核蛋白1在腫瘤發(fā)展過程中的作用及相關研究進展

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核蛋白1在腫瘤發(fā)展過程中的作用及相關研究進展

張興博趙家瑩張臨友

(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二臨床醫(yī)學院胸外科，哈爾濱150086)

核蛋白1(NUPR1)，又稱為p8、com1，是在大鼠胰腺炎模型中首先鑒定得到的小分子核蛋白，其在急性胰腺炎的發(fā)展過程中，可被強烈而迅速地誘導表達[1]。在應激條件下，NUPR1表達通常呈上調趨勢，說明NUPR1可以被宿主體內的微環(huán)境所影響。在非小細胞肺癌、胰腺癌、乳腺癌、甲狀腺癌及前列腺癌等多種腫瘤細胞中，NUPR1存在差異表達，并通過影響細胞的生長、凋亡及轉移等過程參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。因此，針對NUPR1的研究有助于在腫瘤治療過程中發(fā)掘新的潛在的治療手段。本文就核蛋白1在腫瘤發(fā)展過程中的作用作一綜述。

1NUPR1概述

在研究大鼠胰腺炎模型的過程中，Iovanna[2]研究組克隆得到了蛋白分子量約為8 kD的新基因，并將其命名為p8，也就是通常所說的NUPR1，進一步研究發(fā)現，該基因不僅表達于急性損傷的胰腺，在胃、肝臟、腎臟、唾液腺以及結腸組織中均有表達。在人類體細胞中，NUPR1基因定位于第16號染色體的短臂、1區(qū)、1帶的第2亞帶。在乳腺癌中，可以發(fā)現這段基因座控制區(qū)頻繁的擴增[3]。使用美國國家生物技術信息中心(NCBI)的Entrez系統(tǒng)進行基因預測，結果顯示NUPR1可能存在兩個亞型。較長的亞型a包含100個氨基酸；而較短的亞型b則含有82個氨基酸。關于這兩種基因亞型之間所缺失的18個氨基酸，其所發(fā)揮的作用目前還不得而知，但目前已有的研究結果提示，亞型b可作為研究NUPR1互補DNA的外源性表達的焦點。

當細胞在較低密度條件下生長時，NUPR1主要集中于細胞核內；而當細胞密度逐漸增高時，NUPR1則逐漸分布于核內以及胞漿中。NUPR1所具備的核定位信號(NLS)對于NUPR1的核內定位十分重要，且受乙酰化作用調控[4]，盡管NUPR1這樣的分子量較小的蛋白分子理論上并不需要一個NLS以增加自己進入細胞核內的機會，但該NLS在發(fā)揮作用的同時包含有一個潛在的具有核內靶向作用的二重信號[5,6]，這提示NUPR1本質上是一種核蛋白。

2NUPR1在腫瘤中的作用

已有大量研究顯示NUPR1在腫瘤的發(fā)展過程中起到重要作用，盡管這些研究結果存在著長期的爭論。有文獻報道NUPR1在腫瘤中所起的作用取決于該腫瘤的類型，即促進腫瘤生長或是抑制腫瘤生長，且同一類型腫瘤，體內外實驗結果也并不總是一致。

2.1NUPR1促進腫瘤生長的作用有關NUPR1在腫瘤中的作用的早期研究是由Vasseur等進行的，研究發(fā)現，基因修飾后的NUPR1過表達的小鼠胚胎成纖維細胞(Mouse embryonic fibroblasts，MEFs)易于在軟瓊脂培養(yǎng)基上形成集落，而且也易于在無胸腺的裸鼠體內成瘤；但NUPR1缺失的MEFs卻不能在軟瓊脂培養(yǎng)基上形成集落，亦無法在無胸腺的裸鼠體內成瘤[7]，通過補充NUPR1可以使NUPR1缺失的MEFs重新獲得成瘤的能力。此外，只有NUPR1過表達的MEFs在腹腔內注射才可以產生播散的腫瘤，這些結果都提示NUPR1在一定程度上具有促進腫瘤發(fā)展及擴散的作用。

2.1.1乳腺癌在乳腺癌中，NUPR1發(fā)揮其調節(jié)腫瘤增長的作用通常開始于腫瘤細胞定居于另一器官后[8]。Ree等[9]研究發(fā)現NUPR1可以在人類乳腺癌發(fā)展的早期發(fā)揮促進腫瘤生長的作用，這提示NUPR1可能是促進腫瘤細胞向遠處轉移生長的關鍵蛋白。在此研究的基礎上發(fā)現，腫瘤早期NUPR1表達水平與腫瘤的預后并無太大關聯(lián)。在一些侵襲性很強的腫瘤中，NUPR1的表達水平反而較低，這提示NUPR1可能只是一種代償性因子，當腫瘤缺乏其他促增長因素，例如血管生成素等的條件下，NUPR1才會發(fā)揮其促腫瘤細胞轉移的作用。

2.1.2胰腺癌NUPR1在大多數胰腺癌患者標本中都可檢測到過度表達，并且在胰腺癌細胞系MIA、PaCa-2及PANC-1中都發(fā)揮促有絲分裂的作用[10]。同時研究發(fā)現盡管NUPR1與患者的生存率并無明顯的聯(lián)系，但其在胰腺癌中的表達與細胞凋亡呈負相關。并且其抗凋亡能力在低年齡組患者(小于65歲)、中低分化腫瘤類型以及有淋巴結轉移的患者中表現的尤為突出[10]。但另有研究發(fā)現，NUPR1在體外可抑制人類胰腺癌細胞系的增殖，激活Ras/Raf/MEK/ERK通路可下調NUPR1的表達，并且能夠促進正常胰腺細胞的生長。而胰腺癌的增殖抑制信號分子，如p38與TGF-β1，則能夠上調NUPR1的表達，這些都提示NUPR1是一種胰腺癌細胞的胞內生長抑制因子[5]，這與之前的研究所展示的結果——即NUPR1能夠促進胰腺癌發(fā)展及減少凋亡相矛盾[10,11]，有關該矛盾問題的解釋目前眾說紛紜，其中比較有說服力的解釋認為這兩項研究是使用兩種不同的體系，即NUPR1作為致瘤因子的實驗是在體內進行而另一項則是在體外使用胰腺癌細胞系進行，因此，存在這一可能性--體內的微環(huán)境調控了NUPR1的活性，使其呈現截然不同的作用效果。

2.1.3甲狀腺癌在人甲狀腺乳頭狀癌中，NUPR1呈顯著的過表達，且NUPR1過表達的發(fā)生率隨著腫瘤的增長及淋巴結轉移的出現而呈逐漸增高的趨勢，其可能作為一種不可或缺的因素參與到乳頭狀癌下一階段的進展中。這提示即使在腫瘤生長的末期，NUPR1所調控的應激釋放機制仍可能發(fā)揮十分重要的作用[12]。此外，NUPR1的細胞內定位與人乳頭狀癌的生物學特性息息相關，在侵襲力較強的腫瘤亞型中，NUPR1定位于胞漿內，而在侵襲力較弱的腫瘤亞型中，NUPR1則定位于胞核。

2.1.4非小細胞肺癌Guo等[13]研究發(fā)現，NUPR1在非小細胞肺癌及相應癌旁組織中均有表達，但在癌組織中表達較癌旁組織明顯升高，同時在6種人類非小細胞肺癌細胞系(A549、SK-MES-1、95-D、NCI-H460、NCI-H1650和H1299)中NUPR1的表達水平也均被上調，這提示NUPR1可能與非小細胞肺癌的發(fā)生發(fā)展有一定的相關性。進一步研究顯示，下調NUPR1基因的表達后，非小細胞肺癌的增殖速率受到顯著抑制，腫瘤細胞集落數目減少，且形成的集落中細胞數目減少，提示NUPR1在非小細胞肺癌中起到促進腫瘤生長的作用。

2.2NUPR1的抑制腫瘤生長的作用另一種觀點認為NUPR1也能夠作為腫瘤生長抑制因子存在，這似乎與先前的文獻報道并不相符，但NUPR1的獨特之處就在于其具備復雜的生物學功能。Malicet等研究發(fā)現NUPR1作為一個小分子，其依托于自身較小的尺寸及缺乏穩(wěn)定的三維結構框架等特性，可活躍地參與到多種信號通路中來，這提示NUPR1能夠與多種配體結合以作用于不同的信號通路[14]。

Bratland等[15]報道了NUPR1與細胞增殖抑制信號結合從而參與了細胞增殖的調控過程，其發(fā)現維生素D的活性代謝產物1,25-雙羥維生素D3能夠通過將細胞周期阻滯于G1期從而抑制MCF7乳腺癌細胞的增殖，而這一過程主要是由NUPR1 mRNA的上調所調控的。Vasseur等[16]當初報道了NUPR1在經過基因修飾的MEFs中起到了促進細胞增殖的關鍵因子的作用，但其曾單獨記錄在正常的MEFs中NUPR1實際上是發(fā)揮細胞增殖抑制因子的作用。其研究發(fā)現相比于NUPR1缺失的MEFs，正常MEFs中NUPR1的表達在去除纖溶酶后能夠更迅速地阻滯MEFs生長；NUPR1過表達的MEFs對阿霉素誘導的細胞凋亡更為敏感，這都是由于NUPR1在阿霉素刺激的情況下促進了p53與p21的累積所導致的[17]。在體外培養(yǎng)的神經膠質瘤細胞中，使用大麻酚類藥物處理細胞可引起NUPR1依賴的細胞侵襲緩滯，并減少MMP-2[18]和TIMP-1[19]的表達。因大麻酚類藥物作用而導致NUPR1調節(jié)的內質網應激相關基因的上調可減緩胰腺癌細胞的擴散，并減緩了異種移植模型中胰腺癌的生長[20]。

與正常前列腺組織相比，NUPR1在前列腺癌組織中表達明顯減少，3種前列腺癌細胞系(PC-3、DU145 與 CA-HPV10)中的NUPR1表達水平也顯著下降。在前列腺癌細胞系中下調NUPR1的表達可以增強癌細胞的侵襲能力與生長速度，而過表達NUPR1則會明顯降低細胞的增殖速度，這提示NUPR1在前列腺癌中發(fā)揮抑制腫瘤增殖的作用[21]。

盡管具體機制不明，但目前存在一種潛在的機制認為，NUPR1抑制腫瘤生長的作用是通過與PGC-1——一種PPAR-γ輔助激活蛋白的交互作用實現的。

3NUPR1賦予腫瘤以藥物抗性

NUPR1的過表達使得腫瘤細胞具備了對抗傳統(tǒng)化療藥物的能力，這一現象是通過兩個相互獨立的關于胰腺癌及乳腺癌的研究發(fā)現的。吉西他濱作為僅有的可應用于胰腺癌的化療藥物，其作用靶點就在于NUPR1。NUPR1缺失的胰腺癌細胞在吉西他濱的作用下，相比于野生株更易凋亡，且吉西他濱誘導的細胞凋亡主要是在NUPR1的抗凋亡作用被抑制的情況下發(fā)生的[22]。

另有研究顯示，NUPR1的表達與p21的表達在乳腺癌細胞內是平行存在的，尤其在乳腺癌細胞具備轉移潛力時，這兩者的表達均明顯升高。此外，暴露在具有遺傳毒性的應激誘導因子多柔比星的作用下，NUPR1的轉錄呈現明顯的上調。在多柔比星的處理下，NUPR1可與p53及p300聯(lián)合，共同結合于p21的啟動子上，從而上調p21的表達。經過多柔比星處理的細胞，在NUPR1的作用下可順利生長并增殖，但當p21的表達被抑制時，多柔比星處理的且具有NUPR1表達的細胞不能正常生長，這提示p21的上調是細胞抵抗多柔比星毒性的關鍵因素。p21的作用體現在接觸具有遺傳毒性的因子時可調節(jié)細胞周期的G1/S檢查點[23-26]，因此，p21，這種細胞周期進展的反向調節(jié)因子的激活，反而能夠促進細胞的增長。此外，進一步研究表明p21的抗多柔比星的作用是通過抑制p53依賴的細胞凋亡實現的[27-29]，而p21對抗氧化應激的作用則是通過上調抗凋亡因子Bcl-XL實現的[30]。

Bcl-XL過表達可以使MCF7細胞具備對抗紫杉醇及多西紫杉醇的影響的能力[31]，與之相反的是，使用小分子抑制劑抑制Bcl-XL則可以增強MCF7以及肺癌細胞對紫杉醇的敏感性[32]，通過觀察多柔比星處理后的具有NUPR1表達的細胞發(fā)現，其細胞內Bcl-XL水平顯著提高，這都提示了Bcl-XL在調控NUPR1以及細胞藥物抗性中的重要作用。

使用另外三種化療藥物卡鉑、多柔比星及維生素D3處理NUPR1表達陽性的細胞，觀察發(fā)現NUPR1表達陽性的細胞可以承受大劑量的藥物作用，這在一定程度上提示了NUPR1的表達可使細胞對上述四種化療藥物(紫杉醇、卡鉑、多柔比星及維生素D3)產生藥物抗性。

通過以上研究可以發(fā)現，NUPR1可在較大范圍內調控腫瘤細胞的藥物抗性。這些抗性是否都來源于p21的上調還不得而知，可能存在更多的細胞信號通路介導NUPR1去發(fā)揮其抗化療藥物的作用[33]。

4總結

綜上所述，目前針對NUPR1在腫瘤中的功能研究存在著相互矛盾的結論，一方面可能是因為NUPR1的功能存在明顯的組織和/或細胞特異性，不同實驗、分析方法以及不同的研究對象都可能造成結論的差異；另一方面也反映了NUPR1功能的復雜性以及體外實驗系統(tǒng)在分析復雜分子功能上的局限性。因此，進一步研究NUPR1的抗腫瘤機制，可為我們深入認識腫瘤的發(fā)展過程以及為未來的腫瘤基因治療提供新的思路和線索，也將為未來以NUPR1基因為靶點的腫瘤基因治療提供堅實的理論基礎。

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[收稿2015-04-01修回2015-08-13]

(編輯張曉舟)

中圖分類號R730.231

文獻標志碼A

文章編號1000-484X(2016)03-0445-04

通訊作者及指導教師：張臨友(1964年-)，男，博士，主任醫(yī)師，主要從事肺癌、食管癌、胸腺疾病的研究。

作者簡介：張興博(1984年-)，男，在讀碩士，醫(yī)師，主要從事胸部腫瘤的研究，E-mail：zhangxingbol@163.com。

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.03.034