膜聯(lián)蛋白A11在腫瘤中的研究進(jìn)展

徐 寧 綜述,李 勇 審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院/口腔疾病與生物學(xué)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/重慶市高校市級(jí)口腔生物醫(yī)學(xué)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn),重慶 401147)

膜聯(lián)蛋白(ANX)是以鈣離子(Ca2+)濃度依賴性方式結(jié)合膜磷脂的細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)家族[1]。ANX包括A、B、C、D、E 5個(gè)家族,A家族主要存在于人類和哺乳動(dòng)物細(xì)胞中,B家族存在于無脊椎動(dòng)物細(xì)胞中,C家族存在真菌和一些單細(xì)胞真核生物,D家族存在植物,E家族存在原生生物[2]。ANXA家族共有12個(gè)成員(ANXA1～11和A13)。ANXA家族成員與人類細(xì)胞的一系列生理功能存在密切關(guān)系,如囊泡運(yùn)輸、細(xì)胞增殖、細(xì)胞分裂、細(xì)胞凋亡、信號(hào)傳導(dǎo)、抗炎、新血管生成、抗凝血等[3]。 近年來,有研究表明,ANXA家族成員表達(dá)水平異常同樣與多種腫瘤的形成及發(fā)展密切相關(guān),可作為腫瘤預(yù)后因子及生物治療的有效靶點(diǎn)[4]?，F(xiàn)將ANXA家族成員——ANXA11的生物學(xué)功能、在各種腫瘤中的研究進(jìn)展綜述如下。

1 ANXA11的分子結(jié)構(gòu)

ANXA分子是一個(gè)由一個(gè)凸面和一個(gè)凹面構(gòu)成的弧形結(jié)構(gòu)[5],位于凸面的C-末端為保守區(qū)域,含4個(gè)結(jié)構(gòu)高度相似的同源重復(fù)結(jié)構(gòu)域,此結(jié)構(gòu)域由大約70個(gè)氨基酸殘基組成,每一個(gè)重復(fù)序列均由5個(gè)α-螺旋構(gòu)成,此結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)域具有與鈣和膜磷脂的結(jié)合位點(diǎn),ANX只有在Ca2+存在情況下才能與磷脂膜結(jié)合,且這種結(jié)合是可逆的,去除Ca2+后ANX就與磷脂分開[6];位于凹面的N-末端為可變區(qū)域,由20～200個(gè)氨基酸殘基組成,可調(diào)節(jié)ANX與蛋白配體間相互作用和ANX與膜的相關(guān)性,不同ANX在N端結(jié)構(gòu)域的長度、氨基酸序列和疏水性方面差異很大,是區(qū)分不同亞家族的主要依據(jù)。有學(xué)者分析了500例肌萎縮側(cè)索硬化患者的外顯子組序列發(fā)現(xiàn),ANXA11 的低復(fù)雜性結(jié)構(gòu)域內(nèi)的氨基末端變體p.G38R和p.D40G增強(qiáng)了聚集傾向,而羧基末端 ANXA11 結(jié)構(gòu)域變體p.H390P和p.R456H改變了Ca2+反應(yīng)[7]。

ANXA11定位在人染色體10q22～q23,包含了15個(gè)外顯子和14個(gè)內(nèi)含子。Anxa11由504個(gè)氨基酸編碼,相對(duì)分子質(zhì)量為56×103。其N-末端結(jié)構(gòu)域和C-末端結(jié)構(gòu)域分別由外顯子2～5和6～15編碼[7]。ANXA11的N末端結(jié)構(gòu)域由219個(gè)富含甘氨酸、酪氨酸和脯氨酸的氨基酸殘基組成,這些氨基酸的濃度對(duì)其核定位及降解均具有重要作用[9]。ANXA11的C末端結(jié)構(gòu)域含有同源的四聯(lián)蛋白重復(fù)核和Ca2+結(jié)合位點(diǎn),是膜結(jié)合、熱穩(wěn)定性和ANXA11三級(jí)結(jié)構(gòu)的必要條件,Ca2+的存在影響ANXA11與腦磷脂、磷脂酰絲氨酸和磷脂酸的結(jié)合[4],能被絲氨酸/蘇氨酸激酶和酪氨酸激酶磷酸化[2]。ANXA11通過與凋亡相關(guān)基因-2(ALG-2)協(xié)調(diào)穩(wěn)定內(nèi)質(zhì)網(wǎng),從而維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和功能特征,在ANXA11敲低的細(xì)胞中同步的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)加快[9]。近期研究發(fā)現(xiàn)了一種RNA轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制,ANXA11可作為RNA顆粒和溶酶體之間的分子拴繩,RNA顆粒通過“搭便車”在移動(dòng)的溶酶體上[10]。ANXA11具有N-末端低復(fù)雜性結(jié)構(gòu)域,促進(jìn)其相分離成無膜RNA顆粒,以及C-末端膜結(jié)合結(jié)構(gòu)域,使其能與溶酶體相互作用。RNA顆粒轉(zhuǎn)運(yùn)需要ANXA11,并且ANXA11通過相關(guān)突變破壞其與溶酶體的相互作用而損害RNA顆粒轉(zhuǎn)運(yùn)。因此,ANXA11通過將RNA顆粒束縛到活躍轉(zhuǎn)運(yùn)的溶酶體介導(dǎo)RNA轉(zhuǎn)運(yùn),從而執(zhí)行關(guān)鍵細(xì)胞功能[10]。

蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的相變可以共同調(diào)節(jié),在核糖核蛋白(RNP)顆粒-ANXA11-溶酶體中ANXA11連接RNP顆粒凝聚到溶酶體膜使其能夠共轉(zhuǎn)運(yùn)。在低復(fù)雜度的ANXA11端N驅(qū)動(dòng)下該系統(tǒng)中蛋白質(zhì)的相態(tài)發(fā)生了變化,從而誘導(dǎo)了底層膜脂質(zhì)的耦合相態(tài)變化。最新的研究鑒定了ANXA11相互作用蛋白——ALG-2和降鈣素基因相關(guān)肽基因作為基于ANXA11的相位耦合的有效調(diào)節(jié)因子,并證明其對(duì)ANXA11-溶酶體集合的納米力學(xué)性能及其與RNP顆粒結(jié)合的能力的影響[11]。利用這種特性,ANXA11作為一種分子栓,動(dòng)態(tài)地將無膜小干擾RNA納米凝膠與溶酶體偶聯(lián),通過溶酶體主動(dòng)運(yùn)輸?shù)桨┘?xì)胞中,并通過酯鍵的降解控制釋放,從而達(dá)到治療腫瘤的目的[12]。

2 ANXA11與腫瘤的關(guān)系

2.1ANXA11與腦膠質(zhì)母細(xì)胞瘤 有研究發(fā)現(xiàn),重組人真核翻譯延長因子3J反義RNA(EIF3J-AS1)在膠質(zhì)瘤細(xì)胞系中過度表達(dá)且EIF3J-AS1基因的敲除可阻礙膠質(zhì)瘤的惡性表型[13]。微小RNA-1343-3p(miR-1343-3p)可與EIF3J-AS1結(jié)合,靶向作用于ANXA11,通過EIF3J-AS1/miR-1343-3p/ANXA11軸共同影響膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的生物學(xué)行為,并且應(yīng)用MiR-1343-3p抑制劑或過表達(dá)ANXA11可抵消EIF3J-AS1沉默對(duì)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤發(fā)展的抑制作用。在腫瘤預(yù)后方面,ANXA11也與腦膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的預(yù)后相關(guān),膠腦膜轉(zhuǎn)移的預(yù)后最差?；诳截悢?shù)變化的基因表達(dá)整合分析顯示,ANXA11是與腦膜轉(zhuǎn)移發(fā)生相關(guān)的腫瘤分子表型,與非轉(zhuǎn)移組比較,ANXA11隨著拷貝數(shù)的增加而高表達(dá),使膠質(zhì)母細(xì)胞瘤更易發(fā)生轉(zhuǎn)移[14]。

2.2ANXA11與乳腺癌 HUDELIST等[15]通過高通量測序發(fā)現(xiàn),ANXA11相對(duì)于癌旁正常組織在腫瘤組織內(nèi)過度表達(dá),被絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)磷酸化后使下游因子——絲裂原活化蛋白激酶(MKK3)和MKK7在乳腺癌中過度表達(dá),并通過MKK3/p38和MKK7/c-Jun氨基末端激酶通路調(diào)節(jié)乳腺癌中的p53轉(zhuǎn)錄活性進(jìn)一步促進(jìn)乳腺癌的進(jìn)展[16]。LIANG等[16]發(fā)現(xiàn),RHPN1反義RNA 1由組蛋白去甲基化酶5B誘導(dǎo),并通過RHPN1反義RNA 1/miR-6884-5p/ANXA11通路促進(jìn)乳腺癌的進(jìn)展。FERNANDEZ-MADRID等[17]發(fā)現(xiàn),ANXA11及p53在乳腺癌組織中的表達(dá)較正常組織明顯增高,猜測ANXA11影響乳腺癌進(jìn)展的原因可能與p53有關(guān)。

2.3ANXA11和卵巢癌 SONG等[18]通過免疫組織化學(xué)分析發(fā)現(xiàn),在復(fù)發(fā)性卵巢癌組織中ANXA11表達(dá)水平遠(yuǎn)高于原發(fā)癌組織,其表達(dá)水平與腫瘤復(fù)發(fā)和順鉑耐藥呈負(fù)相關(guān),ANXA11在順鉑耐藥細(xì)胞系表達(dá)可下調(diào),當(dāng)敲低敏感細(xì)胞系A(chǔ)NXA11表達(dá)后發(fā)現(xiàn),其對(duì)順鉑的耐藥性增加。卵巢癌化療耐藥的機(jī)制包括很多,其中耐藥相關(guān)基因的表達(dá)異常是一個(gè)重要因素。有研究通過對(duì)卵巢癌細(xì)胞中順鉑反應(yīng)進(jìn)程基因測序發(fā)現(xiàn),與ANXA11參與了細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)錄調(diào)控和信號(hào)傳導(dǎo)[19]。在機(jī)制方面,ANXA11可作為干擾 S100 鈣結(jié)合蛋白A6(S100A6)和p53相互作用的抑制劑。ANXA11的下調(diào)可能會(huì)增加 S100A6與p53 的結(jié)合能力,從而導(dǎo)致增強(qiáng)p53轉(zhuǎn)錄活性并導(dǎo)致卵巢癌的耐藥性增加[20]。

2.4ANXA11與胃癌 最近的一項(xiàng)關(guān)于胃癌的研究選取了63例配對(duì)的胃癌組織和癌旁黏膜組織,檢測ANXA11的表達(dá)水平及其與臨床特征的相關(guān)性,其分別使用免疫組化法、定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)及蛋白質(zhì)印跡法檢測了ANXA11在胃癌及癌旁正常組織中的表達(dá)水平,結(jié)果顯示,與癌旁正常組織比較,ANXA11 mRNA及蛋白水平在胃癌組織中明顯升高,且ANXA11的高表達(dá)與腫瘤大小、腫瘤浸潤、局部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分期和血管侵犯顯著相關(guān)。通過使用AGS細(xì)胞系進(jìn)行了生物學(xué)功能和潛在的機(jī)制研究,小干擾RNA沉默ANXA11后ANXA11通過蛋白激酶B/糖原合酶激酶-3β(Akt/GSK-3β)通路抑制細(xì)胞增殖、集落形成、遷移和侵襲,有望成為胃癌患者的預(yù)后因素和治療靶點(diǎn)[21]。在預(yù)后方面,有學(xué)者在胃癌患者與輕度或晚期胃病變患者中發(fā)現(xiàn)了43種差異表達(dá)的尿蛋白ANXA11水平進(jìn)一步與胃病變進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān),在預(yù)測胃癌進(jìn)展和胃癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)方面表現(xiàn)出卓越的性能[22]。在耐藥機(jī)制方面,抑制ANXA11表達(dá)能提高人胃癌細(xì)胞株對(duì)5-氟尿嘧啶(5-Fu)及順鉑的敏感性,可能與抑制腫瘤細(xì)胞相關(guān)生長因子胸苷酸合酶、B淋巴細(xì)胞瘤-2(bcl-2)、上調(diào)BCL-2相關(guān)X蛋白(bax)的表達(dá)有關(guān)[23-25]。

2.5ANXA11與結(jié)直腸癌 ANXA11 在結(jié)直腸癌的發(fā)展和轉(zhuǎn)移中均具有重要作用,與正常組織比較,ANXA11在結(jié)直腸癌患者的腫瘤組織中過度表達(dá),且在有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌腫瘤組織中ANXA11表達(dá)更低[26-27]。通過與熱休克轉(zhuǎn)錄因子1協(xié)同作用可促進(jìn)ANXA11轉(zhuǎn)錄,競爭性結(jié)合miR-122-5p,調(diào)控結(jié)直腸癌生物學(xué)行為,靶向熱休克轉(zhuǎn)錄因子1/LINC00857/ANXA11軸可能提供一種有價(jià)值的治療結(jié)直腸癌的策略[28]。同時(shí),ANXA11的突變與結(jié)直腸癌的耐藥性有關(guān),ANXA11可能通過MAPK途徑、S100A6或ALG-2影響結(jié)直腸癌的藥物敏感性。轉(zhuǎn)染敲低ANXA11的腫瘤細(xì)胞在使用5-氟尿嘧啶(5-FU)、亞葉酸、伊立替尼和貝伐單抗的聯(lián)合方案治療后顯示出基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9)表達(dá)降低[29-30]。

2.6ANXA11與肝癌 YE等[31]采用定量逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)定量分析超氧化物歧化酶2(circSOD2)和ANXA11發(fā)現(xiàn),circSOD2在肝細(xì)胞癌組織和細(xì)胞中表達(dá)上調(diào),敲低circSOD2導(dǎo)致肝癌細(xì)胞生長抑制、凋亡促進(jìn)、細(xì)胞周期阻滯和轉(zhuǎn)移抑制。在機(jī)制方面,circSOD2通過充當(dāng)miR-497-5p海綿促進(jìn)肝癌的發(fā)展,miR-497-5p通過靶向ANXA11在肝細(xì)胞癌細(xì)胞中發(fā)揮腫瘤抑制作用。circSOD2通過與miR-497-5p相互作用誘導(dǎo)ANXA11表達(dá)上調(diào),circSOD2對(duì)免疫逃避和抗程序性死亡受體1耐藥的促進(jìn)作用與miR-497-5p/ANXA11軸相關(guān)。LIU等[32]采用聚合酶鏈反應(yīng)和蛋白質(zhì)印跡檢測結(jié)果顯示,ANXA11-shrna轉(zhuǎn)染Hca-F細(xì)胞后ANXA11表達(dá)明顯下調(diào),在Hca-F細(xì)胞中敲低ANXA11可抑制其體外增殖和細(xì)胞凋亡能力。在Hca-F細(xì)胞中ANXA11敲低后Bax/Bcl-2表達(dá)水平比值、Akt2和FoxO1(pSer319)表達(dá)水平,以及MMP-9 mRNA和活性MMP-9蛋白水平均顯著升高?？傊?ANX A11通過Akt2/FoxO1和(或)MMP-9通路抑制Hca-F細(xì)胞的體外增殖和凋亡。ANXA11作為miRNA的下游基因常作為腫瘤治療的靶點(diǎn),如miR-124可能直接靶向ANXA11調(diào)控肝癌的發(fā)生和進(jìn)展,過表達(dá)miR-124能抑制ANXA11的表達(dá),從而抑制腫瘤細(xì)胞的體外增殖、侵襲和遷移能力[33];ANXA11可介導(dǎo)miR-16-5p和AGAP2反義RNA 1在肝癌中的功能效應(yīng),導(dǎo)致Akt信號(hào)活化[34];miR-497-5p可誘導(dǎo)ANXA11表達(dá)上調(diào),通過靶向miR-497-5p/ANXA11軸在肝癌細(xì)胞中發(fā)揮腫瘤抑制作用,進(jìn)一步促進(jìn)免疫逃避[31]。在耐藥性方面,ANXA11主要通過原癌基因蛋白(c-Jun)通路調(diào)節(jié)肝癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和耐藥性[35],敲降A(chǔ)NXA11可增強(qiáng)細(xì)胞黏附能力,增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)順鉑的耐藥性,促進(jìn)細(xì)胞絲狀肌動(dòng)蛋白的形成,抑制細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶及連接蛋白-活化的蛋白激酶C1受體通路,促進(jìn)MMP-2、MMP-9、細(xì)胞分裂周期蛋白42的表達(dá)水平,對(duì)淋巴結(jié)的原位黏附能力顯著增強(qiáng)[36]。下調(diào)ANXA11表達(dá)可增強(qiáng)Hca-P細(xì)胞對(duì)5-FU的耐藥性。與scramble-Hca-P細(xì)胞比較,shRNA-ANXA11-Hca-P細(xì)胞中c-Jun的表達(dá)水平在0.1、1.0 mg/L 5-FU作用下均上調(diào)。ANXA11敲低聯(lián)合5-FU處理后Hca-P細(xì)胞中c-Jun的表達(dá)變化趨勢更為明顯。ANXA11通過c-Jun通路調(diào)節(jié)Hca-P細(xì)胞的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和5-FU耐藥。其可能在肝細(xì)胞癌中發(fā)揮重要作用,并可能成為治療肝癌的靶點(diǎn)[37]。

2.7ANXA11與非小細(xì)胞肺癌 近期有文獻(xiàn)報(bào)道,ANXA11在非小細(xì)胞肺癌患者癌組織中的表達(dá)水平明顯高于相對(duì)應(yīng)的癌旁正常組織,在臨床意義方面,ANXA11表達(dá)量與非小細(xì)胞肺癌患者的腫瘤組織分化程度、TNM分期、有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及Ki-67表達(dá)有關(guān),可能誘發(fā)腫瘤細(xì)胞惡變、浸潤及轉(zhuǎn)移,成為診斷、治療和預(yù)后的新指標(biāo)[38],但目前其具體發(fā)病機(jī)制尚不明確。

2.8ANXA11與前列腺癌 近期研究表明,前列腺癌患者血清中存在ANXA11的自身抗體反應(yīng),且ANXA11抗體的豐度在前列腺癌患者中相對(duì)升高。單抗體鑒別前列腺腫瘤和健康對(duì)照的靈敏度為70%～80%,而聯(lián)合ANXA11抗體可將診斷前列腺腫瘤的靈敏度提高至90%,將健康對(duì)照的靈敏度提高至100%[39]。提示ANXA11可作為前列腺癌發(fā)生的致癌基因,但其具體作用機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。

2.9ANXA11與膀胱癌 有學(xué)者通過對(duì)ANX家族成員在膀胱癌中的mRNA表達(dá)和預(yù)后的分析發(fā)現(xiàn),與正常膀胱組織比較, ANXA11在膀胱癌中表達(dá)下調(diào),利用COX回歸構(gòu)建了一個(gè)與ANX相關(guān)的預(yù)后標(biāo)簽發(fā)現(xiàn),ANXA11高表達(dá)與患者總生存增加相關(guān),有助于改善膀胱癌患者的臨床結(jié)局,為膀胱癌發(fā)生、發(fā)展的潛在分子機(jī)制提供了深入的認(rèn)識(shí),并為膀胱癌提供了潛在的治療靶點(diǎn)[40],但目前相應(yīng)的機(jī)制尚不明確。

3 小 結(jié)

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展是一個(gè)多因素、分階段過程。故從基因水平尋找影響腫瘤發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后的指標(biāo)并開展靶向治療具有重要意義。ANXA11作為一種鈣調(diào)節(jié)的磷脂結(jié)合蛋白在胞質(zhì)分裂、凋亡、胞吐和癌癥中均具有重要作用。ANXA11的失調(diào)和突變與癌癥的發(fā)展、耐藥性和復(fù)發(fā)均有關(guān)[41-42]。在惡性腫瘤中ANXA11呈高表達(dá),且與腫瘤的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移及耐藥密切相關(guān)。在乳腺癌、卵巢癌及結(jié)直腸癌中ANXA11通過MAPK/p53途徑參與腫瘤的轉(zhuǎn)移、侵襲和耐藥性;在胃癌中ANXA11 通過Akt/糖原合酶激酶-3β通路調(diào)節(jié)胃癌增殖、遷移和侵襲,通過bcl-2/bax途徑影響5-FU及順鉑的敏感性;在肝癌中ANXA11通過Akt2/FoxO1 和(或)MMP-9表達(dá)途徑抑制肝癌細(xì)胞的體外增殖和細(xì)胞凋亡,通過c-Jun抑制肝癌細(xì)胞的致瘤性、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和5-FU耐藥性。

總之,ANXA11可作為腫瘤診斷、治療和預(yù)后的有力指標(biāo)。但值得注意的是,在發(fā)病機(jī)制方面,ANXA11常作為miRNA的下游靶點(diǎn);在耐藥性方面,ANXA11的耐藥機(jī)制常與c-Jun通路相關(guān),因此,靶向ANXA11很有可能成為腫瘤治療的新方法。根據(jù)目前發(fā)現(xiàn)ANXA11的生物學(xué)功能均與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān),有望成為腫瘤診斷、預(yù)后因子及生物治療的有效靶點(diǎn)。目前,關(guān)于ANXA11在腫瘤研究中的微小報(bào)道較少見,其介導(dǎo)腫瘤發(fā)生、發(fā)展的具體機(jī)制尚有待于進(jìn)一步深入研究。此外,如何準(zhǔn)確應(yīng)用ANXA11在腫瘤治療方面發(fā)揮優(yōu)勢仍是亟待解決的臨床問題。