RPS15A在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的研究進(jìn)展

曾繁浩 綜述，顏汝平，楊德林 審校

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院 泌尿外科，云南 昆明 651101)

核糖體是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子物質(zhì)，主要由一個(gè)40S和一個(gè)60S的核糖核蛋白亞單位組成，分別稱為“小”和“大”亞單位，內(nèi)含480個(gè)大小不等的獨(dú)特核糖體蛋白(ribosomal proteins，RPs)，它是蛋白質(zhì)生物合成的工廠，其主要參與遺傳信息的翻譯，它對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖以及分化等生物學(xué)過(guò)程至關(guān)重要[1]。RPS是核糖體組成的關(guān)鍵成分，在細(xì)胞內(nèi)執(zhí)行與增殖、分化、DNA修復(fù)、凋亡、細(xì)胞死亡、炎癥、腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)以及其他一些與生物過(guò)程相關(guān)的額外核糖體功能[2]。蛋白質(zhì)的合成是細(xì)胞生存的關(guān)鍵，其合成速率決定著細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖速度。同理，腫瘤細(xì)胞的快速增殖依賴于蛋白質(zhì)的合成速率，而蛋白質(zhì)的合成速率取決于核糖體的數(shù)量，為了實(shí)現(xiàn)細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖過(guò)程中對(duì)蛋白質(zhì)需求的增加，細(xì)胞必須通過(guò)加快核糖體生物合成速率來(lái)增強(qiáng)其合成蛋白質(zhì)的能力[3]。核糖體蛋白R(shí)PS15A(ribosomal protein s15a，RPS15A)是40S核糖體亞單位的組成部分，是核糖體蛋白家族中的一員，能夠在翻譯的早期促進(jìn)信使RNA和核糖體的相互作用。若RPS15A基因表達(dá)發(fā)生異常，可導(dǎo)致包括腫瘤在內(nèi)的疾病發(fā)生，本文主要對(duì)RPS15A在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用進(jìn)行綜述。

1 核糖體及核糖體蛋白的概述

核糖體是復(fù)雜的核糖核蛋白機(jī)器，在細(xì)胞中催化蛋白質(zhì)合成，在核糖體的復(fù)雜生物發(fā)生過(guò)程中，RRNA被折疊、修飾、加工并與RPS組裝形成兩個(gè)核糖體亞單位，稱為大亞基和小亞基，這一過(guò)程主要發(fā)生在一個(gè)特殊的核仁室中，該過(guò)程主要分五個(gè)步驟完成：P-RRNA和RP的合成、P-RRNA的堿基修飾、P-RRNA的折疊、P-RRNA與RP的組裝以及對(duì)P-RRNA進(jìn)行內(nèi)切和外切核溶解處理，由大約200種不同的生物發(fā)生因子(也稱為核糖體組裝因子)和大約80種核仁小RNA介導(dǎo)完成[1]。核糖體中小亞基的功能是將信使MRNA和TRNAS結(jié)合起來(lái)翻譯遺傳密碼，在真核生物的小亞基內(nèi)含一個(gè)18S的RRNA和33個(gè)不同的RPS；真核生物核糖體大亞基中，有催化肽鍵形成的肽基轉(zhuǎn)移酶中心，內(nèi)含5S RRNA、5.8S RRNA、25S～28S RRNA以及47個(gè)RPS，RRNA和RPS相互結(jié)合形成功能性核糖體，由于核糖體的功能與細(xì)胞的正常生長(zhǎng)和增殖密切相關(guān)，若核糖體生物過(guò)程發(fā)生失調(diào)則可導(dǎo)致多種人類疾病，如核糖體病、發(fā)育缺陷、血液功能障礙疾病或者癌癥[4]。RPS15A蛋白是核糖體蛋白家族中的一員，是一個(gè)分子量為14.8KDa的蛋白質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，RPS15A除了參與組裝核糖體外，還具有調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、凋亡等細(xì)胞生物學(xué)功能的核糖體外功能[5]。

2 RPS15A在腫瘤中的表達(dá)及與患者的預(yù)后

腫瘤的發(fā)生發(fā)展，往往伴隨著基因的異常表達(dá)，隨著對(duì)RPS15A的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，RPS15A的異常表達(dá)通常與核糖體病的發(fā)生、血液病以及腫瘤的發(fā)生相關(guān)，并影響著患者的臨床分期和預(yù)后。DBA(diamond-blackfan anemia)病是第一個(gè)報(bào)道的核糖體病，該疾病是一種罕見(jiàn)的、遺傳性的、先天性骨髓衰竭綜合征，典型的臨床表現(xiàn)為正常染色大細(xì)胞性貧血和急性紅細(xì)胞減少癥。在日本，研究表明，該病的發(fā)生可能與RPS15A基因的突變有關(guān)[6]。據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果，在腫瘤的細(xì)胞或組織中，RPS15A均處于高表達(dá)狀態(tài)，如泌尿生殖系統(tǒng)腫瘤中的乳腺癌[7]、卵巢癌[8]和腎細(xì)胞癌[9]，消化系統(tǒng)中的大腸癌[10]、肝癌[5]、胃癌[11]、胰腺癌[12]等。通過(guò)分析患者的臨床資料，發(fā)現(xiàn)RPS15A的表達(dá)還與部分腫瘤患者的預(yù)后及臨床分期相關(guān)。如RPS15A基因的表達(dá)與乳腺癌患者的TNM分期及更大的腫瘤直徑相關(guān)，該基因表達(dá)水平的高低與乳腺癌患者的預(yù)后密切相關(guān)[7]。Chen等[13]研究也得出類似結(jié)論，即RPS15A基因的高表達(dá)與大腸癌患者的年齡、術(shù)前未接受新輔助治療、較高的原發(fā)性區(qū)域淋巴結(jié)病理(pathological node，pN)分期和同步性遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移有關(guān)，在低表達(dá)患者中，患者的總體生存率要明顯高于高表達(dá)患者，因此，RPS15A基因的高表達(dá)同樣被認(rèn)為有可能是大腸癌患者預(yù)后不良的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。此外，RPS15A的表達(dá)還與胃癌的TNM分期、腫瘤大小、分化、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和肝癌患者的不良預(yù)后密切相關(guān)[5，14，15]。

3 RPS15A對(duì)腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)功能影響

癌癥的一個(gè)定義標(biāo)志即細(xì)胞的異常增殖，即使在營(yíng)養(yǎng)不良和有毒的微環(huán)境中，細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常細(xì)胞，而細(xì)胞的增殖通常與細(xì)胞生長(zhǎng)的微環(huán)境、血管生成、細(xì)胞周期密切相關(guān)。RPS15A同其它致癌基因一樣，具有通過(guò)調(diào)控腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)功能來(lái)介導(dǎo)腫瘤的發(fā)生與發(fā)展的能力，它通過(guò)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖，加快細(xì)胞周期的進(jìn)程促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。若抑制RPS15A基因的表達(dá)，則可抑制細(xì)胞的增殖，阻滯細(xì)胞周期。在Feng等[16]的實(shí)驗(yàn)中，敲低RPS15A基因的表達(dá)可明顯抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖，使得細(xì)胞周期阻滯在G2/M期和誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡。體外實(shí)驗(yàn)表明，抑制大腸癌細(xì)胞RKO中RPS15A的表達(dá)，也可觀察到細(xì)胞阻滯在G2/M期，但在SW620細(xì)胞中則是阻滯在G0/G1期[17]。另外，沉默RPS15A基因后，可使胃癌細(xì)胞體外增殖率顯著降低，細(xì)胞被阻滯在G0/G1期，細(xì)胞生長(zhǎng)受到抑制，遷移率降低；裸鼠體內(nèi)成瘤實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，RPS15A基因的沉默對(duì)腫瘤生長(zhǎng)有良好的抑制作用[11]。對(duì)于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，敲除RPS15A基因的表達(dá)能明顯抑制膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞在體外的生長(zhǎng)和克隆形成，并誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯在G0/G1期和促進(jìn)細(xì)胞的凋亡，抑制膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的體外增殖和遷移，以及在裸鼠體內(nèi)的腫瘤生長(zhǎng)[18]。

4 RPS15A在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的分子機(jī)制

分子機(jī)制的深入研究將有助于進(jìn)一步了解一個(gè)致癌基因在腫瘤中發(fā)揮的具體作用，為發(fā)現(xiàn)腫瘤治療的新靶點(diǎn)或作為新的診斷標(biāo)志物提供理論基礎(chǔ)。根據(jù)RPS15A基因在腫瘤發(fā)展中的分子機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，敲低RPS15A基因的表達(dá)后可通過(guò)P53/P21/細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶1(cyclin dependent kinase 1，CDK1)[13]通路誘導(dǎo)大腸癌細(xì)胞HCT116和DLD-1的細(xì)胞周期阻滯在G0/G1期，抑制大腸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖。類似的研究，微小RNA-29a-3p(microRNA-29a-3p，miR-29a-3p)與RPS15A互為負(fù)相關(guān)調(diào)控關(guān)系，miR-29a-3p可靶向于RPS15A蛋白，通過(guò)miR-29a-3p/RPS15A通路抑制RPS15A基因的表達(dá)，上調(diào)鈣結(jié)合蛋白P21、BCL2，下調(diào)細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶4(cyclin dependent kinase 4，CDK4)、細(xì)胞周期蛋白D1、凋亡調(diào)節(jié)因子BCL2相關(guān)X(bcl-2 associated x，BAX)等來(lái)抑制大腸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和促進(jìn)凋亡[10]。在非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞中，對(duì)于RPS15A促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的機(jī)制研究中，miRNAs與RPS15A的表達(dá)呈負(fù)性調(diào)節(jié)作用，miR-147b可直接作用于RPS15A的3′端非翻譯(3′-untranslated region，3′-UTR)區(qū)域抑制RPS15A基因的表達(dá)誘導(dǎo)Wnt/β-catenin信號(hào)通路的傳導(dǎo)來(lái)限制非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞的增殖和侵襲[19]。RRNA的轉(zhuǎn)錄是在RNA聚合酶I(RNA polymerase I，RNA pol I)介導(dǎo)下核糖體生物合成的關(guān)鍵步驟，該步驟最終決定了核糖體的數(shù)量，從而影響細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖和對(duì)環(huán)境刺激的反應(yīng)以及細(xì)胞的生理狀態(tài)[20]。肝炎病毒相關(guān)肝癌進(jìn)化的乙肝病毒HBx癌蛋白通過(guò)激活Ras和TATA結(jié)合蛋白來(lái)激活RNA pol I依賴性啟動(dòng)子，促進(jìn)RRNA的轉(zhuǎn)錄，加快RRNA合成和核糖體生物發(fā)生的速率，因此，在Xie等[21]的研究中發(fā)現(xiàn)，RPS15A促進(jìn)肝細(xì)胞生長(zhǎng)的作用可能有兩種機(jī)制，一種為HBx抗原依賴性方式，另外一種為介導(dǎo)細(xì)胞周期進(jìn)程的方式，此外，RPS15A還可通過(guò)Wnt/β-catenin信號(hào)通路增強(qiáng)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子的表達(dá)，從而在成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-配體-受體結(jié)合后激活血管內(nèi)皮細(xì)胞的粘著斑激酶(Focal adhesion kinase，F(xiàn)AK)和絲氨酸/蘇氨酸激酶1(serine/threonine kinase 1，AKT)通路，促進(jìn)血管生成和肝癌的演變。

5 展望

蛋白質(zhì)的合成是細(xì)胞生存的關(guān)鍵，其合成速率決定著細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖速度，核糖體作為蛋白質(zhì)合成的關(guān)鍵場(chǎng)所，決定著正常細(xì)胞以及腫瘤細(xì)胞的增殖與生長(zhǎng)。組成核糖體的關(guān)鍵成分RPs除了參與核糖體的組裝外還具有許多核糖體外功能，若發(fā)生異常，則可導(dǎo)致包括腫瘤在內(nèi)的疾病的發(fā)生。RPS15A作為RPs中的一員，被證實(shí)是一個(gè)新的致癌因子，在許多腫瘤疾病中表達(dá)異常，通過(guò)近些年對(duì)RPS15A基因的研究，發(fā)現(xiàn)RPS15A基因的高表達(dá)可能導(dǎo)致細(xì)胞的生物學(xué)功能發(fā)生改變，如促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、遷移、侵襲、抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡，影響腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期進(jìn)程等等。且目前的體外實(shí)驗(yàn)以及部分體內(nèi)研究結(jié)果顯示，若敲除RPS15A基因或抑制其表達(dá)，則可抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，因此，RPS15A有可能是腫瘤治療的一個(gè)新靶點(diǎn)。