APLP2在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

王可雅，王玲，侯建青

1青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院，山東 青島266000

2青島大學(xué)附屬煙臺毓璜頂醫(yī)院婦科，山東 煙臺264000

淀粉樣肽前體樣蛋白2（amyloid precursor-like protein 2，APLP2）是淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）家族中的一員，APP家族包括APP、淀粉樣肽前體樣蛋白1（amyloid precursorlike protein 1，APLP1）和 APLP2，該家族主要在神經(jīng)系統(tǒng)中發(fā)揮作用，如神經(jīng)細(xì)胞中的APP基因突變導(dǎo)致APP蛋白酶切位點(diǎn)發(fā)生改變，從而形成β-淀粉樣蛋白沉淀，是阿爾茨海默病的特征病理變化。近年來，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，APLP2在不同部位的腫瘤中均表達(dá)異常，與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，因此，對于APLP2的研究受到越來越廣泛的關(guān)注[1-3]。目前，對APLP2結(jié)構(gòu)和生理功能的研究已經(jīng)較為透徹，但對APLP2在惡性腫瘤細(xì)胞中作用的研究起步較晚。本文主要闡述了APLP2在惡性腫瘤組織中的表達(dá)情況及其相關(guān)機(jī)制的研究進(jìn)展，旨在為臨床腫瘤的診斷和治療提供新的方法和理論依據(jù)。

1 APLP2 的結(jié)構(gòu)與功能

1993年，Wasco等[4]研究了APLP2基因在遺傳性阿爾茨海默病中的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，APLP2基因編碼的蛋白質(zhì)由763個氨基酸組成。APLP2為單次跨膜糖蛋白，結(jié)構(gòu)上分為胞外域、跨膜區(qū)域和胞內(nèi)域。胞外域由3個結(jié)構(gòu)域組成，包括E1結(jié)構(gòu)域、E2結(jié)構(gòu)域和牛胰蛋白酶抑制藥（bovine pancreatic trypsin inhibitor，BPTI）結(jié)構(gòu)域[5]。E1結(jié)構(gòu)域包含了兩個獨(dú)立的單元，即類生長因子結(jié)構(gòu)域（growth factor-like domain，GFLD）和銅離子結(jié)合結(jié)構(gòu)域。E2結(jié)構(gòu)域是APLP2最大的保守區(qū)域，又稱APLP2中央?yún)^(qū)域，包括6個α螺旋，它們組成了兩個卷曲螺旋的子結(jié)構(gòu)：N端卷曲螺旋和C端卷曲螺旋。BPTI結(jié)構(gòu)域富含半胱氨酸，可以抑制多種蛋白酶。APLP2的胞外域?yàn)槎垠w，含有多個富含金屬離子和細(xì)胞外基質(zhì)成分的結(jié)合位點(diǎn)，這些結(jié)合位點(diǎn)可以與銅離子、鋅離子、硫酸乙酰肝素結(jié)合。跨膜區(qū)域?yàn)槁菪Y(jié)構(gòu)[6]。細(xì)胞內(nèi)區(qū)域含有與APP相同的YENPTY序列，預(yù)示APLP2在功能上與APP具有相似性。APLP2還包含與鳥嘌呤核苷酸結(jié)合蛋白質(zhì)（guanine nucleotide binding protein，GTP結(jié)合蛋白質(zhì)）結(jié)合的胞內(nèi)域，意味著它也許是G蛋白的另外一個細(xì)胞膜受體。

作為APP基因家族中的一員，APLP2在神經(jīng)系統(tǒng)方面的功能最早被發(fā)現(xiàn)，其可通過調(diào)節(jié)神經(jīng)干細(xì)胞的遷移和分化來調(diào)節(jié)大腦的發(fā)育，同時發(fā)現(xiàn)，APLP2在突觸可塑性中發(fā)揮了促進(jìn)神經(jīng)突觸生長、神經(jīng)細(xì)胞遷移和銅穩(wěn)態(tài)平衡的作用[7-8]。APLP2還在蛋白質(zhì)的軸突轉(zhuǎn)運(yùn)中充當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)物的受體。近年來，Peters等[9]發(fā)現(xiàn)APLP2還與抗原呈遞分子如主要組織相容性復(fù)合體I（major histocompatibility complexI，MHCI）類分子有聯(lián)系，并通過增強(qiáng)胞吞作用調(diào)節(jié)其在細(xì)胞表面的表達(dá)情況，另外，APLP2蛋白是維持葡萄糖和胰島素平衡的重要調(diào)節(jié)劑。

2 APLP2在惡性腫瘤中的作用

近年來，有研究發(fā)現(xiàn)，APLP2在胰腺癌組織中的表達(dá)水平較高，促進(jìn)了胰腺癌細(xì)胞的增殖與遷移[10]。在睪丸生殖細(xì)胞腫瘤組織中，也檢測到了APLP2蛋白的表達(dá)。在尤因肉瘤組織中，APLP2下調(diào)了MHCI類分子的表達(dá)，發(fā)揮了阻止腫瘤細(xì)胞凋亡的作用[9]。APLP2蛋白切割后產(chǎn)生的C-末端片段誘導(dǎo)激活了腫瘤細(xì)胞的增殖與分裂，APLP2作為G蛋白偶聯(lián)受體（G-protein coupled receptor，GPCR），參與細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2（extracellular signal-regulated protein kinase 1/2，ERK1/2）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的信號傳遞過程，對腫瘤細(xì)胞的增殖具有調(diào)控作用。在腫瘤模型中，有許多關(guān)于APLP2的翻譯后修飾類型，如磷酸化修飾、糖基化修飾等類型。APLP2蛋白在子宮內(nèi)膜癌組織中的表達(dá)水平均降低[11]。

2.1 APLP2參與腫瘤細(xì)胞的增殖

在2012年的一項(xiàng)關(guān)于胰腺癌的研究中首次發(fā)現(xiàn)了APLP2在人類胰腺癌組織中呈高表達(dá)[1]。下調(diào)APLP2蛋白的表達(dá)會抑制胰腺癌細(xì)胞的增殖。而隨后的研究顯示，在胰腺癌細(xì)胞中，APLP2蛋白的C端被β-分泌酶切割，持續(xù)地產(chǎn)生APLP2的C末端片段，同時胰腺癌細(xì)胞的活力有所增加，而加入β-分泌酶抑制藥后，胰腺癌細(xì)胞的活力受到影響；研究結(jié)果表明，β-分泌酶和APLP2（特別是其C端切割片段）影響胰腺癌細(xì)胞的存活[1，9]。

Moss等[12]通過敲低APLP2的表達(dá)抑制了人結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖。在結(jié)腸癌細(xì)胞中，APLP2的表達(dá)與人類白細(xì)胞抗原-B相關(guān)轉(zhuǎn)錄物3（human leukocyte antigen-B associated transcript 3，HLA-Bat3）的表達(dá)呈正相關(guān)；且HLA-Bat3通過抑制APLP2的泛素化，從而阻斷APLP2蛋白被蛋白酶體降解。這些研究結(jié)果提示HLA-Bat3通過穩(wěn)定APLP2促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞的生長。

2.2 APLP2參與腫瘤細(xì)胞的凋亡

細(xì)胞凋亡是由基因控制的細(xì)胞自主有序的主動死亡過程，細(xì)胞凋亡通路主要包括線粒體通路和死亡受體通路，即內(nèi)源性凋亡途徑和外源性凋亡途徑，受B細(xì)胞淋巴瘤因子-2（B cell lymphoma-2，Bcl-2）蛋白家族凋亡因子和抗凋亡因子的調(diào)節(jié)。Bcl-2蛋白家族是一組與Bcl-2蛋白在氨基酸序列和（或）蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)上具有同源性的蛋白質(zhì)，根據(jù)功能的不同可以分為抗凋亡和促凋亡蛋白，根據(jù)抑凋亡因子與促凋亡因子的比例來決定細(xì)胞的命運(yùn)。ERK1/2是絲裂原激活蛋白激酶（mitogen-activation protein kinase，MAPK）家族中的重要成員，是GPCR激活的關(guān)鍵效應(yīng)蛋白。ERK/MAPK磷酸化級聯(lián)反應(yīng)中的G蛋白可以激活細(xì)胞中的抗凋亡因子，抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡[13]。APLP2蛋白細(xì)胞外的226個氨基酸可與米勒管抑制物質(zhì)（Müllerian inhibiting substance，MIS）相結(jié)合，從而激活ERK1/2的抗凋亡活性。因此，作為MIS受體的APLP2蛋白可以與GPCR偶聯(lián)以激活ERK從而發(fā)揮抗腫瘤細(xì)胞凋亡的作用[14]。

APLP2在尤因肉瘤組織中高表達(dá)，放射治療后，APLP2表達(dá)水平升高的尤因肉瘤細(xì)胞中處于凋亡前期的腫瘤細(xì)胞比例增加，APLP2表達(dá)水平未升高的尤因肉瘤細(xì)胞中處于凋亡前期的腫瘤細(xì)胞比例較少，說明在尤因肉瘤中，APLP2的高表達(dá)可以降低尤因肉瘤對放療的敏感性[2]。

2.3 APLP2參與腫瘤細(xì)胞的侵襲、轉(zhuǎn)移

Pandey等[10]研究結(jié)果顯示，APLP2在胰腺癌肝轉(zhuǎn)移灶中呈高表達(dá)，可能具有促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的能力。促成腫瘤細(xì)胞遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的一個機(jī)械因素是腫瘤細(xì)胞遷移傾向。Zhang等[15]研究表明，APLP2在大鼠角膜上皮細(xì)胞中的表達(dá)水平升高，大鼠角膜上皮受傷時，APLP2表達(dá)升高的大鼠角膜上皮細(xì)胞發(fā)生了遷移；而將胰腺癌細(xì)胞中APLP2的表達(dá)敲低后，則導(dǎo)致腫瘤生長緩慢。一旦APLP2的表達(dá)下調(diào)，胰腺癌細(xì)胞就不能夠恢復(fù)其正常的生長速度。進(jìn)一步的胰腺腫瘤異種移植實(shí)驗(yàn)還表明，APLP2對腫瘤擴(kuò)散具有影響，促進(jìn)了腫瘤向膈膜、腎和腸的轉(zhuǎn)移。在小鼠和人類胰腺癌組織中，也得到了與上述研究相一致的結(jié)果。

Lim等[16]研究發(fā)現(xiàn)，與APLP2同源的APP具有促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移的功能，在乳腺癌細(xì)胞中，當(dāng)APP基因被敲除時，腫瘤細(xì)胞的增殖能力會受到限制，并通過誘導(dǎo)細(xì)胞周期抑制性蛋白p27kip1的表達(dá)從而導(dǎo)致G1期阻滯。APLP2與APP高度同源，APLP2也可能具有此種功能，相關(guān)研究仍在進(jìn)展中。

促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的發(fā)生機(jī)制目前尚未明確，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在胰腺癌細(xì)胞中，APLP2表達(dá)的下調(diào)可引起體內(nèi)肌動蛋白發(fā)生共價連接，形成肌動蛋白復(fù)合物。在腫瘤的生長過程中，從單體肌動蛋白到高分子量肌動蛋白復(fù)合物的轉(zhuǎn)變表明APLP2在維持腫瘤微環(huán)境中的正常肌動蛋白結(jié)構(gòu)和功能方面具有非常重要的作用[2]。

2.4 APLP2參與腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸

APLP2的過表達(dá)使腫瘤細(xì)胞具有免疫逃逸能力。APLP2是一種廣泛表達(dá)于各種腫瘤中的蛋白質(zhì)，其在轉(zhuǎn)錄、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)和細(xì)胞生存、促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和遷移方面發(fā)揮作用。除此之外，最近有研究發(fā)現(xiàn)，APLP2與細(xì)胞內(nèi)吞作用有關(guān)[17]。

MHCI類分子是腫瘤細(xì)胞內(nèi)呈遞腫瘤抗原的物質(zhì)，在識別T淋巴細(xì)胞和殺傷腫瘤細(xì)胞的過程中，MHCI類分子呈遞腫瘤細(xì)胞抗原至細(xì)胞表面[17]。MHCI類分子將腫瘤細(xì)胞內(nèi)部的抗原呈遞至細(xì)胞表面，以便識別T淋巴細(xì)胞，然后再內(nèi)化回至細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)處，如此循環(huán)地呈遞腫瘤細(xì)胞抗原[18]。

關(guān)于MHCI類分子的胞吞作用機(jī)制目前尚無一致性觀點(diǎn)，主要包括網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)途徑和非網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)途徑。APLP2介導(dǎo)的MHCI類分子的內(nèi)吞作用的發(fā)揮主要是通過網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)途徑，而細(xì)胞內(nèi)吞過程與APLP2尾部的氨基酸序列有關(guān)。Peters等[9]通過免疫熒光標(biāo)記技術(shù)發(fā)現(xiàn)在S2-013胰腺癌細(xì)胞中，APLP2與MHCI類分子存在于相同的部位，且在人宮頸癌細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了兩者的相關(guān)性。通過應(yīng)用免疫沉淀技術(shù)結(jié)合免疫印跡技術(shù)，發(fā)現(xiàn)APLP2蛋白與MHCI類分子結(jié)合于細(xì)胞表面，并與MHCI類分子特異性結(jié)合。APLP2的表達(dá)上調(diào)使更多的MHCI類分子被內(nèi)吞至細(xì)胞內(nèi)，從而失去了呈遞抗原的功能，而且被內(nèi)吞的MHCI類分子并未被引導(dǎo)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，無法參與再循環(huán)的過程，而是被運(yùn)送至溶酶體，被溶酶體水解后結(jié)構(gòu)遭到破壞。該過程在宮頸癌細(xì)胞株和尤因肉瘤中亦得到了證實(shí)[2，9]。

3 小結(jié)與展望

近年來，APLP2基因的研究成為了熱點(diǎn)，通過大量關(guān)于APLP2基因功能及調(diào)節(jié)機(jī)制的研究可知，APLP2基因編碼的蛋白與惡性腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲及免疫逃逸密切相關(guān)。但目前的研究尚處于初步階段，并未發(fā)現(xiàn)該基因發(fā)揮作用時的上下游分子，無法明確地得出APLP2在哪類信號通路上發(fā)揮作用，如何維持APLP2蛋白的功能穩(wěn)定性亦是未知。通過對該基因進(jìn)行深入研究，有利于了解該基因的表達(dá)異常與腫瘤發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系，以及是否存在協(xié)同因子與該基因協(xié)同發(fā)揮作用，若該基因在惡性腫瘤細(xì)胞中起重要作用，那么對于腫瘤的診斷、預(yù)后評估以及腫瘤復(fù)發(fā)的檢測將會有很大的幫助。