HPIP蛋白結構功能及在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中的研究進展

150081 哈爾濱醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院

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HPIP蛋白結構功能及在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中的研究進展

王榆平綜述陳秀瑋審校

150081 哈爾濱醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院

關鍵詞：HPIP/PBXIP1蛋白；結構功能；惡性腫瘤

HPIP蛋白是近期發(fā)現(xiàn)的人類蛋白，在2000年，有學者首次以PBX1為誘餌,利用酵母雙雜交技術從胎兒肝臟cDNA文庫中提取得到HPIP蛋白[1],2012年中國學者周蕾等從人類乳腺文庫中以雌激素受體β(ERβ)AF2結構為誘餌，篩選出HPIP蛋白[2]。近期國內外研究證實HPIP蛋白在人類惡性腫瘤組織中有超表達，如乳腺癌、肝癌、胃癌、口腔癌、結直腸癌，而且在腫瘤的發(fā)生、遷移、浸潤、擴散等中起著重要作用。

1HPIP/PBXIP1蛋白結構與功能

HPIP蛋白的全長是由cDNA編碼的731個氨基酸組成，是核質穿梭蛋白，主要位于細胞質、細胞膜中，少量位于細胞核[1],HPIP蛋白最初確定為PBX1相互作用蛋白，后來也確定為TBK1(雌激素激活激酶)相互作用蛋白[3]。在HPIP蛋白結構N端富含亮氨酸區(qū)(氨基酸190～218)，研究發(fā)現(xiàn)長春新堿可以通過裂解其微管蛋白從而破壞其結構，在C端結構域(氨基酸443～731)存在出核轉運活動，而研究表明CRM1(出核轉運蛋白1)抑制劑來普霉素B可以抑制其活動，CMR1很可能是HPIP蛋白出核轉運的受體[1]。經(jīng)過分析HPIP蛋白氨基酸序列中存在2個公認的核定位信號(在氨基酸160和489)，HPIP蛋白在早期造血前體中表達[1]，其參與器官的形成和腫瘤發(fā)生[4]。HPIP蛋白是在原始人類造血干/祖細胞CD34+中高表達，而在分化成熟的CD34+細胞中表達甚微。另外在CD34+細胞和K562細胞中HPIP蛋白的高表達能增強P13K(磷脂酰肌醇激酶)/AKT(蛋白激酶)通路的激活，HPIP蛋白在紅細胞系以轉錄因子GATA1和CTCF為靶子，通過調節(jié)P13K/AKT通路在紅系分化中起著重要作用，HPIP蛋白的表達在響應于紅細胞分化信號如DMSO和促紅細胞生成素誘導白血病K562細胞，紅細胞系特異性轉錄因子GATA-1結合到HPIP蛋白啟動子和HPIP蛋白轉錄激活依賴CCCTC結合因子(CTCF)[4]。研究發(fā)現(xiàn)Pbx1可以與它的原癌基因衍生物E2A-Pbx1共同結合于DNA的模序ATCAATCAA序列，而HPIP蛋白可通過與PBX的相互作用從而抑制E2A-PBX1的轉錄激活，同時抑制PBX1/Hox(同源框蛋白)復合體轉錄成DNA[1]。因此，HPIP具有能調節(jié)造血干細胞正常生長分化過程，抑制白血病發(fā)生的作用[5]。HPIP蛋白表達于各種白血病細胞株HL60、K562細胞、U-937細胞和人臍血CD34+細胞中及造血器官骨髓、脾臟、扁桃體、淋巴結中[4]。美國的研究小組揭示了HPIP蛋白能夠磷酸化AKT和MAPK(絲裂原激活的蛋白激酶)，并與雌激素受體a以及微管相互作用，提示它在雌激素受體信號通路中具有重要作用[6-7]。應用P13K特異性抑制劑Y-294002，導致在HPIP表達CD34+細胞的增殖數(shù)減少和K562細胞的分化降低。慢性病毒介導人類CD34+細胞中HPIP的過表達，能增強體外造血集落形成，然而敲除HPIP蛋白導致造血集落的減少，紅細胞增殖數(shù)明顯高于HPIP高表達的細胞[1]。

2HPIP/PBXIP1蛋白與惡性腫瘤

2.1HPIP/PBXIP1蛋白與口腔癌

據(jù)研究報道：在口腔上皮前期病變和口腔鱗癌組織樣本中，HPIP蛋白的表達明顯增加，在體外分析顯示，HPIP蛋白抑制鱗狀上皮細胞癌抗原9細胞系(SCC9)的分化和增殖，同時抑制角質形成細胞系(NHEK)的碳酸脂質的遷移[8]。但是HPIP蛋白對角質形成細胞系的分化沒有顯著的作用，在正常口腔黏膜中，HPIP蛋白明顯定位于基底層和棘層，而在顆粒層和角化層幾乎沒有發(fā)現(xiàn)。在炎癥浸潤細胞中，HPIP蛋白的表達呈陽性[9]。在口腔鱗狀細胞癌前病變組織中HPIP蛋白表達陽性細胞的數(shù)量明顯高于Ki-67表達陽性的細胞數(shù)量，HPIP蛋白表達陽性細胞所在的區(qū)域被認為是上皮細胞結構受到明顯干擾，HPIP蛋白促進口腔鱗狀細胞癌的侵襲與其抑制正常碳酸脂膜的遷移有直接的關系，提示HPIP蛋白可能應用于口腔癌抗癌療法的潛在靶標[8]。

2.2HPIP/PBXIP1蛋白與乳腺癌

HPIP蛋白在人類乳腺浸潤性導管癌中高表達，采用免疫印跡法分析原發(fā)性乳腺癌組織與其周圍正常乳腺組織中HPIP蛋白的表達水平，發(fā)現(xiàn)乳腺癌患者癌組織與其正常組織相比，HPIP蛋白的表達水平顯著升高；分析MDA-MB231細胞系提示HPIP蛋白在細胞表面區(qū)域以一個點狀的方式表達，就像FA點和黏著蛋白、樁蛋白、斑聯(lián)蛋白、FAK(粘著斑激酶)等共存，HPIP蛋白與FAK和HPIP蛋白與鈣粘附蛋白2分子間的相互作用，并通過FA動態(tài)調節(jié)腫瘤細胞的粘附和遷移。HPIP通過促進FAK的磷酸化即磷酸化粘著癍激酶(Y397)直接作用于和激活FAK是HPIP蛋白介導腫瘤細胞遷移的重要途徑。HPIP蛋白在MCF7細胞系的Y397點的異位表達增加FAK的磷酸化，跨越HPIP蛋白的583-731段氨基酸區(qū)域是參與FAK的活化的重要結構區(qū)域，HPIP蛋白的缺失突變體失去激活FAK的能力[10]。HPIP蛋白的表達與乳腺癌患者的病理分型及預后有著密切關聯(lián)，HPIP蛋白高表達估計患者預后差，與腫瘤的進展性分期呈正相關[10]。通過實驗，我們確定HPIP蛋白在乳腺癌中存在幾種關鍵的調節(jié)作用機制：①HPIP蛋白聚集在FA點，它調節(jié)FA的轉化和遷移；②在FA點，HPIP蛋白與FA的復合體相互作用,FA復合體包含F(xiàn)AK的羥基端結構，激活并依賴FAK調節(jié)腫瘤細胞的遷移；③通過分解FA復合體來調節(jié)FAs。HPIP蛋白通過活化絲裂原活化蛋白激酶介導的磷酸化來激活鈣蛋白酶2，確保了踝蛋白抗體水解；④鈣蛋白酶2結構框架通過HPIP導致HPIP蛋白質水解，從而抑制FAK的激活和降低FA分解信號[10]。MDM2依賴HPIP蛋白降低乳腺癌細胞雌激素激活激酶TBK1的磷酸化作用，且確定HPIP蛋白為一種新型的p53轉錄靶標[3]。最近研究顯示，在乳腺癌中HPIP蛋白通過激活PI3K/AKT和Src/MAP激酶通路來參與乳腺癌細胞增殖、遷移和錨著非依賴性增長[11]。HPIP蛋白與ERβAF2結構域相互作用，HPIP蛋白能降低雌激素受體的轉錄活性，但是能增強ERβ的轉錄活性在雌激素受體抑制劑存在的情況下，所以HPIP蛋白通過影響ERβ信號傳導在乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮至關重要的作用[2]。

2.3HPIP/PBXIP1蛋白與肝癌

本實驗患者肝癌細胞HPIP蛋白高表達，并且確定HPIP蛋白是通過激活G2/M點，來調節(jié)肝癌細胞增殖。HPIP蛋白能促進人肝癌細胞系錨著依賴性和錨著非依賴性生長，HPIP蛋白的531-631段氨基酸區(qū)域對肝癌細胞的生長起重要調節(jié)作用[12]。HPIP蛋白促進肝癌細胞增殖，同時激活G2/M細胞周期，并且伴隨著細胞周期蛋白B1的顯著增加，細胞周期蛋白B1和GADD45a是HPIP蛋白激活G2/M點所必備的，剔除細胞周期蛋白B1或GADD45a都能抑制HPIP激活G2/M點[12]，細胞周期蛋白B1高表達的腫瘤患者生存期明顯短于細胞周期蛋白B1低表達的腫瘤患者[13]。HPIP蛋白過表達，M期細胞的比例顯著增加，而HPIP蛋白剔除降低了M期的細胞，結果顯示肝癌中HPIP蛋白的激活在G2-M過渡期，在體內或體外肝癌細胞中敲除HPIP蛋白能抑制癌細胞等生長，表明其可能成為肝癌基因治療的有效靶點[12]。有研究表明，miR-148A微小RNA,通過靶向降低HPIP蛋白的表達，能降低肝癌細胞的生長、浸潤和轉移[14]。

2.4HPIP/PBXIP1蛋白與胃癌

本實驗選取手術治療的胃癌患者的組織標本及部分臨床資料，術前均未接受放化療或生物治療等干預治療，采用免疫組化方法檢測HPIP蛋白在胃癌及癌旁組織中的表達水平，結果發(fā)現(xiàn)HPIP蛋白在胃癌組織中存在著不同程度的表達，其陽性表達主要表達于胃癌細胞的胞質，HPIP蛋白表達陽性胃癌患者的臨床及病理信息通過多因素分析，發(fā)現(xiàn)HPIP蛋白的表達和患者性別、年齡、腫瘤大小沒有相關性，但與胃癌組織類型、分化程度及是否有淋巴結轉移有一定的關聯(lián)性。胃腺癌組織中HPIP蛋白表達高于印戒細胞癌組織、低分化胃癌組織中的表達高于高-中分化胃癌組織，淋巴結轉移陽性的患者HPIP蛋白 陽性表達率顯著高于淋巴結轉移陰性患者。細胞學實驗表明HPIP蛋白在BGC823、SGC7901中有表達，在MGC803、MKN28 中無表達,發(fā)現(xiàn)過量表達HPIP蛋白的細胞生長明顯高于正常組，敲低組則生長減慢[15]。HPIP蛋白在胃癌的發(fā)生發(fā)展過程中起著重要的作用，是一種具有潛在價值的胃癌分子標志物，有可能作為胃癌早期發(fā)現(xiàn)檢測指標和基因治療的候選靶向[15]。

2.5HPIP/PBXIP1蛋白與結直腸癌

應用免疫組化實驗方法對人類大腸腫瘤組織和大腸非腫瘤組織中HPIP蛋白的表達進行研究，表明HPIP蛋白主要分布在細胞質，在結直腸癌中HPIP蛋白的表達顯著上調；癌組織中HPIP高表達的患者的無病生存期和總生存期明顯短于癌組織中HPIP蛋白表達低的患者，表明HPIP可以預測結直腸癌患者的臨床結果及預后。在結直腸癌細胞錨性依賴性生長HPIP蛋白研究，所有表達內源性HPIP蛋白7個結直腸癌細胞系(Lovo，CACO2，HT-29，LS174，SW480，HCT-8，和HCT-116)中，HCT-8細胞系表示HPIP在最高水平，HCT-116細胞系表達HPIP在最低水平，SW480細胞系表達HPIP在中等水平[16]。本實驗采用細胞計數(shù)分析方法研究表明，HPIP蛋白通過激活G1/S期和G2/M期的轉化來促進結直腸癌細胞的增殖，還發(fā)現(xiàn)HPIP蛋白表達的顯著增加能促進細胞周期蛋白A和細胞周期蛋白D1的激活，HPIP蛋白通過泛素-蛋白酶體調節(jié)細胞周期蛋白B1的穩(wěn)定性。HPIP蛋白促進腫瘤作用細胞遷移和侵襲，通過激活MAPK/ERK1/2和PI3K/AKT通路途徑來促進結直腸腫瘤細胞的增殖、遷移和間質轉換[16]。HPIP蛋白抑制結直腸癌細胞的凋亡，BCL2是HPIP調節(jié)細胞凋亡的關鍵。用LY294002或PD98059來治療結直腸癌是通過阻斷AKT和ERK1/2的磷酸化，大大緩解HPIP來調節(jié)結直腸癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力，并影響細胞周期中的周期蛋白D1、細胞周期蛋白A和細胞周期蛋白B1的表達以及黏附蛋白和鈣粘附分子調節(jié)間質轉化,活化的MAPK和AKT增強結直腸腫瘤細胞HPIP蛋白調節(jié)增殖、遷移和間質轉化[16]。

綜上所述，HPIP蛋白在人類多種惡性腫瘤中表達陽性，并且與癌組織的病理類型及臨床分期有著密切的關系，以及患者癌組織中HPIP蛋白的表達程度與患者的預后有著密切的關系，雖然HPIP蛋白在口腔癌、乳腺癌，肝癌、胃癌、大腸癌等中發(fā)現(xiàn)并研究，但還有其他領域尚未對HPIP蛋白進行研究。

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(編輯：甘艷)

(收稿日期2015-06-05修回日期 2015-09-22)

文章編號：1001-5930(2016)04-0688-03

中圖分類號：R730.23

文獻標識碼：B

DOI：10.3969/j.issn.1001-5930.2016.04.054

通信作者：陳秀瑋

基金項目：黑龍江省自然科學基金項目(編號：H201336)