AKAP12基因與腫瘤相互關系的研究進展

李寒春，徐 銳，孫 甫，戎彪學，王 莉

(西安醫學院第一附屬醫院 科研科，西安 710077)

A激酶錨定蛋白12(A kinase anchor proteins，AKAP12，Gravin)是一種腫瘤生長的負向調節因子，定位于6q24～q25.2，其表達產物最初是從重癥肌無力患者的血清中獲得，能與蛋白激酶A(PKA)、蛋白激酶C(PKC)鈣調蛋白和磷酸酯酶(PDE4D)β2腎上腺素受體(β2AR)等形成復合物。AKAPs 是一類結構不同,但功能相關的蛋白質家族,作為骨架蛋白分子構成一類高度有序的分子復合物,能精確地調控一系列信號轉導事件的空間位置和時間順序。例如：能精確地將激酶A(protein kinase A,PKA)錨定于特定的亞細胞結構，AKAP與PKA相互作用形成局部信號轉導復合體。AKAP12可影響細胞的信號轉導通路、信號轉導效率等，也能調節細胞的分泌與有絲分裂；AKAP12與細胞黏附及遷移也有關，在多種腫瘤中表達下降或缺失，提示該基因的失活與腫瘤的發生發展可能有關[1](表1)。AKAP12基因表達水平下降與癌癥治療后的高復發率密切相關。AKAP12能夠抑制腫瘤細胞的生長和轉移，說明能夠減少癌癥治療術后的復發率，提高癌癥患者術后的生存質量，可為臨床腫瘤的治療提供新思路。

表1 AKAP12與腫瘤的相關文獻

1 AKAP12與肺癌

廖和和等[2]發現AKAP12在肺癌組織中表達量顯著低于正常肺組織，并且肺癌臨床分級越高，AKAP12的表達量越低，推測AKAP12具有抑癌作用并在研究中證實。同時有研究發現：外周血和肺癌組織中AKAP12基因甲基化水平與年齡和性別無關，而與肺癌的病理分期和分化程度有關[3]。不同肺癌組織標本在 17個 CpG位點中的7、9、10、11和13這5個位點出現甲基化的比例較其余位點增高(P<0.05)，提示AKAP12正常表達受這5個位點調控，表明AKAP12啟動子甲基化改變與肺癌惡性程度及腫瘤進展相關[4],這與Jo等[5]非小細胞肺癌AKAP12甲基化的研究趨勢相一致,AKAP12α啟動子在腫瘤中的甲基化程度高于正常組織，AKAP12的表達降低可能與非小細胞肺癌中的甲基化增高有關，并且AKAP12α啟動子甲基化與肺癌的預后有關。

2 AKAP12與結直腸癌

AKAP12可抑制癌細胞的增殖、侵襲、趨化和新生血管形成，Bcl-2和p53是2種重要的凋亡標志物，它們在細胞凋亡過程中起著重要作用[6]。Dinc等[7]研究發現，AKAP12與結直腸癌中p53和Bcl-2之間沒有關系。Ping等[8]研究發現：AKAP12沉默或AKAP12/HDAC3共沉默可促進結直腸癌細胞的增殖、集落形成能力、細胞周期進程和遷移，除抗凋亡蛋白Bcl-2表達升高外，AKAP12基因敲除后PI3K/AKT信號轉導活性增加，其機制可能與細胞周期有關。AKAP12介導的集落形成和遷移是不可缺少的。劉維薇等[9-10]研究發現：AKAP12在結直腸癌組織和結直腸癌患者外周血中表達下調,并存在啟動子區域高甲基化,AKAP12基因甲基化水平與結直腸癌患者的年齡、性別無關，但與結直腸癌的Dukes分期和分化程度有關。AKAP12在人結直腸癌細胞LoVo、Colo320和SW480中表達缺失,在LoVo和Colo320中完全甲基化。而在經去甲基化和去乙酞化處理后的LoVo、Colo320和SW480能夠部分恢復AKAP12的表達。而進一步的體內外研究證實,恢復AKAP12表達可以抑制結直腸癌細胞的生長、遷徙、侵襲和懸浮生長能力,誘導腫瘤細胞凋亡。同時研究顯示[9]：AKAP12在裸鼠模型中可以抑制結直腸癌的生長和轉移,具有抑制腫瘤的作用。因此，AKAP12基因甲基化有望成為結直腸癌進向評估的分子指標。

3 AKAP12與前列腺癌

轉移仍然是前列腺癌相關死亡的主要原因。癌細胞須要接觸內皮細胞，破壞內皮細胞連接以穿過內皮細胞進行侵襲和轉移[11]。Wen等[11]證實：Src抑制的蛋白激酶C的底物(SSeCKS)/AKAP12通過血管生成抑制劑Semaphorin 3F介導在人前列腺癌和微血管內皮細胞之間誘導排斥反應，發現表達AKAP12和SimaGrin 3F mRNA與前列腺癌細胞和組織的侵襲程度呈負相關。序貫logistic回歸分析表明：前列腺癌組織中AKAP12和Semaphorin 3F的表達呈正相關，提示SSeCKS/AKAP12對Semaphorin 3F的激活可能與前列腺癌的進展和轉移有關。Dong等[12]通過建立人耐紫杉醇前列腺癌細胞系(DU145-PTX)和人耐多烯紫杉醇前列腺癌細胞系(PC3-DTX)作為體外細胞模型，發現MARAT1表達水平在臨床DTX抗性雄激素非依賴人PCa細胞樣品中上調。高表達的MALAT1可促進PCa細胞的增殖、遷移和侵襲，但可降低PCa細胞的凋亡率。MIR145-5p作為MALAT1的靶點，MIR-145-5p在PC3-DTX中過表達可抑制細胞增殖、遷移和侵襲，降低對多烯紫杉醇(Docetaxel,DTX)的耐藥性。發現AKAP12是miR145-5P的一個靶點，其誘導顯著。PCa細胞存在參與DTX抗性的lncRNA MALAT1/R-145-5p/AKAP12軸，為PCa的治療提供了新的思路。

4 AKAP12與肝癌

Benjamin等[13]發現在肝硬化(CL)早期、癌前病變(DN)中以及在肝癌去分化晚期，腫瘤抑制因子AKAP12在肝癌發生過程中逐漸下調。在CL和DN中，AKAP12的下調至少部分由2個特異性NA的相互作用引起。而在肝細胞癌中，AKAP12a啟動子特異性的高甲基化導致抑癌基因AKAP12a顯著性下調。 Wei等[14]證明miR-103可以通過抑制AKAP12的表達而在肝癌中發揮癌基因的作用。miR-103調節肝癌組織中PKC，可能通過增加PKC活性增加端粒酶活性，這些結果表明miR-103是肝癌治療的潛在靶點。通過AKAP12抑制PKC的作用可調節端粒酶活性，因此為探討由AKAP12介導并由miR-103調節的肝癌信號通路提供了一個平臺。劉兆君等[15]發現：AKAP12甲基化陽性率在肝癌組織中顯著高于切緣組織，AKAP12甲基化陽性者原發性肝癌復發風險較低，有門脈侵犯者原發性肝癌復發、死亡風險較高。AKAP12甲基化的不同狀態患者的術后總生存期無顯著差異，AKAP12甲基化與原發性肝癌的復發及無疾病生存時間相關。

5 AKAP12與食管癌

Zhe等[16]研究發現：AKAP12甲基化陽性率在巴雷特的化生(BE)、發育不良的巴雷特和食管腺癌(EAC)的食管細胞中的表達顯著高于正常食管。AKAP12甲基化在食管癌患者正常食管上皮中高表達。研究推測AKAP12高甲基化水平與BE段長度之間存在顯著的相關性，是臨床腫瘤進展的風險因子。鱗狀細胞癌細胞組織的檢測也顯示AKAP12高甲基化。5-氮雜-2′-脫氧胞苷(5-Aza-CdR)治療人食管腺癌細胞BIC和OE33 EAC減少AKAP12甲基化，增加AKAP12mRNA表達。因此AKAP12啟動子的高甲基化，導致基因沉默，是人類EACS中常見的事件，發生在巴雷特相關食管腺癌早期。在人食管癌細胞Eca109 5-Aza-CdR處理組及正常培養組中AKAP12甲基化率為 0，在18 對哈薩克族食管鱗癌組織中AKAP12甲基化率為5.6%，差異有統計學意義。AKAP12在食管鱗癌中甲基化發生率低，與病理參數之間無相關性[17]。從結果來看AKAP12高甲基化在人類食管鱗癌中不常見，可作為EAC細胞類型特異性生物標志物。

6 其他腫瘤

大多數高級別(HG)漿液性卵巢癌(SOC)患者盡管對鉑/紫杉醇為基礎的化療具有較高的初始應答率，但仍發展為耐藥疾病。AKAP12的高表達和脫落/分泌是紫杉醇耐藥HGSOC細胞的特征，AKAP12轉錄表達上調與疾病進展和總體生存相關，AKAP12高表達有望作為SOC患者無進展和全面生存的不良預后和預測指標[18]。利用數據庫(GOBO)和tissuescan陣列分析了人乳腺癌組織中AKAP12基因的表達，隨后用Kaplan-Meier繪圖儀分析了無復發生存率(RFS)，發現乳腺癌組織中的AKAP12降低，AKAP12基因表達的患者具有較高的RFS生存率。在人乳腺癌細胞MCF10A和HS578T中敲除AKAP12可誘導細胞遷移，但不改變細胞增殖。AKAP12是一種潛在的乳腺癌轉移抑制因子[19]。

AKAP12基因編碼305和287的2種同工型AKAP12A和AKAP12B基因，這2種異構體可能在2種不同的啟動子的控制下獨立表達。大多數人胃癌細胞缺乏該異構體，AKAP12A和AKAP12B的50個CpG島在胃癌細胞中經常被高甲基化。DNA甲基轉移酶抑制劑和/或組蛋白去乙酰酶抑制劑能有效地恢復AKAP12亞型的表達，證實DNA甲基化直接參與胃癌細胞中AKAP12的轉錄沉默[1]。劉維薇等[20]用甲基化特異性PCR(MSP)對膀胱移行細胞癌和癌旁正常膀胱組織進行檢測。結果發現：63.3%的標本顯示出異常的甲基化，與腫瘤病理分級和分期相關，推測AKAP12甲基化與膀胱移行細胞癌的發生密切相關。有既往研究表明：低氧是實體瘤中具有低氧水平的常見元素，可調節轉移性黑色素瘤中支架蛋白AKAP12的特異性變體的表達[21]。AKAP12調節PKA介導的缺氧磷酸化事件的轉移，引起腫瘤細胞體外侵襲和遷移的改變，以及體內轉移。 32例急性淋巴細胞白血病(ALL)患者的MSP結果顯示AKAP12基因甲基化比率為 62.5%,但與患者的臨床病理學參數無顯著相關。經過5-Aza-CdR處理后,可使人T細胞白血病細胞(6T-CEM)中AKAP12恢復表達,且表達強度與劑量成正比。因此推測AKAP12基因啟動子的異常甲基化與ALL的發生密切相關,AKAP12甲基化有待成為診斷ALL的分子標志物[22]。

7 結語

AKAP12是一種參與調控多種信號傳導途徑的激酶錨定蛋白，具有抑制腫瘤發生的作用。AKAP12能夠錨定一些重要的信號蛋白，可參與PKA、PKC復合物的形成和細胞骨架的重塑，在蛋白定向、信號轉導、G蛋白偶聯受體蛋白信號轉導途徑以及細胞凋亡等多種細胞生物學行為的調控中起著重要作用。AKAP12通過抑制癌細胞遷移、增殖和血管生成發揮腫瘤抑制作用。AKAP12定位于原生質體膜的細胞核、細胞邊緣和細胞質。此外，AKAP12與細胞周期蛋白D1結合，抑制核易位。細胞周期蛋白D1在細胞G1期向S期轉變，即G1-S相轉變過程中合成，并隨著細胞進入S相而迅速降解。再者，AKAP12通過PKC的支架調節肌動蛋白環來支持完成細胞分裂。另外，SRC-FAK復合物還通過刺激RAF/MEK/ERK2級聯和細胞周期蛋白D1的核易位來調節細胞增殖和G1-S相轉變。最后，AKAP12與PKC綁定。AKAP12對SRC和PKC進行隔離，從而抑制JNK和RAF/MEK/ERK信號通路，調節血管生成和控制癌細胞增殖(見圖1)。

圖1 AKAP12抑制腫瘤細胞增殖的機制Fig.1 Mechanism of AKAP12 inhibiting tumor cell proliferation

AKAP12在多種腫瘤中表達下調或缺失，啟動子異常甲基化是一個重要原因。肺癌、結直腸癌、前列腺癌、食管癌、肝癌、胃癌、黑素瘤、急性淋巴細胞白血病及卵巢癌的抑癌基因AKAP12的啟動子區域 CpG島的甲基化水平與腫瘤病理分期分級相關，與患者性別年齡無關?；谝陨嫌^點和闡述，AKAP12在腫瘤的發生發展中至關重要，AKAP12基因啟動子甲基化極有可能成為眾多腫瘤治療的潛在靶標，開發應用抑制或下調AKAP12基因表達的腫瘤放療增敏藥物將成為研究熱點。