STK33在腫瘤中表達的研究進展

劉 嬋 李曉梅

泰安市中心醫(yī)院病理診斷中心，山東 泰安 271000

人類基因組編碼大約538 種蛋白激酶，蛋白激酶能催化蛋白質(zhì)磷酸化反應，進而維持蛋白質(zhì)活性，在細胞增殖、分化、代謝及凋亡等一系列生理過程中發(fā)揮重要作用，而蛋白激酶的突變或者過度表達常常與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密不可分［1-3］。絲氨酸/蘇氨酸激酶（serine/threonine kinase，STK）是一大類能夠特異性磷酸化絲氨酸/蘇氨酸殘基的重要激酶家族，STK33是近年來被報道的絲氨酸/蘇氨酸激酶的熱點成員［4］。現(xiàn)有的研究對STK33如何在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵性作用尚存在爭議，本文將STK33在不同腫瘤中的研究進展作一綜述。

1 STK33的分布與特點

國外學者在2001 年首次報道了STK33 基因，其位于基因豐富的人類染色體11p15.3 區(qū)域及小鼠的7 號染色體上，包含12 個外顯子，開放閱讀框片段長1545 bp，編碼分子質(zhì)量為5.783 × 104的蛋白質(zhì)［5］。STK33 在人體中的表達不具有普遍性，且在大多數(shù)組織中表達水平較低［6］，胎兒肺、心、脊髓和腦中可檢測到STK33 表達。胚胎期小鼠肺組織相對成熟小鼠肺組織顯著表達［7-8］。小鼠睪丸組織尤其是生精上皮細胞中STK33顯著表達，并且在精子發(fā)生的晚期階段發(fā)揮作用［9］?？梢奡TK33的表達與器官分化、個體發(fā)育的不同階段相關(guān)，并且具有一定的組織特異性。據(jù)報道，STK33 在表達模式上與鈣離子/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅰ（calcium/calmodulin-dependent protein kinase Ⅰ，CAMK Ⅰ）高度相似，可被鈣離子/鈣調(diào)蛋白激活，而絲氨酸和蘇氨酸存在STK33 的自動磷酸化位點，說明STK33很可能與CAMK家族功能相似，通過自動磷酸化保持其激酶活性，參與眾多生物學行為［10-12］，但其如何在眾多生物學行為中嚴格執(zhí)行調(diào)控機制尚不明確。

2 STK33在腫瘤中的表達

研究發(fā)現(xiàn)，STK33 不僅表達于正常組織中，不同類型的腫瘤中也檢測出STK33 的表達。通過高通量RNA 干擾的方法，在多種組織來源的腫瘤細胞系中發(fā)現(xiàn)，依賴Kirsten 鼠類肉瘤病毒癌基因（Kirsten rat sarcoma viral oncogene，KRAS）突變的腫瘤細胞均表現(xiàn)出STK33 的抑制敏感性，提示STK33 的激酶活性或許是影響依賴KRAS 突變的腫瘤細胞生存的必要條件，其機制可能是抑制STK33 降低核糖體蛋白 S6 激酶 1（ribosomal protein S6 kinase 1，S6K1）的磷酸化，減少線粒體凋亡，進而提高細胞的存活和增殖能力，這被稱為與KRAS之間的“合成致死”效應，而不依賴KRAS 突變的細胞未檢測出類似的改變［13］?！昂铣芍滤馈被虻暮Y選有助于發(fā)掘新的腫瘤藥物靶點，拓展腫瘤藥物研發(fā)的思路［14］。在隨后的蛋白質(zhì)組學研究中發(fā)現(xiàn)，熱休克蛋白90（heat shock protein 90，HSP90）可以維持多種組織來源的癌細胞中STK33 的穩(wěn)定表達，通過遺傳學或藥物抑制HSP90 能夠催化蛋白酶體介導的STK33 降解，誘導KRAS 突變的細胞發(fā)生凋亡［15］。因此，STK33 小分子抑制劑的研發(fā)成為當時的研究熱點，其或?qū)⒊蔀镵RAS 依賴性腫瘤的新的治療方向。然而，STK33 小分子抑制劑的研發(fā)也不盡如人意，經(jīng)過數(shù)次篩選，優(yōu)化出對STK33抑制選擇性較高的BRD8899，但在多達35 種癌細胞系中，BRD8899 雖然能夠抑制STK33 的激酶活性，卻并未對細胞增殖活性發(fā)揮抑制效果［16］；高通量測序篩選出的新型化學探針ML281，進一步揭示了STK33的生物學特性，且抑制STK33并不能選擇性殺死KRAS 依賴的腫瘤細胞［17-18］。有學者在急性髓細胞白血病（acute myeloid leukemia，AML）細胞系中使用多種方式（RNAi、過表達野生型或K145M STK33 和小分子STK33 激酶抑制劑）干擾STK33 的表達，再次證實了STK33 的下調(diào)或抑制并沒有檢測到其磷酸化位點的變化，又一次反駁了STK33 和 KRAS 之間存在“合成致死”效應［19］。雖然現(xiàn)有的研究存在爭議，且對STK33的機制研究尚不明確，但腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程是多階段、多因素的復雜過程，最初對于STK33在腫瘤中的研究多數(shù)局限于KRAS 突變的腫瘤細胞，靶向KRAS 的研究困難重重但從未停止，雖然近10 年對于KRAS 家族的研究有了突破性進展［20］，但在10 年前對于STK33 與KRAS 的“合成致死”效應的發(fā)現(xiàn)，無疑是癌癥治療的一道曙光。遺憾的是，隨后一系列研究并未能揭示STK33 的“合成致死”效應的更深入的機制，反而證實了與其完全對立的理論，也進一步預示了STK33 的復雜性。關(guān)于STK33 在不同腫瘤中如何發(fā)揮作用，陸續(xù)有學者進行了更廣泛的探索。

2.1 STK33在肺癌中的表達

肺癌已然成為全球的多發(fā)病及常見病，雖然近年來肺癌死亡率有所下降，但仍居男女癌癥死亡率的首位［21］。STK33 蛋白水平在不同組織學類型的肺癌組織中均高于良性肺組織，非小細胞肺癌（nonsmall-cell lung cancer，NSCLC）中 STK33 蛋白表達明顯低于肺小細胞癌（small cell lung cancer，SCLC）中的蛋白表達，并且STK33 的顯著表達與肺癌患者生存率低相關(guān)［22］。通過生信數(shù)據(jù)庫中基因位點的比對及熒光素酶報告基因檢測發(fā)現(xiàn)，miR-107 與 STK33 存在結(jié)合位點，miR-107 作為抑癌基因在NSCLC 細胞系中呈現(xiàn)低表達的狀態(tài)，過表達miR-107 能夠下調(diào)STK33 在NSCLC 細胞系中的表達，從而抑制細胞的增殖和侵襲能力并促進細胞凋亡。隨后的蛋白印跡實驗顯示，STK33 蛋白表達水平與細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）的磷酸化水平呈正相關(guān)，提示此抑制過程可能是通過下調(diào)ERK/STK33 信號通路完成的［23］。ERK 的去磷酸化可以誘導NSCLC 的細胞凋亡，一定程度上減少NSCLC對吉非替尼的耐藥性［24］。在SCLC 細胞系中，敲低STK33能誘導細胞凋亡和G1期細胞周期停滯，減弱SCLC 細胞的增殖和遷移能力，此抑制效應可能是通過核糖體蛋白S6（ribosomal protein S6，RPS6）/B細胞淋巴瘤-2 基因相關(guān)啟動子（Bcl-2 asociated death promoter，BAD）的去磷酸化實現(xiàn)的，隨后在小鼠成瘤模型中也得到了一致的結(jié)論，抑制STK33的表達能夠抑制SCLC細胞的生長［25］。但該研究還發(fā)現(xiàn)，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶9（caysteine aspartic acid specific protease-9，caspase-9）蛋白的表達隨STK33 的抑制而增加，而S6K1 蛋白的表達沒有發(fā)生明顯變化，可見STK33參與的細胞凋亡可能是線粒體途徑介導的，而caspase-9 是細胞線粒體依賴的凋亡過程中不可或缺的起始因子［26］，這與之前的研究結(jié)果有所不同［13］。研究證實，STK33 在諸多類型的肺癌中均有表達且具有特異性，雖然尚未闡明其作用機制，但足以顯示STK33 的功能復雜性。STK33 有望成為靶向藥物耐藥性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因素，并且為開發(fā)不同類型肺癌的新藥物提供新的思路。

2.2 STK33在胃癌中的表達

胃癌的發(fā)病率居全球癌癥發(fā)病第5 位，手術(shù)是主要治療手段，近年來術(shù)前新輔助化療和術(shù)后化療一定程度降低了胃癌患者的死亡率，有效的基因檢測是目前胃癌精準治療的趨勢［27］。通過對GEO 數(shù)據(jù)庫中300例胃癌患者的基因表達數(shù)據(jù)及臨床資料進行分析發(fā)現(xiàn)，STK33 的高表達與胃癌患者的總生存率和無進展生存期縮短以及TNM分期差有關(guān)，用免疫組織化學的方法檢測出STK33 在胃癌組織中高表達，抑制胃癌細胞中STK33的表達可以抑制細胞增殖，降低細胞的遷移和侵襲能力，同時降低小鼠模型中腫瘤細胞向鄰近器官轉(zhuǎn)移的概率，這一過程伴隨上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）的關(guān)鍵基因E-鈣離子粘附蛋白的上調(diào)和波形蛋白的下調(diào)［28-29］。STK33的作用機制多種多樣，其在胃癌中促進惡性進展的機制可能是通過EMT 途徑實現(xiàn)的。這翻開了STK33 致癌機制研究的新篇章，有望為胃癌早期診斷、靶向治療及免疫治療提供新思路。

2.3 STK33在結(jié)直腸癌中的表達

結(jié)直腸癌是最常見的消化系統(tǒng)腫瘤之一，發(fā)病率和死亡率均居全球癌癥發(fā)病和死亡的前3 位［21］，雖然早期結(jié)直腸癌能夠治愈，但由于其早期癥狀不明顯，多數(shù)患者確診時已為中晚期，嚴重縮短患者的生存期［30-31］。研究者通過甲基化特異性檢測技術(shù)發(fā)現(xiàn)，STK33 作為候選基因在結(jié)直腸癌組織中呈高甲基化狀態(tài)，長春新堿的應用可以誘導結(jié)腸癌細胞中STK33 的脫甲基化，從而恢復其mRNA 的表達［32］，說明在結(jié)直腸癌中STK33的高甲基化狀態(tài)有可能與腫瘤的惡性進展密切相關(guān)。高甲基化會導致抑癌基因功能的消減或喪失，從而促進腫瘤的生長［33］，長春新堿能恢復甲基化的STK33的mRNA 的表達同樣證實，STK33 在結(jié)直腸癌中作為抑癌基因存在，其高甲基化狀態(tài)是促進腫瘤進展的關(guān)鍵。另一項研究也顯示，STK33 的高甲基化狀態(tài)抑制了其mRNA 的表達，與結(jié)直腸癌患者的腫瘤高侵襲性、高轉(zhuǎn)移率及預后不良相關(guān)，STK33 在結(jié)直腸癌細胞系中的高甲基化狀態(tài)是促進細胞增殖的可能因素［34］。該結(jié)論與其他的研究結(jié)論存在分歧，可見不同的化學修飾方法對DNA 與蛋白質(zhì)相互作用機制的影響具有復雜性，得出的結(jié)果也是多樣的甚至完全相反。STK33 在結(jié)直腸癌中參與腫瘤進展的復雜機制尚未明確，需要對其進行更深入全面的探索，才能為結(jié)直腸癌的早期診斷和精準治療提供理論基礎。

2.4 STK33在肝癌中的表達

我國肝細胞癌發(fā)病率居全球第3 位，五年生存率僅14.1%［35］，肝細胞癌進展速度快，在手術(shù)治療的基礎上，尋求有效的治療靶點是提升肝細胞癌治療效果的關(guān)鍵。研究表明，過表達的STK33與原發(fā)性肝細胞癌的臨床分期差和無進展生存期短有顯著關(guān)聯(lián)，其機制可能是STK33結(jié)合了癌基因c-Myc，增強其轉(zhuǎn)錄活性，從而促進肝細胞的增殖及腫瘤的惡性進展，抑制劑的使用雖然可以使STK33 失活，卻沒有明顯改變細胞的增殖和遷移能力，提示STK33或許不能通過維持自己的激酶活性調(diào)節(jié)肝癌細胞的生物學行為［36］。STK33如何在肝癌細胞中發(fā)揮促癌作用，其機制尚需要更全面的挖掘，肝細胞癌進展速度極快，整體預后較差，嘗試有效的早期診斷和及時治療極為重要。STK33在肝細胞癌中的高表達有望為尋找其新的治療方法提供新的研究方向。

2.5 STK33在胰腺癌中的表達

胰腺癌是一種早期無明顯癥狀、進展速度極快的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，五年生存率只有11%左右［21，37］，尋找胰腺癌早期診斷及治療方法是必要的。研究者用免疫組織化學的方法檢測到STK33在胰腺導管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）中表達，并且PDAC的不良預后與STK33的表達強度呈正相關(guān)性，體外及體內(nèi)研究均發(fā)現(xiàn)，STK33的過表達可以促進PDAC細胞的惡性生物學行為，反之則抑制腫瘤細胞的惡性發(fā)展，這可能是由于缺氧誘導轉(zhuǎn)錄因子（hypoxia inducible factor-1，HIF-1α）直接與STK33啟動子上的缺氧反應元件結(jié)合，從而激活STK33啟動子活性，進而促進PDAC的惡性進展［38］，提示STK33在胰腺癌細胞中起到促癌作用。研究發(fā)現(xiàn)，在胰腺癌細胞中，STK33可以結(jié)合HSP90，二者聯(lián)合作用于低氧狀態(tài)下的腫瘤細胞，驅(qū)動HIF-1α的激活和積累，促進腫瘤的血管生成和惡性進展［39］。另有研究證實，過表達STK33 可以促進胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤（pancreatic neuroendocrine tumour，PNET）細胞的增殖、遷移和侵襲，并抑制細胞凋亡，此過程伴隨經(jīng)典的PI3K/AKT/mTOR信號通路的上調(diào)，干擾STK33的表達能夠顯著降低抗凋亡基因B細胞淋巴瘤-2基因（B-cell lymphoma-2，bcl-2）的表達，表明STK33參與PNET細胞惡性進展可能是通過線粒體依賴的凋亡途徑實現(xiàn)的［40］。

綜上可見，STK33 作為促癌基因與胰腺癌的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切，靶向STK33可能是治療胰腺癌的新思路，但腫瘤的發(fā)生發(fā)展機制復雜，需對其開展更深入的研究。

2.6 STK33在淋巴瘤中的表達

淋巴瘤是分類繁多的淋巴造血系統(tǒng)惡性腫瘤，不同病理類型及分期的淋巴瘤，治療方案和預后存在明顯差異［41］。研究者在Burkitt 淋巴瘤中通過基因組富集分析方法發(fā)現(xiàn)，STK33基因可能參與了EB病毒編碼的microRNA 的致病過程，從而影響B(tài)urkitt 淋巴瘤轉(zhuǎn)錄環(huán)境［42］，具體機制尚未進行深入研究，但STK33存在潛在的致癌意義。隨后在探索B 細胞淋巴瘤患者個體之間存在的異質(zhì)性時發(fā)現(xiàn)，致癌轉(zhuǎn)錄程序激活伴隨Myc/STK33 通路的激活［43］，再次確定了STK33 在淋巴瘤惡性進展中的促進作用。最近的研究發(fā)現(xiàn)，在彌漫大B 細胞淋巴瘤中，STK33 作為差異基因被篩選出來，并檢測出其在彌漫大B 細胞淋巴瘤細胞中明顯高表達，干擾STK33的表達能抑制細胞增殖，并增強細胞對順鉑的敏感性，在耐藥細胞株中過表達STK33能激活Hedgehog信號通路，從而促進其惡性生物學行為，在對STK33上游基因的篩選中發(fā)現(xiàn)核轉(zhuǎn)錄因子Y 亞基β（nuclear transcription factor Y beta，NFYB）與其相關(guān)度最高，過表達NFYC 能增加STK33 的表達，說明STK33 可能直接受NFYB 調(diào)控進而促進了彌漫大B細胞淋巴瘤的進展及化療耐藥［44］。

綜上可見，STK33 在淋巴瘤的發(fā)生發(fā)展中起到促進作用，并且增加其耐藥性，靶向STK33 或許是一種新的治療淋巴瘤的策略，但還需更全面的探索STK33在淋巴瘤中的促癌機制。

2.7 STK33在其他腫瘤中的表達

下咽鱗狀細胞癌中STK33的表達與腫瘤大小、惡性程度呈正相關(guān)，干擾STK33 的表達伴隨著Ki67、bcl-2 的表達下調(diào)，進而抑制細胞增殖，誘導凋亡，并且ERK 上游基因抑制劑PD98059 的使用能增強對STK33的抑制效果，提示STK33可能是通過ERK 途徑參與下咽鱗狀細胞癌細胞EMT 的過程，進而促進腫瘤的惡性發(fā)展［45］。研究者在富集神經(jīng)母細胞瘤的差異基因時，也發(fā)現(xiàn)STK33能作為獨立預后標志，預測神經(jīng)母細胞瘤患者的預后，但其如何調(diào)控神經(jīng)母細胞瘤的發(fā)生發(fā)展尚未深入研究［46］。雖然STK33 已被多次報道與腫瘤的惡性進展相關(guān)，但在諸多腫瘤中研究均較少，還需大量工作證實STK33與其上下游基因的相關(guān)性，找到其促進腫瘤進展更可靠的證據(jù)，才能為靶向治療提供思路。

3 結(jié) 論

腫瘤一直被視為阻礙人類健康的難以攻克的疾病，靶向治療是腫瘤研究的熱門，探索新的靶點對腫瘤的靶向治療十分必要。STK33作為一種新型蛋白激酶，促進多種腫瘤的惡性生物學行為，參與不同的信號轉(zhuǎn)導途徑，涉及自動磷酸化和甲基化等蛋白質(zhì)的化學修飾過程，但對其更深入的作用機制尚未完全明確?，F(xiàn)有的研究尚不成熟且不具有普遍性，還需對STK33 的生物學特性、如何參與調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)導通路等方面進行深入探索，才能為其臨床應用提供理論基礎?？傊琒TK33 在腫瘤中發(fā)揮的作用不容忽視，是潛在的預后評估指標和治療靶點，值得對其開展進一步研究。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突