GOLPH3 在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展及耐藥機制中的作用

蔡靜怡，余忠華，王鎮(zhèn)南，黃海麗（.廣東醫(yī)科大學(xué)，廣東湛江 5403；.廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，廣東湛江 5400）

高爾基體磷蛋白3（GOLPH3）是定位于反式高爾基體上的癌基因，其表達的產(chǎn)物是一種高度保守的蛋白質(zhì)，可參與對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出蛋白的分選和修飾，以及高爾基體蛋白的運輸和細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[1]。GOLPH3 通過與磷脂酰肌醇4-磷酸相互作用，在高爾基體帶狀結(jié)構(gòu)維持、囊泡運輸和高爾基體糖基化過程中起重要作用[2-3]。GOLPH3 已被證實是致癌基因，在多種實體腫瘤如黑色素瘤、肺癌、乳腺癌、膠質(zhì)瘤和結(jié)直腸癌中擴增[4]。GOLPH3 的表達與各種惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，本文就GOLPH3 與惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展及耐藥作用機制中的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 GOLPH3 是癌基因

GOLPH3 是致癌基因，在多種癌癥中過表達，研究發(fā)現(xiàn)GOLPH3 在多種實體瘤中的擴增頻率很高，包括胃癌、乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌、子宮內(nèi)膜癌和結(jié)腸癌等[5-10]。GOLPH3 的過表達可以與TERT 永生化人黑色素細胞中的B-RAF（V600E）結(jié)合在半固體培養(yǎng)基中生長，并與Ink4a/Arf 缺陷的原代小鼠胚胎成纖維細胞中的HRAS（G12V）結(jié)合導(dǎo)致病灶形成，GOLPH3 的過表達顯著增加了WM239A 黑色素瘤、A549 肺腺癌和1205LU 黑色素瘤細胞系的小鼠異種移植腫瘤生長[2]。研究發(fā)現(xiàn)GOLPH3 的過表達與患者的預(yù)后不良相關(guān)，在MDAMB-231 和MCF7 乳腺癌細胞系以及U251 和U87 膠質(zhì)母細胞瘤細胞系[11]中發(fā)現(xiàn)了GOLPH3 過表達。miR-126 的異常表達與食管鱗狀細胞癌增殖、遷移和侵襲的增加有關(guān)，其方式取決于miRNA 提高GOLPH3 表達的能力。綜上，這些都證實GOLPH3 是真正的癌基因。

2 GOLPH3 在惡性腫瘤的作用機制

2.1 GOLPH3 與相關(guān)調(diào)控因子

miRNAs 是一類重要的長度約22 個核苷酸的內(nèi)源性非編碼小RNA，參與調(diào)控細胞增殖、轉(zhuǎn)移、凋亡和血管生成。最近研究表明，miRNAs 的異常表達與腫瘤的發(fā)生有關(guān)，miRNAs 在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用[12]。miRNAs 主要通過負向調(diào)控GOLPH3 的3'UTR 來調(diào)節(jié)腫瘤細胞的增殖和侵襲，miR-126、miR-590-3p、miR-134、MiR-3150b、miR-186[13-18]等可靶向調(diào)節(jié)GOLPH3 抑制腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲。相反，E2F 轉(zhuǎn)錄因子是細胞周期G1 到S進程的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，游離E2F 能夠誘導(dǎo)DNA 復(fù)制和細胞周期進程所必需的基因表達[19]。而E2F 家族與癌癥的發(fā)生發(fā)展緊密相關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)GOLPH3 的表達是通過其啟動子中存在的E2F 基序受E2F 因子調(diào)控的，GOLPH3 啟動子含有兩個可能的E2F 基序，E2F 對GOLPH3 表達的調(diào)控是通過這兩個E2F 位點介導(dǎo)的，E2F 可通過正向調(diào)控GOLPH3 調(diào)節(jié)腫瘤細胞的增殖和侵襲[19]。因此，進一步探索GOLPH3 的調(diào)控機制，有助于發(fā)現(xiàn)新的惡性腫瘤的治療策略。

2.2 GOLPH3 與DNA 損傷反應(yīng)

DNA 損傷反應(yīng)中的錯誤會導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定，它可以促進癌癥的發(fā)生發(fā)展[20]。許多研究表明GOLPH3是維持基因組穩(wěn)定性所必需的，而GOLPH3 主要是依賴PI4P 定位于高爾基體，是維持高爾基結(jié)構(gòu)所必需的一種蛋白[1]。研究發(fā)現(xiàn)GOLPH3 與肌球蛋18A（MYO18A）結(jié)合，MYO18A 是另一種維持高爾基條帶形態(tài)所需的蛋白質(zhì)，而MYO18A 又與F-肌動蛋白結(jié)合[3]。復(fù)合體GOLPH3-MYO18A 被認為是連接反式高爾基體PI4P 富含結(jié)構(gòu)域和肌動蛋白細胞骨架的橋梁，從而產(chǎn)生維持高爾基體形態(tài)和囊泡從高爾基體到質(zhì)膜（PM）運輸所需的張力[2]。下調(diào)GOLPH3 會導(dǎo)致高爾基帶壓緊，但GOLPH3 過表達，高爾基延伸就會分裂。高爾基細胞碎裂發(fā)生在細胞周期的G2 期。高爾基細胞碎片的增加與癌細胞的增加有關(guān)。高爾基體的變化主要取決于GOLPH3-MYO18A-F-肌動蛋白通路和 DNA 損傷蛋白激酶（DNAPK），即GOLPH3 在 TQ 基序中被 Thr143 和 Thr148 上的 DNAPK 磷酸化，反過來，GOLPH3 的磷酸化導(dǎo)致 GOLPH3 和 MYO18A 之間的相互作用增強，從而促進高爾基體擴散[3]。研究表明，DNA-PK/GOLPH3/MYO18A 通路是DNA 損傷后癌細胞存活所必需的，表明高爾基體碎裂可能有助于腫瘤的發(fā)展和維持[21]。GOLPH3 參與胞質(zhì)分裂與癌癥生物學(xué)高度相關(guān)，因為胞質(zhì)分裂失敗會導(dǎo)致四倍體，從而促進腫瘤的發(fā)生和染色體不穩(wěn)定，加速癌癥的異質(zhì)性和進化，增加對藥物治療的耐藥性，并與結(jié)腸癌患者的不良預(yù)后相關(guān)[22]。此外，通過胞質(zhì)分裂失敗導(dǎo)致多倍體可以提供一種選擇性阻斷癌細胞分裂的有效策略[23]。因此，深入分析GOLPH3 在胞質(zhì)分裂中的功能和調(diào)控，可能會為治療GOLPH3 過表達的癌癥開辟新的途徑。綜上，說明了高爾基形態(tài)在癌癥細胞生物學(xué)領(lǐng)域的重要性。然而，高爾基片段是細胞轉(zhuǎn)化的驅(qū)動事件還是癌癥進展引起的下游效應(yīng)，目前尚不清楚[24]。

2.3 GOLPH3 與內(nèi)吞調(diào)節(jié)

有缺陷的內(nèi)吞作用可能通過生長因子受體和/或細胞粘附復(fù)合物的缺陷運輸和循環(huán)導(dǎo)致癌癥疾病，囊泡運輸成分的異常表達參與了癌癥的發(fā)生。GOLPH3主要富集在反式高爾基網(wǎng)絡(luò)（TGN）中，與高爾基體的聯(lián)系是高度動態(tài)的[25]。與其他高爾基蛋白類似，GOLPH3 依賴于GTP 定位到高爾基膜上，且通過使用不可水解的類似物隔離到囊泡中[25]。GFP 標記的GOLPH3 在高爾基體出的小管泡結(jié)構(gòu)、內(nèi)小體和質(zhì)膜上均可見，提示GOLPH3 可能參與了幾個囊泡運輸步驟[25]。GOLPH3 蛋白與Vps35 蛋白相互作用，Vps35蛋白是逆轉(zhuǎn)錄酶的一個組成部分，是一種核內(nèi)體復(fù)合物，協(xié)調(diào)了多個囊泡運輸路線，包括核內(nèi)體和反式高爾基網(wǎng)絡(luò)之間的運輸，以及核內(nèi)體到質(zhì)膜的運輸。通過控制其分選受體的循環(huán)，果蠅需要一種逆轉(zhuǎn)錄酶來正常分泌Wnt 形態(tài)因子[2]。有研究發(fā)現(xiàn)，果蠅Vps35 在血細胞中的缺失會損害幾種跨膜蛋白的內(nèi)吞作用，導(dǎo)致表皮生長因子受體（EGFR）和血小板源性生長因子的質(zhì)膜定位增強，并相應(yīng)增加下游信號[2]。因此，GOLPH3 可能會影響包括受體酪氨酸激酶在內(nèi)的細胞表面受體的逆轉(zhuǎn)錄酶介導(dǎo)的循環(huán)，導(dǎo)致下游信號延長，從而影響與癌癥相關(guān)的活性。

2.4 GOLPH3 與糖基化

高爾基體的主要功能涉及糖基化蛋白質(zhì)和脂質(zhì)分子的加工和運輸。研究發(fā)現(xiàn) GOLPH3 的酵母同源物VPS74 與蛋白糖基轉(zhuǎn)移酶的細胞溶質(zhì)暴露的N 端尾部相互作用，從而將酶錨定在高爾基體并調(diào)節(jié)糖蛋白加工[26]。VPS74 的缺失導(dǎo)致液泡蛋白酶的運輸和分泌缺陷，此外，當 VPS74 中的突變與GET1/GET2 和RIC1/YPT6（蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運復(fù)合物的所有成分）中的突變結(jié)合時，會導(dǎo)致合成生長缺陷[2]。GOLPH3 通過影響癌癥相關(guān)糖蛋白的糖基化來促進細胞轉(zhuǎn)化，在蛋白質(zhì)糖基轉(zhuǎn)移酶的反式高爾基體運輸中起著重要作用。Isaji 等[27]發(fā)現(xiàn)GOLPH3 敲低影響整合素介導(dǎo)的細胞遷移，這與N-聚糖的唾液酸化缺陷有關(guān)，尤其是β1-整合素上的α2，6-唾液酸化，他們證明GOLPH3 與HeLa細胞中的α2，6-唾液酸轉(zhuǎn)移酶-I（ST6GAL1）相關(guān)，并且ST6GAL1 的表達挽救了GOLPH3 敲低細胞中整合素依賴性細胞遷移和細胞信號傳導(dǎo)缺陷。Eckert等[28]發(fā)現(xiàn)GOLPH3 在ST6GAL1 空間調(diào)節(jié)中的作用，GOLPH3 蛋白直接與核心2N-乙酰氨基葡萄糖轉(zhuǎn)移酶（C2GnT）和ST6GAL1 相互作用，并指導(dǎo)這些酶摻入COPI 包被的囊泡中，而半乳糖基轉(zhuǎn)移酶（一種不與GOLPH3 結(jié)合的酶）不會整合到COPI 囊泡中，并且其高爾基體定位不依賴GOLPH3。有研究表明β1-整聯(lián)蛋白的α2-6 唾液酸化增加會影響腫瘤細胞的粘附和遷移能力，并可能促進結(jié)腸腫瘤進展[29]。總的來說，這些發(fā)現(xiàn)表明GOLPH3 依賴性糖基化缺陷與腫瘤進展之間存在很強的相關(guān)性。

3 GOLPH3 與腫瘤耐藥性

有研究表明約90% 的惡性腫瘤患者由于對化療藥物的敏感性逐漸降低或連續(xù)使用產(chǎn)生耐藥性而死亡，導(dǎo)致治療無效[30-31]。因此，研究惡性腫瘤的耐藥機制，尋找有效的治療方法提高藥物敏感性，對于延長惡性腫瘤患者的生存時間具有重要意義。近年來，GOLPH3 已被證實可引起多種腫瘤的化療耐藥[32-33]。Niu 等[34]研究發(fā)現(xiàn)GOLPH3 可降低SKOV3 卵巢癌細胞對順鉑的應(yīng)答，促進細胞存活。GOLPH3 過表達影響順鉑對HT29 結(jié)腸癌細胞的治療效果，敲低GOLPH3可提高HT29 結(jié)腸癌細胞對順鉑的敏感性[35]。Wang等[36]發(fā)現(xiàn)，敲低GOLPH3 亦可提高HT29 結(jié)腸癌細胞對5-FU 的敏感性。研究顯示，微小RNA（miRNA）是基因表達的轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)因子并且與多藥抗性相關(guān)[34]。據(jù)報道，在接受吉西他濱與順鉑標準聯(lián)合化療的尿路上皮性膀胱癌（UBC）患者中，miR-34a/GOLPH3軸與臨床預(yù)后及復(fù)發(fā)密切相關(guān)，結(jié)果表明，miR34a/ GOLPH3 軸在涉及UBC 耐藥性和復(fù)發(fā)的腫瘤干細胞（CSC）中發(fā)揮關(guān)鍵作用[37]。Peng 等[38]發(fā)現(xiàn)miR-299-5p 敲低可通過抑制細胞增殖和侵襲并促進細胞凋亡來增強膠質(zhì)母細胞瘤（GBM）細胞在體外和體內(nèi)對替莫唑胺（TMZ）的敏感性。此外，發(fā)現(xiàn) GOLPH3 是miR-299-5p 的靶基因，GOLPH3 在miR-299-5p 調(diào)節(jié)下調(diào)節(jié)MAPK/ERK 軸增加膠質(zhì)母細胞瘤細胞對替莫唑胺敏感性。Niu 等[34]研究發(fā)現(xiàn)GOLPH3 是miR-509-3p 的靶基因，而miR-509-3p 可通過調(diào)控GOLPH3 增強卵巢癌中鉑類藥物的敏感性。因此，GOLPH3 可能成為惡性腫瘤耐藥的新靶點。

4 小結(jié)與展望

GOLPH3 與腫瘤之間的關(guān)系密切，在多種實體瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。目前對GOLPH3 在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展的分子機制與耐藥性方面的研究已經(jīng)取得一定的進展，但GOLPH3 在惡性腫瘤的信號通路仍未明確，GOLPH3 的過度表達是否是預(yù)測對特定療法的反應(yīng)性的有用標志物，以及GOLPH3 通路的抑制是否會加強標準療法以提供治療益處等方面仍有很大的探索前景，仍需要更多的研究得到證實。相信通過不斷地研究GOLPH3 在腫瘤的發(fā)生發(fā)展及其惡性腫瘤的形成過程中作用將得到不斷地揭示，同時其在腫瘤的診斷、治療方面的作用也將會得到一個質(zhì)的飛越。