應答，但腫瘤微環(huán)境的存在和腫瘤自身的低免疫原性導致腫瘤患者體內(nèi)T淋巴細胞出現(xiàn)活化障礙，使得機體的免疫應答被強烈抑制，這是腫瘤免疫治療的主要障礙之一。

研究發(fā)現(xiàn)，SETDB1-KAP1復合物是抗腫瘤免疫的主要抑制因子。抑制SETDB1-KAP1復合物可激活cGAS-STING先天免疫應答途徑并增強腫瘤微環(huán)境中CD8+T細胞浸潤，兩者協(xié)同作用可提高抗腫瘤反應［24］。CZERWINSKA等［25］探索了KAP1與黑色素瘤干性以及抗腫瘤免疫反應的關系，結果發(fā)現(xiàn)KAP1可通過減弱干擾素信號傳導以促進“干性高/免疫低”的黑色素瘤表型，導致黑色素瘤周圍更少的免疫細胞浸潤，這不利于腫瘤的治療。CD133是腫瘤干細胞表面的標志物，其表達升高與腫瘤預后不良呈正相關關系。研究發(fā)現(xiàn)，敲除KAP1可下調CD133表達，抑制腫瘤細胞的異質性［26］。活化的受體相互作用蛋白激酶3磷酸化KAP1，可抑制KAP1染色質結合活性，有助于NF-κB和其他轉錄因子的反式激活，促進樹突狀細胞成熟和細胞因子產(chǎn)生，從而增強機體抗腫瘤免疫能力［27］。此外，KAP1高表達還可抑制樹突狀細胞功能［28］。因此，KAP1高表達能夠抑制機體抗腫瘤免疫能力。

納米抗體具有自身體積小、效能穩(wěn)定及易于基因改造等優(yōu)點，在腫瘤治療中顯示出巨大潛力。研究發(fā)現(xiàn)，抗KAP1選擇性納米體NB237能夠顯著抑制膠質母細胞瘤細胞和膠質母細胞瘤干細胞在斑馬魚大腦中的侵襲和擴散［29］。此外，細胞程序性死亡配體1（PD-L1）是抑制抗腫瘤免疫的關鍵驅動因素。腫瘤細胞通過表達PD-L1并與T淋巴細胞表面的PD-1特異性結合，從而抑制適應性免疫應答以逃避免疫攻擊。維替泊芬是PD-L1的小分子抑制劑。研究發(fā)現(xiàn)，維替泊芬通過靶向高爾基體相關自噬及破壞STAT1-IRF1-KAP1信號級聯(lián)，在體內(nèi)外抑制干擾素誘導的PD-L1表達。因此，靶向KAP1的小分子抑制劑是一種可行的腫瘤免疫治療策略［30］。

綜上所述，KAP1是一種多功能蛋白質，能夠參與基因轉錄抑制、DNA損傷修復、免疫調節(jié)、胚胎發(fā)育以及病毒感染等；KAP1在多種惡性腫瘤細胞中高表達，并通過調控腫瘤細胞的增殖、侵襲、遷移等生物學行為，參與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，同時在腫瘤治療耐藥和免疫治療中發(fā)揮一定作用。但目前KAP1促進惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展的機制尚不完全清楚，仍需進一步研究。以KAP1為靶點的腫瘤治療在動物實驗中展現(xiàn)出了巨大潛力，相信未來針對KAP1的靶向藥物會成為惡性腫瘤新的治療選擇。