RNA結(jié)合蛋白QKI在惡性腫瘤中的研究進展*

劉釗 武愛文

近年研究表明，Quaking 作為一種潛在的抑癌基因，在內(nèi)皮細胞分化及血管生成中發(fā)揮重要作用，有望成為腫瘤診斷和治療中重要的獨立評價指標。Quaking 基因編碼包含RNA 結(jié)合結(jié)構(gòu)域KH 的RNA結(jié)合蛋白QKI。QKI 為STAR（signal transduction and activation of RNA）蛋白家族成員，為具有信號轉(zhuǎn)導(dǎo)特性和RNA 激活功能的RNA 結(jié)合蛋白（RNA binding proteins，RBPs）。QKI 蛋白在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、血管生成等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，并與多種神經(jīng)精神疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)［1-2］。近期研究表明，QKI蛋白在肺癌、胃癌、結(jié)直腸癌等多種腫瘤中表達下調(diào)，并與腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移及預(yù)后相關(guān)。本文將重點闡述QKI蛋白在惡性腫瘤中的研究進展。

1 RNA結(jié)合蛋白QKI的生物學(xué)特征

Quaking基因最早發(fā)現(xiàn)于小鼠的17號染色體，因其表達缺陷可導(dǎo)致小鼠在出生表現(xiàn)出嚴重震顫而得名。Quaking基因分別位于小鼠和人的17號與6號染色體，該區(qū)域的細胞遺傳學(xué)改變與多種惡性腫瘤密切相關(guān)［3］。Quaking 基因編碼包含KH 結(jié)構(gòu)域的RNA結(jié)合蛋白QKI，其在細胞增殖、分化、凋亡等過程中起重要作用。目前研究發(fā)現(xiàn)QKI 蛋白表達于腦、心臟、肺、胃、前列腺、睪丸、視網(wǎng)膜、髓系細胞等多種組織器官中，同時QKI可能在更多類型的組織器官中表達并發(fā)揮作用［4］。

QKI 蛋白存在多種亞型，主要有QKI-5、QKI-6、QKI-7 和QKI-7b。這些QKI 亞型的相同序列由Quaking基因外顯子1～6編碼，羧基末端的差異序列由外顯子7和外顯子8編碼，導(dǎo)致其在羧基末端的35個氨基酸存在差異。QKI-5主要在胚胎時期表達，其定位于細胞核，可與目標轉(zhuǎn)錄本結(jié)合將其滯留于核內(nèi)；QKI-6 和QKI-7 主要位于細胞質(zhì)，參與mRNA 運輸及穩(wěn)定性調(diào)控。QKI通過識別并結(jié)合于mRNA 3′-UTR上稱為QKI反應(yīng)元件（Quaking response element，QRE）的短序列NACUAAY［N1-20］UAAY 來調(diào)節(jié)mRNA 的穩(wěn)定性及定位、mRNA 翻譯等關(guān)鍵細胞過程［5］。有研究表明至少數(shù)千個基因包含QKI 反應(yīng)元件［6］，如Ras、Jun、Fos、p27、p53等，進一步印證了QKI蛋白在機體發(fā)育、疾病發(fā)生發(fā)展等過程中廣泛發(fā)揮生物學(xué)作用。

2 QKI在惡性腫瘤中的表達

Li 等［3］最早發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤樣本中存在QKI 表達缺失的現(xiàn)象，提出QKI 可能在惡性腫瘤發(fā)生中發(fā)揮作用。近年研究發(fā)現(xiàn)，RNA 結(jié)合蛋白QKI 在肺癌、胃癌、結(jié)直腸癌、腎癌、前列腺癌、卵巢癌、睪丸癌、膀胱癌、血管中心性膠質(zhì)瘤等多種惡性腫瘤組織中表達下調(diào)［7-14］。過表達QKI 可抑制肺癌、胃癌、腎癌、前列腺癌、卵巢癌等惡性腫瘤細胞的增殖、侵襲和遷移能力，促進腫瘤細胞凋亡。提示Quaking可能作為抑癌基因在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。同時，QKI在乳腺癌、口腔鱗狀細胞癌等惡性腫瘤中表達存在變化。因此，QKI可在更多類型的惡性腫瘤中表達并發(fā)揮作用。

有研究表明，QKI的表達水平與多種惡性腫瘤的臨床分期和病理分級密切相關(guān)。QKI 低表達組在胃癌、前列腺癌的腫瘤分化狀態(tài)、浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠處轉(zhuǎn)移、TNM 分期、生存率等方面表現(xiàn)更差［9］。QKI的表達水平越低，腎癌T分期越晚，發(fā)生轉(zhuǎn)移的可能性越高，病理分級越高。同時，QKI 低表達可導(dǎo)致腎癌患者死亡風險增加、生存期下降［7］。臨床研究發(fā)現(xiàn)QKI 低表達組結(jié)直腸癌術(shù)后復(fù)發(fā)率明顯升高，預(yù)后較差。在肺癌中，QKI-5 可抑制肺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移，QKI 低表達患者總生存期下降［15］（表1）。提示QKI 表達水平可作為判斷多種惡性腫瘤預(yù)后的分子標志。

表1 QKI在惡性腫瘤中的臨床特征及分子機制

3 QKI在惡性腫瘤中的分子機制

3.1 QKI的上游調(diào)控模式

3.1.1 QKI與DNA甲基化 DNA甲基化是指在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下，甲基基團共價結(jié)合至CpG 結(jié)構(gòu)胞嘧啶的第5位碳原子上的過程，常見于基因啟動子CpG 島區(qū)域。DNA 異常甲基化在多種疾病，尤其在多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用。DNA甲基化可導(dǎo)致基因表達沉默，如抑癌基因甲基化則可使抑癌功能喪失。研究報道DNA甲基化與腫瘤發(fā)生發(fā)展的密切關(guān)聯(lián)，同時去甲基化治療在血液系統(tǒng)惡性腫瘤治療中發(fā)揮重要作用［27］。胃癌組織、結(jié)直腸癌組織、肺癌組織Quaking 基因啟動子區(qū)域富含GC 序列，Quaking 基因啟動子高甲基化可致其表達沉默［9，17］。研究發(fā)現(xiàn)，與正常組織相比，胃癌組織、結(jié)直腸癌組織、肺癌組織Quaking基因啟動子區(qū)域甲基化水平明顯升高而QKI 蛋白表達下降。采用甲基化酶抑制劑處理胃癌細胞可部分恢復(fù)QKI 表達?？梢奞KI 表達水平與其啟動子甲基化存在密切關(guān)聯(lián)。同時，胃癌TNM 分期越晚，Quaking 基因啟動子甲基化水平越高?？梢姡琎uaking 基因啟動子甲基化水平可作為判斷胃癌進展的重要標志［9-10，15］。

上述研究表明DNA異常甲基化可能為惡性腫瘤中QKI 表達異常的重要機制。同時，DNA 甲基化致QKI 低表達提示去甲基化可能作為一種有效的治療策略。

3.1.2 QKI 與基因融合 不同基因發(fā)生錯誤拼接時可產(chǎn)生新的基因片段，形成融合基因。融合基因可導(dǎo)致基因表達失調(diào)或產(chǎn)生功能異常的蛋白質(zhì)，從而促進腫瘤發(fā)生發(fā)展。研究報道，MYB-QKI 基因融合在血管中心性膠質(zhì)瘤發(fā)生中發(fā)揮決定性作用，其主要通過三種機制發(fā)揮致癌作用：產(chǎn)生MYB-QKI 融合蛋白、通過增強子易位建立選擇性驅(qū)動MYB-QKI 表達的自動反饋回路、QKI表達缺失［23，28］。同時，QKI表達缺失與MYB-QKI 融合基因過表達在促腫瘤發(fā)生中發(fā)揮協(xié)同作用。在星形細胞瘤中，QKI-NTRK2 融合可促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展［29］。而QKI-RAF1 融合可促進脊髓多形性黃原性細胞瘤的發(fā)生發(fā)展［30］。上述研究表明QKI 蛋白在參與腫瘤發(fā)生發(fā)展中涉及到基因融合等機制，為腫瘤疾病的診斷和治療提供了新的思路。

3.1.3 QKI 與miRNAs microRNAs（miRNAs）是一類約22 nt 的非編碼RNA，常與靶基因3′非編碼區(qū)（3′-UTR）結(jié)合來調(diào)節(jié)基因表達［31］。miRNAs 與自身免疫病、腫瘤等多種疾病密切相關(guān)。研究報道在結(jié)腸癌細胞中miR-155 高表達可作用于Quaking 基因3′-UTR而降低QKI表達，進而增加結(jié)腸癌細胞的增殖和侵襲能力［18］。在小鼠結(jié)直腸癌組織中，miR-574-5p可抑制QKI-6/7 表達，引起β-catenin 和細胞周期素依賴性激酶抑制劑p27kip1 表達改變，導(dǎo)致腫瘤增殖、侵襲和遷移增加。研究提出miR-574-5p/QKI/βcatenin/p27Kip1 通路可能在結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用［19］。在食管鱗狀細胞癌中，miR-143-3p作用于Quaking 基因3′-UTR 來調(diào)控QKI-5 的表達，調(diào)節(jié)細胞增殖、侵襲、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，進而發(fā)揮抑癌作用［21］。在膠質(zhì)母細胞瘤中，miR-148a 過表達可抑制QKI 轉(zhuǎn)錄后水平的表達，降低QKI 的抑癌作用［24］。同時QKI 也作為miR-200、miR-375、miR-17-92 等microRNAs的靶點發(fā)揮作用［32］。

另外，QKI也可調(diào)控microRNAs 的穩(wěn)定性［33］。在多形性成膠質(zhì)細胞瘤中，QKI可通過增強miR-20a的穩(wěn)定性發(fā)揮抑癌作用，miR-20a 則調(diào)節(jié)TGFβR2 和TGFβ信號網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮作用［34］，為腫瘤抑制開辟了新的思路。同時QKI 可能作為抑癌基因p53 的下游靶點發(fā)揮作用，并提出p53/QKI/miR20a/TGFβR2/TGFβ 通路作為一種新的腫瘤抑制機制發(fā)揮作用。另外p53 mRNA 3′-UTR 區(qū)域含有QKI 反應(yīng)元件（QRE），表明QKI可能參與調(diào)控p53基因表達。

3.1.4 QKI 與翻譯后修飾 腫瘤形成過程中存在癌基因和抑癌基因的表達及功能改變。QKI 蛋白酪氨酸磷酸化可降低其RNA 結(jié)合活性，研究報道多種腫瘤中存在酪氨酸激酶過度活化的現(xiàn)象，提示腫瘤中QKI 功能異?？赡苡衫野彼崃姿峄拢?5］?？梢酝茰yQKI蛋白可發(fā)生更多類型的翻譯后修飾，從而在多個方面影響其功能。

3.2 QKI的下游分子機制

3.2.1 QKI 與選擇性剪接 研究報道，通過對TCGA數(shù)據(jù)庫8種惡性腫瘤的選擇性剪接改變綜合分析，發(fā)現(xiàn)剪接因子QKI 在這些腫瘤類型中可檢測到顯著性改變［36］。同時，在GEO（gene expression omnibus）數(shù)據(jù)庫肺癌組織芯片數(shù)據(jù)中，QKI在多種剪接因子中下調(diào)最為明顯［12，37］。在肺癌中，QKI-5 可與NUMB mRNA前體結(jié)合調(diào)節(jié)NUMB選擇性剪接，進而抑制細胞增殖及Notch 信號通路激活［8，38］。NUMB 的兩個亞型p27和p66 在Notch［37］信號通路的活化中發(fā)揮相反的作用。而Notch 信號通路的異常活化與多種腫瘤密切相關(guān)，如結(jié)腸癌、胰腺癌、乳腺癌、肺癌、膠質(zhì)母細胞瘤等。研究提出新的QKI/NUMB/Notch 通路在腫瘤細胞增殖中發(fā)揮作用［38］。

QKI 還可能參與組蛋白macroH2A1 的選擇性剪接。QKI-5 的差異表達使macroH2A1 的不同剪接體表達發(fā)生顯著變化，QKI 表達量與macroH2A1.1 呈正相關(guān)。而macroH2A1.1 可下調(diào)PARP-1 蛋白水平，參與細胞增殖的多個過程，包括生長因子介導(dǎo)的MAPK級聯(lián)反應(yīng)、細胞周期進程等。文獻報道組蛋白macroH2A1.1 在肺癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、宮頸癌、卵巢癌、黑色素瘤等多種腫瘤中表達顯著下降，發(fā)揮抑癌基因的作用［8］。上述研究表明QKI-5 可通過參與調(diào)節(jié)macroH2A1 mRNA 前體的選擇性剪接在惡性腫瘤中發(fā)揮作用。

QKI不僅在腫瘤組織選擇性剪接事件發(fā)揮作用，還參與腫瘤微環(huán)境中的選擇性剪接事件。研究報道，在卵巢腫瘤中，受剪接因子QKI和RBFOX2下調(diào)影響的選擇性剪接事件約20%發(fā)生在腫瘤微環(huán)境中［25］。

3.2.2 QKI 參與腫瘤細胞周期調(diào)控 細胞周期失調(diào)為惡性腫瘤發(fā)病的重要病理機制。過表達QKI-5 可使腎癌細胞周期G1期延長，S期比例下降。QKI-5可結(jié)合于Ras p21GTP 酶激活蛋白1（Ras p21 GTPaseactivating protein 1，RASA1）mRNA 的QKI 反應(yīng)元件（QRE），以增強RASA1 mRNA 的穩(wěn)定性，從而抑制RAS-MAPK 信號通路的活化及細胞增殖［7］。RASA1作為抑癌基因在多種腫瘤發(fā)揮作用，RAS-MAPK 信號通路在細胞增殖、分化、凋亡等過程發(fā)揮重要作用。因此，QKI-5可能通過上述作用參與調(diào)節(jié)細胞周期G1/S、誘導(dǎo)細胞周期阻滯，抑制細胞增殖。在結(jié)腸上皮中，QKI過表達可引起細胞周期素依賴性激酶抑制劑p27Kip1 表達增加，進而引起細胞周期阻滯［10］。在卵巢癌中，過表達QKI-5可使G1期受阻滯，細胞增殖受抑制，并促進卵巢癌細胞凋亡水平增加［26］。在口腔鱗狀細胞癌中，QKI-5的低表達可活化MAPK信號通路及增加細胞周期蛋白D1（cyclin D1）的表達，從而促進口腔鱗狀細胞增殖。其中cyclin D1在細胞周期G1/S轉(zhuǎn)變中發(fā)揮重要作用［22］。

3.2.3 QKI 與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化 上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化在惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展、侵襲、轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Wnt/β-catenin 信號通路是誘導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化發(fā)生的重要途徑之一。舒林酸等藥物阻斷Wnt/β-catenin信號通路作為臨床腫瘤治療中的新方法已有應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)，QKI-5 可通過抑制β-catenin 的翻譯及促進其降解來下調(diào)β-catenin 的表達［15］。β-catenin 作為Wnt信號通路中的關(guān)鍵分子，可通過激活下游基因促進肺癌發(fā)生發(fā)展［16，39］。上述研究表明，在肺癌中，QKI-5可通過阻斷β-catenin信號通路進而抑制肺癌的侵襲、轉(zhuǎn)移及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。

低氧誘導(dǎo)因子HIF-1α 可促進多種腫瘤細胞增殖、轉(zhuǎn)移、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化及血管生成。研究報道敲除β-catenin 可逆轉(zhuǎn)HIF-1α 誘導(dǎo)的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。而QKI與HIF-1α存在密切關(guān)聯(lián)。QKI可抑制腎癌細胞HIF-1α表達，同時下調(diào)HIF-1α下游與糖代謝及血管生成相關(guān)的靶基因GLUT-1、VEGF、PGK-1表達。提示QKI可能通過調(diào)控上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化發(fā)揮抑癌作用，并可能與糖代謝及血管生成抑制有關(guān)［20］。Wnt/βcatenin信號通路與HIF-1α可能共同參與了此過程。

3.2.4 QKI相關(guān)的其他分子機制 環(huán)氧合酶2（Cox2）對正常細胞獲得腫瘤細胞的惡性表型十分重要，其高表達可在細胞免疫逃逸、抗凋亡、異常增殖等過程發(fā)揮作用。生物信息學(xué)分析表明Cox2 的mRNA 3′-UTR 上存在QKI 的結(jié)合位點，同時QKI 與Cox2 表達呈負相關(guān)。QKI 高表達可降低Cox2 mRNA 的穩(wěn)定性、減少Cox2表達，進而發(fā)揮抑癌作用［40］。

4 結(jié)語

RNA 結(jié)合蛋白QKI 在多種惡性腫瘤中表達量明顯下降，其表達水平可作為判斷惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展及預(yù)后的重要生物標志物。而QKI 蛋白表達受多種途徑的調(diào)節(jié)。Quaking基因啟動子高甲基化可致其表達沉默。研究指出，Quaking 基因啟動子甲基化水平可作為判斷胃癌進展的重要標志。因此，可以通過采用高通量DNA 甲基化分析等技術(shù)評價腫瘤組織Quaking基因甲基化水平，預(yù)測疾病的進展、預(yù)后及復(fù)發(fā)情況。同時，由于DNA甲基化的可逆性，去甲基化治療、增強QKI表達可能在惡性腫瘤治療中發(fā)揮積極意義。但去甲基化藥物在實體瘤治療中效果有限，具體機制有待深入研究?；蛉诤?、蛋白翻譯后修飾等多種機制可調(diào)節(jié)QKI蛋白的表達及功能，但其具體作用通路等尚不明確。這將為以QKI 蛋白為靶點的腫瘤機制研究與應(yīng)用提供新的思路。

腫瘤發(fā)生的機制異常復(fù)雜，其中抑癌基因的異常表達在腫瘤形成過程中發(fā)揮重要作用。目前QKI蛋白主要通過以下4 種機制發(fā)揮作用：1）與miRNA協(xié)同或競爭來發(fā)揮調(diào)控作用；2）剪接因子QKI可通過選擇性剪接調(diào)控下游靶點的表達，參與細胞增殖等多個生物學(xué)進程；3）誘導(dǎo)細胞周期阻滯，抑制細胞增殖；4）參與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，參與腫瘤細胞增殖、轉(zhuǎn)移進程。QKI 蛋白發(fā)揮抑癌作用的下游分子機制為進一步研究提供了方向。

綜上所述，QKI在惡性腫瘤中的表達水平可作為預(yù)測惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展及預(yù)后的重要指標，同時有望成為腫瘤治療的新靶點。如何有效確切地應(yīng)用于臨床診斷與治療值得進一步研究證實。QKI 的上下游調(diào)控機制為進一步研究提供了方向。然而目前QKI 在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中其上下游調(diào)控機制研究有限，研究其具體的作用機制對于理解惡性腫瘤發(fā)病機制及有效治療有重要意義。其各亞型在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的功能差別缺乏報道；如何有效地應(yīng)用于臨床治療有待進一步研究。QKI 的臨床價值也需要在更多腫瘤類型中進一步證實。QKI 與腫瘤關(guān)系的深入研究將為腫瘤的診斷和治療開辟新的思路。