p53凋亡刺激蛋白2與腫瘤細胞的自噬和凋亡

閆曉東，石　英(綜述)，陳德喜，郭洪亮(審校)

(　1.山東省腫瘤醫院外科四病區，濟南 250117； 2.濟南大學 山東省醫學科學院醫學與生命科學學院，濟南 250022；

3.北京市肝病研究所，北京 100069)

p53凋亡刺激蛋白2與腫瘤細胞的自噬和凋亡

閆曉東1,2△，石英3(綜述)，陳德喜3，郭洪亮1※(審校)

(1.山東省腫瘤醫院外科四病區，濟南 250117； 2.濟南大學 山東省醫學科學院醫學與生命科學學院，濟南 250022；

3.北京市肝病研究所，北京 100069)

摘要：p53凋亡刺激蛋白2(ASPP2)是ASPP家族的一個重要成員，能夠通過對細胞促凋亡靶基因轉錄的調節來促進細胞的凋亡。另外，ASPP2與自噬也具有一定的關系，它能通過提高p53通路介導的自噬來誘發腫瘤細胞凋亡增加，從而達到抑制和殺滅腫瘤的作用。在肝癌細胞中，ASPP2過表達可增強p53誘導的自噬調節蛋白(DRAM)介導的自噬對肝癌細胞的促凋亡作用。DRAM的發現使p53與自噬之間建立了聯系，也進一步豐富了ASPP2的功能機制，這也為腫瘤的基因治療提供了新的思路。

關鍵詞：腫瘤；p53凋亡刺激蛋白2；自噬；細胞凋亡

p53凋亡刺激蛋白(apoptosis stimulating protein of p53，ASPP)是英國科學家盧欣教授領導的研究小組在2001年發現的，其家族成員ASPP2能特異性增強p53促進細胞凋亡的功能，與腫瘤的發生、發展關系密切[1]。細胞自噬發生在包括腫瘤在內的多種病理生理狀態中[2]，自噬的不同階段對細胞功能狀態的影響也呈現多樣性[3-4]。在腫瘤發生的最初階段，自噬可抑制其發生、發展，而在腫瘤處于缺血缺氧的情況下，自噬又可作為一種保護機制[5]。已有研究揭示，在細胞生長、自噬、凋亡以及損傷應激等一系列的生理反應中，ASPP2 作為一種重要的調節因子參與其中，因此它在腫瘤發生、發展和治療方面具有重要意義[6]。現就ASPP2的表達與腫瘤細胞自噬及凋亡的關系研究進展進行綜述。

1ASPP2的結構和功能特征

ASPP2是一種與p53相關的功能蛋白質，它的功能氨基酸序列是一段在N端截斷的53BP2功能單位[7]。正常細胞中，ASPP2主要在胞質及核周部位表達，在線粒體和核內也會有少量的表達，但當細胞發生壞死或凋亡時，ASPP2會在細胞核內出現高表達現象[1]。ASPP2 N端的類泛素樣折疊與其誘導和促進p53凋亡、轉錄的功能密切相關[8]。組成ASPP2氨基酸序列的重要功能性結構域主要包括Pro結構域、4個錨蛋白重復序列和SH3結構域。ASPP2主要通過Ank-SH3結構域發揮調控細胞周期活動或凋亡的作用，4個錨蛋白重復序列和SH3結構域是ASPP2與p53、p63以及p73結合的部位；結構是功能的基礎，ASPP2的特殊結構使其具有獨特的功能，ASPP2可與p53、p63以及p73特異性地結合，并增強它們下游促凋亡靶基因的轉錄活性，從而刺激p53家族中各成員的促細胞凋亡功能，在腫瘤的發生、發展階段起著重要的抑制作用[9]。ASPP2把細胞接受的各種應激信號進行整合，通過不同的方式對細胞凋亡進行調節，其中就包括對自噬的調節，作為ASPP2的一種新的功能機制，其對細胞自噬的調節功能越來越被人們所認知。

2自噬與腫瘤的關系

2.1自噬對腫瘤發生、發展的影響細胞自噬是細胞對其自身結構的吞噬和降解，細胞通過這種保守的防御機制及時清除細胞內破損或衰老的細胞器以及錯誤折疊的蛋白質，以實現細胞本身的代謝需要和某些細胞器的更新[10]。自噬的發生大致可分為3個階段：①細胞受到外界刺激或細胞器、非功能性蛋白質積累；②自噬體的伸展擴張；③自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體，并降解其內容物[11-12]。對于正常細胞，自噬能夠使細胞在各種損傷刺激和應激中得以存活，適度的自噬水平對細胞內環境穩態的維持具有重要的作用。而對腫瘤細胞來說，自噬對其也有很多益處，如在腫瘤發生階段，異常細胞的大量增殖使其需要大量的營養物質，而正常的細胞營養供應無法滿足其需要，此時細胞自噬活性的提高對腫瘤細胞得以發展具有一定作用；基于這一點，通過抑制細胞的自噬能夠實現促進腫瘤細胞發生凋亡的功能[3-4]。體外實驗表明，在各種應激的環境中，抑制一些腫瘤(如結腸癌、乳腺癌等)細胞的自噬后，細胞表現為凋亡明顯增加[13]。正常水平的細胞自噬對腫瘤的發生來說是一種抑制機制，然而，細胞自噬的異常則會導致癌細胞的出現，例如，在對人類乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌與自噬相關性的研究中發現，患者體內大都存在自噬相關基因beclin1的缺失現象；另外，動物實驗也表明，存在beclin1基因突變的鼠比野生型鼠更易發生腫瘤[14-15]。

2.2自噬對腫瘤治療及預后的影響細胞內環境穩態的維持和癌癥的發生、發展均與自噬有著密切的關系。在正常細胞中，細胞保持一定活性的自噬水平，并處在不斷的動態變化之中；同樣，在腫瘤的不同階段，自噬也處于不同的活性狀態。在腫瘤細胞異常增殖的過程中，自噬是其適應包括缺氧和饑餓在內的多種應激而不斷發展的重要機制之一，而且自噬為腫瘤細胞受藥物或放射損傷之后，能夠迅速修復損傷DNA以及清除損傷細胞器得以生存下來，提供了一種途徑，從而保護癌細胞免受化療藥物的作用，并增強其對放療的耐受性[16]。因此，可通過抑制自噬來增強放、化療對腫瘤細胞的殺傷作用。在對雌激素受體陽性的乳腺癌患者的治療中發現，對耐藥的乳腺癌細胞應用4-羥基他莫昔芬聯合自噬抑制劑處理后，會使細胞發生更為明顯的凋亡[17]。而對于某些腫瘤(如宮頸癌、卵巢癌等)在應用化學藥物治療時，常可誘導細胞發生自噬性凋亡[18]。自噬的活性可能還與癌癥患者的預后具有一定關系，例如，在某些腫瘤(肝癌、膠質瘤等)患者的組織中，自噬相關蛋白Beclin 1的表達降低，而且Beclin 1表達的陽性率與患者的預后生存率呈明顯正相關[19-20]。而這一結果在鼻咽癌中正好相反[21]。由此可以推斷，在不同類型的腫瘤組織中，自噬具有不同的作用機制，而且腫瘤細胞的自噬活性或許與腫瘤的分化程度、轉移以及分期等均具有密切的關系。既然自噬對正常細胞和癌變細胞均有重要作用，弄清自噬發生的原因及其分子機制，對于癌癥的臨床治療及患者預后生存來說均具有非常重要的意義，這也是近年來腫瘤與自噬的研究越來越受到人們關注的原因。

3ASPP2與腫瘤的相關性

3.1ASPP2表達降低促進腫瘤的發生ASPP2表達的降低在腫瘤的發生、發展中發揮著重要作用，但目前關于ASPP2在不同類型腫瘤細胞中的表達報道不一。Liu等[22]對乳腺癌的研究表明，在野生型p53腫瘤中伴ASPP2表達下降多于突變型，癌組織中ASPP2的表達低于癌旁組織；而且轉移性乳腺癌中ASPP2的表達明顯低于非轉移性乳腺癌，這說明ASPP2 對腫瘤的轉移具有一定的抑制作用，ASPP2表達下降，容易導致腫瘤細胞發生轉移[23]。同時，通過ASPP2剔除小鼠的模型研究發現，ASPP2完全剔除的小鼠很快就出現死亡，而ASPP2部分剔除的小鼠會自發性地形成多種腫瘤[24]。

3.2ASSP2促進腫瘤細胞的凋亡ASPP2結合p53后能夠特異增強凋亡基因(如Bax、p53可誘導基因3和p53上調凋亡調控因子)的表達能力，從而顯著增強p53促細胞凋亡的功能，而且射線和化療藥物處理腫瘤細胞時，會明顯增加ASPP2的表達及其與p53的結合[8]。同時，有研究發現，在細胞內誘導外源性的ASPP2表達，能引起細胞凋亡，即使是在ASPP2低表達時也能增強細胞對化療藥物的敏感性；此外，對p53突變的腫瘤細胞，ASPP2的表達也能抑制其生長，并可增強腫瘤細胞對放、化療的敏感性，這表明ASPP2還能通過p53非依賴途徑促進凋亡[25]；這可能是因為在p53缺陷時，細胞中的ASPP2可通過與p53高度同源的p73和p63分子的相互作用，來完成對細胞凋亡的誘導[26-27]。

3.3ASPP2/p53誘導的自噬調節蛋白( p53-induced modulator of autophagy，DRAM)/自噬調節通路自噬是細胞通過消化受損細胞器，維持細胞穩態和正常生命活動的重要機制之一，而自噬的異常則容易導致細胞的凋亡。同樣，對于腫瘤來說，可以通過抑制細胞自噬來促進腫瘤細胞的凋亡。然而，ASPP2/DRAM/自噬調節通路的發現，使自噬的增強可以促進腫瘤細胞的凋亡成為事實[28]。DRAM是p53的目的基因之一，它的發現將p53通路中ASPP2與自噬建立起了聯系，DRAM表達可引起自噬的發生，其功能低下造成的自噬缺陷也導致了人類腫瘤的發生[29]。實驗室的前期研究發現，在肝癌細胞中，ASPP2和p53結合后能夠誘導DRAM和Bax的表達，DRAM引起自噬的發生并參與細胞凋亡，從而達到抑制和殺滅腫瘤的作用，而且，在DRAM信使RNA水平明顯降低時，Bax信使RNA的水平也大幅度降低[30]。Bax是細胞凋亡的促進因子，它可在細胞的模型結構上形成孔道而導致凋亡的發生[31]。另外，國外早有研究報道，ASPP2可通過提高p53通路介導的自噬來促進腫瘤細胞的凋亡[29]。這為腫瘤的基因治療開辟了一條新途徑。

4ASPP2和腫瘤細胞的自噬與凋亡

ASPP2具有促進細胞凋亡的作用，所以下調ASPP2的表達可促進腫瘤細胞增殖并抑制細胞凋亡，而過表達ASPP2促進凋亡和下調ASPP2抑制凋亡并促進增殖的機制尚不明確。實驗研究證明，ASPP2的表達下調可促進細胞自噬現象的發生，在應用自噬抑制劑后，ASPP2表達下調促進腫瘤細胞的增殖并抑制細胞凋亡的作用被逆轉[32]。這說明，ASPP2的低表達可能通過增強保護性自噬來促進腫瘤細胞的增殖和發展，由此推測，ASPP2可能是通過抑制細胞自噬作用，使破損的細胞器或錯誤折疊的蛋白質無法被及時清除，從而使細胞產生的廢物不斷積累，最終導致細胞中毒性死亡，實現對腫瘤細胞的促凋亡功能，這或許是其促凋亡功能的機制之一。凡事均有利弊，適度的自噬對細胞是一種保護，ASPP2可通過抑制自噬促進腫瘤細胞凋亡，那么使細胞過度自噬是否可引起細胞凋亡，劉凱等[28]通過實驗研究證明，ASPP2可通過上調Bax和DRAM基因的轉錄而促進甲基磺酸甲酯引起的HepG2細胞凋亡，由于DRAM表達介導了自噬的發生，且該自噬有前凋亡特性，所以ASPP2可通過提高p53-DRAM通路介導的自噬來促進HepG2細胞調亡。另外，文獻報道，ASPP2可通過其N端結構域與Ras癌基因結合，以p53非依賴的形式，通過Ras/Raf通路促進細胞衰老，從而抑制腫瘤[33-34]。為此，劉凱等[30]利用p53缺陷型Hep3B細胞系，研究了ASPP2對腫瘤細胞的促凋亡作用，結果發現，ASPP2可通過p53非依賴機制引發DRAM介導的自噬和Bax的表達，導致Hep3B細胞的凋亡，同時也為自噬對腫瘤的發生、發展具有的抑制作用，提供了ASPP2-DRAM-自噬-凋亡這一可能機制。自噬與凋亡存在著密切的關系，細胞自噬很可能是細胞程序性死亡的另外一種形式[35-37]。這提示，在臨床腫瘤治療中或許可通過上調DRAM的表達來促進腫瘤細胞的凋亡或抑制腫瘤的進展，但如何使ASPP2-DRAM-自噬-凋亡這一調節通路的功能用于臨床腫瘤的治療，還需進一步探索。

5小結

ASPP2與腫瘤細胞的自噬和凋亡具有復雜而密切的關系，但ASPP2調控細胞自噬與凋亡及其在腫瘤細胞中的作用機制還需要更為深入的探索。ASPP2可通過p53非依賴的形式增強DRAM和BAX的表達，進而促進腫瘤細胞的凋亡，在豐富ASPP2功能的同時，進一步闡明了其促凋亡的機制。這些研究不僅可為自噬在細胞生物學和腫瘤學中的價值提供依據，而且也可為肝癌等人類惡性腫瘤的基因治療以及抗腫瘤藥物的研發開辟新的思路和方法。

參考文獻

[1]Kampa KM,Bonin M,Lopez CD.New insights into the expanding complexity of the tumor suppressor ASPP2[J].Cell Cycle,2009，8(18):2871-2876.

[2]Ryan KM.p53 and autophagy in cancer:guardian of the genome meets guardian of the proteome[J].Eur J Cancer,2011,47(1):44-50.

[3]Alexaki A,Gupta SD,Majumder S,etal.Autophagy regulates sphingolipid levels in the liver[J].J Lipid Res,2014,55(12):2521-2531.

[4]劉凱，徐樹瑩，徐斌，等.早期自噬在非酒精性脂肪肝中的保護作用[J].北京醫學，2011,33(12):947-949.

[5]Rautou PE，Mansouri A，Lebrec D，etal．Autophagy in liver diseases[J]．J Hepatol，2010,53(6):1123-1134.

[6]Wilson AM,Morguette B,Abdouh M,etal.ASPP1/2 regulate p53-dependent death of retinal ganglion cells through PUMA and Fas/CD95activation in vivo[J].J Neurosci,2013,33(5):2205-2216.

[7]胡紅艷,魏萬里.ASPP基因家族與腫瘤的研究進展[J].實用醫學雜志， 2009,25(15):2593-2595.

[8]Rotem-Bamberger S,Katz C,Friedler A.Regulation of ASPP2 interaction with p53 core domain by an intramolecular autoinhibitory mechanism[J].PLoS One,2013,8(3):e58470．

[9]Saksela K,Permi P.SH3 domain ligand binding:What′s the consensus and where′s the specificity?[J].FEBS Lett,2012,586(17):2609-2614.

[10]Solhaug A,Torgersen ML,Holme JA，etal.Autophagy and senescence,stress responses induced by the DNA-damaging mycotoxin alternariol[J].Toxicology,2014,326:119-129.

[11]Levine B,Kroemer G.Autophagy in the pathogenesis of disease[J].Cell,2008,132(1):27-42.

[12]Lorin S,Hama? A,Mehrpour M,etal.Autophagy regulation and its role in cancer[J].Semin Cancer Biol,2013,23(5):361-379.

[13]Li X，Fan Z.The epidermal growth factor receptor antibody cetuximab induces autophagy in cancer cells by downregulating HIF-1 alpha and Bcl-2 and activating the beclin 1/hVps34 complex[J].Cancer Res，2010，70(14):5942-5952.

[14]Qu X,Yu J,Bhagat G,etal.Promotion of tumorigenesis by heterozygous disruption of the beclin 1 autophagy gene[J].J Clin Invest,2003,112(12):1809-1820.

[15]Yue Z,Jin S,Yang C,etal.Beclin 1,an autophagy gene essential for early embryonic development,is a haploinsufficient tumor suppressor[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2003，100(25):15077-

15082.

[16]Rosenfeldt MT，Ryan KM.The multiple roles of autophagy in cancer[J].Carcinogenesis,2011,32(7):955-963.

[17]Schoenlein PV,Periyasamy-Thandavan S,Samaddar JS,etal.Autophagy facilitates the progression of ERalpha-positive breast cancer cells to antiestrogen resistance[J].Autophagy,2009,5(3):400-403．

[18]Takeuchi H,Kondo Y,Fujiwara K,etal.Synergistic augmentation of rapamycin-induced autophagy in malignant glioma cells by phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B inhibitors[J].Cancer Res，2005，65(8):3336-3346.

[19]Pirtoli L,Cevenini G,Tini P,etal.The prognostic role of Beclin 1 protein expression in high-grade gliomas[J].Autophagy,2009,5(7):930-936.

[20]Shi YH,Ding ZB,Zhou J,etal.Prognostic significance of Beclin 1-dependent apoptotic activity in hepatocellular carcinoma[J].Autophagy,2009,5(3):380-382.

[21]Wan XB,Fan XJ,Chen MY,etal.Elevated Beclin 1 expression is correlated with HIF-1alpha in predicting poor prognosis of nasopharyngeal carcinoma[J].Autophagy,2010,6(3):395-404.

[22]Liu ZJ,Zhang Y，Zhang XB，etal.Abnormal mRNA expression of ASPP members in leukemia cell lines[J]．Leukemia,2004，18(4)：880．

[23]Wang Y,Bu F，Royer C,etal.ASPP2 controls epithelial plasticity and inhibits metastasis through β-catenin-dependent regulation of ZEB1[J].Nat Cell Biol,2014,16(11):1092-1104.

[24]Vives V，Su J，Zhong S，et a1．ASPP2 is a haploinsufficient tumor suppressor that cooperates with p53 to suppress tumor growth[J]．Genes Dev，2006，20(10)：1262-1267．

[25]劉成棟，白艷，李筠，等.p53凋亡刺激蛋白-一個新的腫瘤抑制家族的研究進展[J].中國海洋藥物雜志,2012,31(6):55-60.

[26]Ethayathulla AS，Nguyen HT，Viadiu H．Crystal structures of DNA-binding domain tetramer of the p53 tumor suppressor family member p73 bound to different full-site response elements[J].J Biol Chem，2013，288(7):4744-4754.

[27]Guan X，Zhang N，Yin Y，etal.Polymorphisms in the p63 and p73 genes are associated with ovarian cancer risk and clinicopathological variables[J].J Exp Clin Cancer Res，2012，31:89.

[28]劉凱，殷繼明，丁渭，等．ASPP2過表達可增強DRAM介導的自噬對HepG2細胞的促調亡作用[J].中國生物化學與分子生物學報，2012,28(11):1011-1017.

[29]Crighton D，Wilkinson S，O′Prey J，etal．DRAM，a p53-induced modulator of autophagy，is critical for apoptosis[J].Cell，2006，126(1):121-134．

[30]劉凱，王安娜，姜濤，等.ASPP2以p53非依賴形式促進自噬引起Hep3B細胞凋亡[J].中國生物化學與分子生物學報,2013,29(7):636-642.

[31]Walensky LD，Gavathiotis E.BAX unleashed:the biochemical transformation of an inactive cytosolic monomer into a toxic mitochondrial pore[J].Trends Biochem Sci，2011，36(12):642-652.

[32]梁蓓蓓,郭亞軍，趙健,等.營養缺乏狀況下干擾ASPP2通過調節自噬促進肝癌細胞增殖[J].第二軍醫大學學報,2013,3(34)：266-270.

[33]Wang Z，Liu Y，Takahashi M，etal．N terminus of ASPP2 binds to Ras and enhances Ras /Raf/MEK/ERK activation to promote oncogene-induced senescence[J].Proc Natl Acad Sci U S A，2013,110(1):312-317.

[34]Wang Y,Godin-Heymann N,Dan Wang X,etal.ASPP1 and ASPP2 bind active RAS,potentiate RAS signalling and enhance p53 activity in cancer cells[J].Cell Death Differ,2013,20(4):525-534.

[35]Marquez RT，Xu L.Bcl-2:Beclin 1 complex:multiple，mechanisms regulating autophagy/apoptosis toggle switch[J].Am J Cancer Res，2012,2(2):214-221.

[36]Xu J，Wang Y，Tan X，etal.MicroRNAs in autophagy and their emerging roles in crosstalk with apoptosis[J].Autophagy，2012,8(6):873-882.

[37]Galluzzi L，Kepp O，Trojel-Hansen C,etal.Non-apoptotic functions of apoptosis-regulatory proteins[J].EMBO Rep，2012,13(4):322-330.

《醫學綜述》榮獲“RCCSE中國核心學術期刊(A-)”

在第四屆《中國學術期刊評價研究報告 (武大版)(2015-2016) 》中，《醫學綜述》被評為“RCCSE中國核心學術期刊(A-)”。

ASPP2 and the Autophagy and Apoptosis of Tumor Cells

YANXiao-dong1,2，SHIYing3，CHENDe-xi3，GUOHong-liang1.

(1.DepartmentIVofGeneralSurgery，ShandongCancerHospital，Jinan250117，China；2.SchoolofMedicineandLifeSciences，UniversityofJinan-ShanAcademyofMedicalSciences，Jinan250022，China；3.BeijingInstituteofLiverDisease，Beijing100069，China)

Abstract：Apoptosis stimulating protein 2 of p53(ASPP2)is an important member of apoptosis stimulating protein.As a cofactor of p53 family，it can activate and transcribe the apoptosis stimulating gene，and promote cell apoptosis.In addition to,ASPP2 could enhance the autophagy mediated by p53 pathway to induce the increasing of the apoptosis of tumors and depress or kill the tumor.The over expression of ASPP2 could enhance autophagy mediated by DRAM in the apoptosis of HCC cells.DRAM is the first p53 target protein reported to induce autophagy，which establishes contact between p53 and autophagy,and enriches the functional mechanisms of ASPP2,providing a new approach for gene therapy in some tumors.

Key words:Tumor； Apoptosis stimulating protein 2 of p53； Autophagy； Apoptosis

收稿日期：2015-04-15修回日期：2015-06-14編輯：鄭雪

基金項目：國家自然科學基金(81272266)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.23.018

中圖分類號：R730.2

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)23-4275-03