YBX1在腫瘤中的研究進(jìn)展*

崔琪琪，王 超，劉 雙，杜潤翾，田少萍，王 勇 綜述，岳 丹△ 審校

1.天津醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)學(xué)院，天津 300203；2.天津醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院，天津市泌尿外科研究所，天津 300211

Y-盒結(jié)合蛋白-1(YBX1)是一種多功能癌蛋白，其參與癌癥相關(guān)的細(xì)胞增殖與存活，染色質(zhì)失穩(wěn)及耐藥性等相關(guān)廣泛基因的調(diào)節(jié)。YBX1作為多種基因的轉(zhuǎn)錄因子，參與多種DNA/RNA依賴性事件，包括DNA修復(fù)，前體mRNA剪接，mRNA轉(zhuǎn)錄，mRNA包裝，mRNA穩(wěn)定性以及翻譯的調(diào)節(jié)。在細(xì)胞水平，YBX1的活性表現(xiàn)為參與細(xì)胞增殖和分化、細(xì)胞凋亡、應(yīng)激反應(yīng)和惡性細(xì)胞轉(zhuǎn)化等過程。研究表明YBX1表達(dá)顯著升高與多種常見腫瘤的預(yù)后不良和復(fù)發(fā)有關(guān)，包括腎癌、前列腺癌、胰腺癌和黑色素瘤等。此外，研究顯示YBX1的核定位和(或)過表達(dá)可用于預(yù)測20多種不同腫瘤類型患者的預(yù)后。本文對YBX1功能及其在腫瘤中的研究進(jìn)展展開綜述。

1 YBX1的結(jié)構(gòu)

YBX1是冷休克蛋白超家族的成員，它是一種可與DNA/RNA結(jié)合的多功能蛋白，共有3個結(jié)構(gòu)域，包括經(jīng)典的冷休克蛋白結(jié)構(gòu)域(CSD)，富含丙氨酸/脯氨酸的N-末端結(jié)構(gòu)域(A/P結(jié)構(gòu)域)和具有交替帶正、負(fù)電荷氨基酸的長C末端結(jié)構(gòu)域(CTD)[1]。CTD可以與其他細(xì)胞蛋白或核酸相互作用，特異識別單鏈DNA和雙鏈DNA的Y-盒序列，是DNA修復(fù)蛋白的結(jié)合位點(diǎn)；而A/P結(jié)構(gòu)域參與基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控，使Y-盒結(jié)合蛋白能與轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中其他蛋白質(zhì)發(fā)生特異作用，進(jìn)而使轉(zhuǎn)錄具備專一性。

2 YBX1定位與修飾

2.1YBX1在細(xì)胞中的定位 YBX1在癌細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核中均有表達(dá)。在細(xì)胞質(zhì)中，YBX1主要參與一些mRNA剪接的轉(zhuǎn)錄后修飾[1]。當(dāng)在體外和體內(nèi)暴露于各種環(huán)境刺激(如氧化應(yīng)激和紫外線照射)時，或在接受抗癌藥物治療的患者的癌細(xì)胞中，YBX1可以被蛋白激酶B(AKT)、p70核糖體蛋白S6激酶(p70S6K)和p90核糖體S6亞基激酶(p90RSK)等激酶磷酸化，轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核，以促進(jìn)惡性腫瘤相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。因此，在癌癥中磷酸化的YBX1作為轉(zhuǎn)錄因子起著至關(guān)重要的作用。YBX1核轉(zhuǎn)位可以在許多癌癥中觀察到，并且與癌癥預(yù)后不良和疾病進(jìn)展相關(guān)[2]。核內(nèi)YBX1通過多種機(jī)制參與轉(zhuǎn)錄調(diào)控及DNA損傷修復(fù)活動[3]。

2.2YBX1的轉(zhuǎn)錄后修飾 作為轉(zhuǎn)錄因子，YBX1的活性和功能受到多個水平的調(diào)節(jié)。YBX1的功能可通過多個位點(diǎn)的翻譯后修飾來調(diào)節(jié)。YBX1最常見的翻譯后修飾是磷酸化修飾。第一個被鑒定的，同樣也是目前研究最廣泛的YBX1磷酸化位點(diǎn)是CSD結(jié)構(gòu)域中的絲氨酸102(S102)。SUTHERLAND等[4]研究表明，S102磷酸化可能對乳腺癌中YBX1的致癌活性至關(guān)重要。此外，S102的磷酸化水平與表皮生長因子受體(EGFR)和人表皮生長因子受體2(HER2)的表達(dá)呈正相關(guān)，而二者在原發(fā)性乳腺癌中的表達(dá)均上調(diào)。另一方面，乳腺癌中S102A-YBX1突變體會阻止EGFR和HER2的產(chǎn)生，并抑制乳腺癌的發(fā)展[5]。

除了乳腺癌中S102的磷酸化，質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)YBX1的CSD結(jié)構(gòu)域中S165的磷酸化同樣十分重要。YBX1可能是核因子-κB(NF-κB)的潛在活化因子。抑制YBX1的S165磷酸化可能是結(jié)腸癌的一種潛在治療策略[6]。此外，對YBX1的其他修飾還包括泛素化、乙?；?、半胱天冬酶切割和甲基化[7]。

YBX1核定位和磷酸化是其作為致癌基因的重要條件。YBX1的核定位可預(yù)測各種癌癥患者的預(yù)后不良。

3 YBX1在細(xì)胞水平上性質(zhì)和功能的表現(xiàn)

研究表明，YBX1參與蛋白質(zhì)翻譯、mRNA定位和穩(wěn)定、轉(zhuǎn)錄調(diào)控及細(xì)胞周期調(diào)節(jié)[8-9]。YBX1可調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成的總體水平，并直接增強(qiáng)癌癥干細(xì)胞因子如TWIST、SNAIL、MYC和HIF1α的翻譯，但可抑制宮頸癌細(xì)胞中氧化磷酸化相關(guān)蛋白的翻譯。此外，YBX1是細(xì)胞增殖的調(diào)節(jié)因子，是影響癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移潛能以及癌癥干細(xì)胞功能的決定因素[8]。在表皮干細(xì)胞中，YBX1與RNA解旋酶DDX6相互作用，同時結(jié)合具有自我更新能力的調(diào)節(jié)因子的3′-非翻譯區(qū)(3′UTR)，如CDK1和EZH219，以促進(jìn)它們的翻譯。

由于會導(dǎo)致生長遲緩和神經(jīng)發(fā)育缺陷，體內(nèi)YBX1的缺失可致胚胎死亡。YBX1還可通過與特異性衰老相關(guān)細(xì)胞因子mRNA的3′UTR結(jié)合從而對細(xì)胞的衰老進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)。YBX1調(diào)節(jié)翻譯的能力取決于其對蛋白質(zhì)的翻譯后修飾以及與其他RNA結(jié)合蛋白(RBP)相互作用的能力[10]。在增殖的角質(zhì)細(xì)胞中，YBX1對細(xì)胞因子介導(dǎo)的細(xì)胞衰老具有抑制作用。該過程的改變可以在體內(nèi)產(chǎn)生不同的臨床情況。隨著年齡增加，皮膚中YBX1表達(dá)的下降可以解釋衰老皮膚中衰老細(xì)胞的增加和組織更新中的老化缺陷，如脫發(fā)、傷口愈合較慢等。

4 YBX1在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用

YBX1的水平在多種癌癥中均有所增加，其核定位與癌癥的侵襲性表型和更低的存活率相關(guān)。所以，YBX1在癌癥中的高表達(dá)水平與核轉(zhuǎn)位使YBX1成為理想的診斷標(biāo)志物和可能的治療靶點(diǎn)[1]。

4.1YBX1在乳腺癌中的研究 YBX1的高表達(dá)與乳腺癌所有亞型的低生存率、耐藥性和高復(fù)發(fā)率相關(guān)。這強(qiáng)調(diào)了YBX1作為癌基因在乳腺癌中的潛在重要性[11]。CAMPBELL等[12]研究表明，YBX1能夠通過p300介導(dǎo)的染色質(zhì)重塑將健康人的乳腺上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為癌細(xì)胞導(dǎo)致基底樣乳腺癌的形成。JUNG等[13]研究提示，YBX1對于維持表型不同的乳腺癌細(xì)胞亞群的干細(xì)胞性和致瘤能力非常重要，YBX1主要通過性別決定區(qū)Y盒2基因(Sox2)來執(zhí)行這一功能，從而導(dǎo)致相對更具侵襲性的癌癥亞型。YBX1與侵略性乳腺癌相關(guān)，主要在雌激素受體(ER)陰性的乳腺癌中會表現(xiàn)出更強(qiáng)侵襲性或轉(zhuǎn)移性[14]。YBX1還可以促進(jìn)細(xì)胞生長，使HER2基因的表達(dá)增加，以及介導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞中細(xì)胞周期、細(xì)胞增殖和耐藥性等基因的表達(dá)[15]。

YBX1在多種乳腺癌細(xì)胞系中均有表達(dá)，其表達(dá)與ER、孕激素受體(PR)和HER2表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，并與絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號級聯(lián)呈正相關(guān)，而MAPK信號級聯(lián)是基底細(xì)胞樣乳腺癌(BLBC)中重要的通路。YBX1在70%的BLBC患者中呈高表達(dá)，它的許多靶基因與基底樣特征相關(guān)。YBX1的高表達(dá)與乳腺癌亞型的低存活率、耐藥性和高復(fù)發(fā)率相關(guān)。此外，YBX1還可以通過防止癌細(xì)胞被細(xì)胞凋亡機(jī)制消除來促進(jìn)乳腺癌的進(jìn)展。例如，YBX1可以與腫瘤抑制因子p53相互作用導(dǎo)致YBX1的核定位增加，并且還會抑制p53依賴性細(xì)胞死亡，是乳腺癌細(xì)胞凋亡的負(fù)性調(diào)節(jié)因子[16]。

4.2YBX1在腎癌中的研究 腎細(xì)胞癌(RCC)的治療方法包括手術(shù)、靶向治療和免疫治療。耐藥性RCC的出現(xiàn)會導(dǎo)致藥物失效和預(yù)后不良，因此需要為RCC開發(fā)新的和改進(jìn)的治療方案。細(xì)胞核中YBX1高表達(dá)與腎癌進(jìn)展和侵襲性癌癥表型密切相關(guān)，導(dǎo)致RCC患者預(yù)后不良。YBX1在腎癌組織中的表達(dá)高于癌旁組織，并且YBX1的核表達(dá)與RCC分期、Fuhrman腫瘤分級和轉(zhuǎn)移有關(guān)。此外，YBX1敲低可以抑制RCC細(xì)胞的黏附，YBX1對RCC腫瘤轉(zhuǎn)移具有正調(diào)節(jié)作用。YBX1與Ras-GTP酶激活蛋白1(G3BP1)可以相互作用，改變RCC細(xì)胞中YBX1的磷酸化和核轉(zhuǎn)位來抑制YBX1的活化，從而抑制RCC細(xì)胞的遷移和侵襲[17]。

4.3YBX1在其他腫瘤中的研究 YBX1還與其他類型的癌癥相關(guān)。在人類非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)中，YBX1可以促進(jìn)細(xì)胞周期蛋白D1的轉(zhuǎn)錄，而細(xì)胞周期蛋白D1是一種能夠促進(jìn)細(xì)胞生長的致癌周期蛋白[18]。YBX1在骨肉瘤中表達(dá)增加，并且可以通過刺激其細(xì)胞增殖來促進(jìn)骨肉瘤的生長[19]。值得注意的是，YBX1還能通過上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)過程促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移和生長。在前列腺癌中，YBX1通過促進(jìn)EMT從而導(dǎo)致更具侵襲性的前列腺癌表型的發(fā)生[20]。在頭頸癌患者中，YBX1的高表達(dá)與患者的預(yù)后不良有關(guān)。

5 YBX1與耐藥

最初發(fā)現(xiàn)多藥耐藥相關(guān)的ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因ABCB1及生長因子受體基因EGFR和HER2/ErbB2在癌細(xì)胞中的表達(dá)可被YBX1轉(zhuǎn)錄激活。其他耐藥性相關(guān)基因MVP/LRP、TOP2A、CD44、CD49f、BCL2、MYC和AR的表達(dá)也被YBX1轉(zhuǎn)錄激活，這表明YBX1與腫瘤藥物耐藥性有關(guān)[3]。YBX1調(diào)節(jié)耐藥性相關(guān)基因，使癌細(xì)胞對多種抗癌治療劑產(chǎn)生耐藥性。例如，YBX1調(diào)節(jié)了NSCLC對順鉑的敏感性，并且YBX1的高表達(dá)是NSCLC患者預(yù)后不良的潛在預(yù)測指標(biāo)[21]。研究表明，乳腺癌中YBX1和ER存在明顯的相互關(guān)系，并且YBX1的表達(dá)增強(qiáng)顯著下調(diào)雌激素受體1(ESR1)的表達(dá)，并誘導(dǎo)對抗雌激素治療劑的獲得性耐藥[22]。因此，YBX1的表達(dá)增強(qiáng)通常伴隨著ER依賴性基因表達(dá)的減少，其可能通過驅(qū)動ER非依賴性細(xì)胞的生長和存活來促進(jìn)乳腺癌的進(jìn)展。此外，在接受抗雌激素治療的ER陽性患者中，YBX1表達(dá)較高的患者預(yù)后較差。

總之，YBX1涉及細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期、存活和耐藥性基因的表達(dá)，并促進(jìn)了腫瘤的惡性進(jìn)展以及癌細(xì)胞對化療藥物耐藥性的獲得。

6 YBX1與癌癥的治療

6.1YBX1是一種新的治療靶點(diǎn) 迄今為止，已經(jīng)在不同的人類癌癥中鑒定出許多分子靶標(biāo)用于研發(fā)新的治療方案。例如，在乳腺癌中針對HER-2療法的建立以及在前列腺癌中針對TREK-1療法的建立[23-24]。YBX1處于許多參與細(xì)胞信號通路基因的上游，包括多藥耐藥基因(MDR1)及HER-2、EGFR、增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)、細(xì)胞周期蛋白A和細(xì)胞周期蛋白B等與癌癥發(fā)展有關(guān)的基因。目前已經(jīng)采用許多方法直接抑制YBX1的活化或者靶向YBX1的活化因子來抑制YBX1。YBX1結(jié)合位點(diǎn)的分子誘餌已成功應(yīng)用于多種癌細(xì)胞，其可以抑制腫瘤生長，以及誘導(dǎo)p53介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。

6.2靶向YBX1有助于進(jìn)一步開發(fā)有效的抗癌藥物 靶向YBX1可能有助于克服乳腺癌的抗雌激素耐藥性和惡性進(jìn)展，其原因如下：YBX1過表達(dá)小鼠可誘發(fā)多種乳腺癌組織學(xué)特征;YBX1沉默導(dǎo)致與細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期相關(guān)基因(如HER2、FGFR2和CDC6)的明顯下調(diào)，同時會上調(diào)人乳腺癌細(xì)胞系中ERα的表達(dá)[6，11，22]，從而增強(qiáng)對內(nèi)分泌療法的反應(yīng)性。此外，在體內(nèi)治療性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，YBX1過表達(dá)誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞ERα表達(dá)下調(diào)，并獲得了對代表性的抗雌激素藥物他莫昔芬的耐藥性。

已經(jīng)有研究評估了靶向YBX1的臨床前治療研究。YBX1 S102位點(diǎn)側(cè)翼的9個氨基酸的分子誘餌細(xì)胞可滲透肽在體外誘導(dǎo)了癌細(xì)胞的細(xì)胞毒性。另外，還開展了其他臨床前治療方法，包括用siRNA或miRNA沉默YBX1。通過新型的多糖藥物遞送系統(tǒng)，已開發(fā)出了一種靶向Dectin-1的載體，該載體可傳遞YBX1反義DNA，并且在體外YBX1沉默對細(xì)胞生存能力具有一定的抑制作用[25]。有研究顯示，在肺癌細(xì)胞中使用長鏈非編碼RNA(lncRNA)使YBX1表達(dá)沉默可以抑制細(xì)胞生長[26]。此類臨床前試驗(yàn)顯示了YBX1表達(dá)沉默在體外對癌細(xì)胞的某些細(xì)胞毒性作用。

7 小結(jié)與展望

YBX1是一種重要的癌蛋白，可以調(diào)節(jié)癌癥的進(jìn)展。YBX1在不同類型的癌癥增殖中調(diào)節(jié)許多細(xì)胞信號傳導(dǎo)途徑。不同癌癥中YBX1的核定位和核水平表達(dá)與癌癥的預(yù)后相關(guān)。因此，YBX1可以作為癌癥進(jìn)展的潛在生物標(biāo)志物。此外，YBX1通過上調(diào)多種耐藥相關(guān)基因在先天性和獲得性腫瘤耐藥中發(fā)揮重要作用。通過靶向YBX1來開發(fā)治療藥物將有助于克服各種進(jìn)展性癌癥中腫瘤對抗癌治療劑的耐藥性。針對進(jìn)展性癌癥患者靶向YBX1治療藥物的開發(fā)和臨床評估成為未來研究的關(guān)鍵。