分子伴侶GRP78/BiP在化療耐藥中的機(jī)制

文雪

【摘 要】在過去的幾十年中，在治療幾種類型的癌癥如肺癌，乳腺癌，前列腺癌和胰腺癌，已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展。然而，在最初的治療過程中，腫瘤甚至出現(xiàn)對化療藥物治療的抵抗性。這種現(xiàn)象稱為化學(xué)抗性，結(jié)果導(dǎo)致了大多數(shù)癌癥患者的死亡。一些研究發(fā)現(xiàn)，對化療藥物難以治療的癌癥患者，其分子伴侶GRP78/結(jié)合蛋白，BiP（BiP）在RNA和蛋白質(zhì)表達(dá)水平顯著上調(diào)。此外，GRP78/BiP在惡性腫瘤細(xì)胞中重新定位到細(xì)胞膜，而在良性細(xì)胞中沒有出現(xiàn)這種現(xiàn)象。本文主要回顧了GRP78/BiP在癌細(xì)胞化學(xué)抗性發(fā)展過程中的作用以及潛在的作用機(jī)制。

【關(guān)鍵詞】GRP78;Bip;癌癥;化療抗性

中圖分類號： R730.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）22-0210-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.22.097

當(dāng)化學(xué)治療藥物在腫瘤治療過程中變得難以治療時，通常會發(fā)現(xiàn)參與應(yīng)激調(diào)節(jié)途徑的蛋白質(zhì)被上調(diào)。這些蛋白質(zhì)其中之一就是葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78-kDa GRP78（也稱為結(jié)合蛋白，BiP）。GRP78/BiP是Hsp70伴侶蛋白家族的成員，主要定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）。GRP78的特征在于其在ER中的雙重作用：一方面，它作為常駐伴侶調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)折疊和防止聚集起作用;另一方面，它通過與ER跨膜蛋白激活轉(zhuǎn)錄因子6（ATF6），肌醇需要蛋白1（IRE1）和PKR樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶（PERK）的結(jié)合來調(diào)節(jié)，稱為未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）途徑[1]。未折疊肽的累積使GRP78遠(yuǎn)離這三種“應(yīng)激傳感器”，從而誘導(dǎo)其活化。一旦激活，UPR可分為兩個階段：早期（促存活期）和晚期（促凋亡UPR）[2]。有趣的是，經(jīng)常觀察到UPR上游或下游的基因在幾種類型的癌癥中上調(diào)，表明該途徑的慢性激活導(dǎo)致腫瘤的生長優(yōu)勢。考慮到GRP78在化學(xué)抗性發(fā)展中ER內(nèi)外發(fā)揮的作用，因此，迫切尋找抑制其促存活作用的化合物是至關(guān)重要的。

ER作為細(xì)胞器是蛋白質(zhì)在輸出到細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜或細(xì)胞外基質(zhì)之前被折疊和/或修飾的場所。當(dāng)處于應(yīng)激情況，例如細(xì)胞暴露于化學(xué)物質(zhì)，缺乏營養(yǎng)物質(zhì)或缺氧誘導(dǎo)蛋白質(zhì)聚集，以及ER中的錯誤折疊。GRP78/BiP作為ER駐留分子伴侶，一方面具有調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)折疊的雙重功能，另一方面具有激活急性應(yīng)激條件下的UPR的雙重功能[3]。在正常條件下，GRP78結(jié)合并抑制三種不同的跨膜蛋白，也稱為應(yīng)激傳感器：激酶PERK，激酶/內(nèi)切核酸酶IRE1和轉(zhuǎn)錄因子ATF6。當(dāng)ER中未折疊蛋白質(zhì)積累時，GRP78從這些應(yīng)激傳感器滴定，導(dǎo)致其活化。在剪接轉(zhuǎn)錄因子X-盒結(jié)合蛋白1的mRNA之前，跨膜激酶/內(nèi)切核酸酶IRE1在同二聚化和自磷酸化步驟后被激活（Xbp1）[4]。Xbp1的剪接形式誘導(dǎo)編碼蛋白質(zhì)的特定基因子集的轉(zhuǎn)錄，所述蛋白質(zhì)在ER介導(dǎo)的肽折疊中起作用。類似地，其GRP78中的轉(zhuǎn)錄因子ATF6從易位轉(zhuǎn)移到高爾基體中，在那里它被切割和激活[8]。活化的ATF6可誘導(dǎo)分子伴侶GRP78和GRP94以及Xbp1的轉(zhuǎn)錄，表明UPR的這兩個臂之間的串?dāng)_[5]。跨膜激酶PERK同源二聚體化，進(jìn)行自身磷酸化并抑制真核起始因子2（eIF2a）的α亞基。結(jié)果，阻斷了新的蛋白質(zhì)合成，阻止了新的多肽在ER腔中累積。然而，延長的eIF2a磷酸化導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子ATF4的活化，ATF4是含有基本拉鏈的蛋白質(zhì)的cAMP反應(yīng)性元件結(jié)合蛋白（CREB）家族的成員[6]。ATF4誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子CHOP/GADD134，其反過來誘導(dǎo)促凋亡蛋白Bax和Bim并抑制抗凋亡蛋白Bcl-2。基于激活時間，UPR對細(xì)胞命運(yùn)具有相反的作用：在早期階段，它通過激活A(yù)TF6和IRE1分支誘導(dǎo)細(xì)胞存活并增加ER內(nèi)的重折疊活性，在稍后的時間點(diǎn)通過激活誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。

免疫組織化學(xué)染色以及對患者材料的全基因組分析表明，GRP78在幾種對化學(xué)療法治療無效的腫瘤中過表達(dá)，如神經(jīng)膠質(zhì)瘤，白血病，前列腺和乳腺癌。GRP78水平的增加，似乎是癌細(xì)胞抗化療的關(guān)鍵特征，長期上調(diào)UPR而不誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。可觀察到GRP78定位于惡性但非良性細(xì)胞的細(xì)胞膜，表明該蛋白的ER外功能對其促存活動至關(guān)重要。

由于UPR經(jīng)常在難治性腫瘤中上調(diào)，并且GRP78在其活化中起關(guān)鍵作用，因此，預(yù)期具有較高GRP78水平的癌癥對化學(xué)治療的反應(yīng)較弱。基于這一觀察結(jié)果，GRP78一方面可以成為預(yù)測患者對治療反應(yīng)的良好性與否的候選生物標(biāo)志物，另一方面也是克服獲得性抗性的良好靶標(biāo)。

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