蛋白磷酸酶2A在腫瘤中的功能和作用

張坤，袁程，孫麗丹，許新華

(1.三峽大學第一臨床醫學院，湖北宜昌443000；2.三峽大學醫學院，湖北宜昌443000）

·綜述·

蛋白磷酸酶2A在腫瘤中的功能和作用

張坤1，2，袁程1，孫麗丹2，許新華1

(1.三峽大學第一臨床醫學院，湖北宜昌443000；2.三峽大學醫學院，湖北宜昌443000）

在信號轉導途徑中異常激活的級聯反應可將正常細胞轉化為惡性細胞，并且賦予腫瘤細胞對治療產生抗性的存活特性。一系列級聯反應涉及各種腫瘤，包括由絲氨酸/蘇氨酸激酶介導的那些，例如RAS，PI3K/AKT和PKC，并且在級聯反應中，信號傳導是涉及“開”和“關”的動態過程。蛋白磷酸酶的失活，蛋白磷酸酶2A(PP2A）家族可以被看作是有缺陷的“關閉”開關，使開關卡在“開”的位置導致存活和/或增殖途徑的信號持續傳導。本文將闡述PP2A作為腫瘤抑制劑在腫瘤細胞中的功能和作用。

蛋白磷酸酶2A；腫瘤；SET

蛋白磷酸酶2A(PP2A)是異源三聚體，由包含A和C亞基(負責脫磷酸化事件的酶的功能部分)的催化核心以及調節B亞基組成[1-3]。A亞基有兩種亞型(PPP2R1A akaAα和PPP2R1B akaAβ)，B亞基有四個調節亞基家族分別為B(B55；基因符號PPP2R2)、B' (B56；基因符號PPP2R5)、B''(PR72/130；基因符號PPP2R3)[4-6]，B'''(Striatins；基因符號STRN)[1，6]。每個PP2A亞基都位于人類的單獨染色體上，A和C亞基同工型的蛋白質序列＞80%是同源的，但每種同工型之間又存在明顯的差異[4-5]。為了簡單起見，PP2A亞型由控制著底物特異性和細胞定位的B調節亞基來進行區別。

1 PP2A功能的調節

PP2A功能的調節十分復雜，涉及多種多樣的參與者，包括亞基，非PP2A細胞和病毒蛋白例如SET和SV40小T抗原、第二信使分子例如神經酰胺的翻譯后修飾、基因調節劑例如微小RNA。并可以通過催化核心亞基的磷酸化，甲基化和其他修飾來影響B亞基的綁定親和力，從而調節PP2A功能[2-3]。B亞基的磷酸化可以影響PP2A亞型的亞細胞定位，影響與催化核心或非PP2A蛋白的締合，并且這些修飾可能影響PP2A亞型的底物選擇。絲氨酸378位磷酸化干擾B56家族與PP1的關聯[7]。PP1被假定為B56 PP2A蛋白磷酸酶，可以逆轉許多激酶引入的B56亞基中的多個磷酸化位點的磷酸化[7]，這種逆轉對于B56 PP2A異構體在細胞周期中的作用十分重要。磷酸化的B56α重要針對BCL2磷酸酶的丙烯酸細胞凋亡[8]。當B56α通過dsRNA依賴性蛋白激酶(PKR)在絲氨酸28位磷酸化時，B亞基從細胞核重新定位到線粒體并在絲氨酸70位上使BCL2脫磷酸化，從而降低了BCL2有效的抗凋亡功能[8]。Low等[9]發現，在酪氨酸289位的B56δ硝化導致在絲氨酸70位的BCL2的PP2A脫磷酸化。因此，細胞內穩態取決于具有合適的PP2A亞型的細胞，其具有所需的亞基修飾，從而調節對其細胞類型必需的信號級聯。PP2A亞型化學計量學變化或亞基修飾的變化可誘導信號級聯的異常激活，其可促進腫瘤發生或支持癌細胞中的藥物抗性。

2 PP2A和腫瘤發生

PP2A在腫瘤發生中的作用涉及影響PP2A的化學抑制劑包括岡田酸和病毒列如多瘤或SV40的細胞轉化。當發現多瘤病毒對細胞的惡性轉化涉及該酶時，PP2A被鑒定為腫瘤抑制劑[10]。猿猴病毒40(SV40)小T(ST)抗原和鼠多瘤病毒中間T(MT)抗原從PP2A催化核心置換B亞基，從而抑制功能。最近的研究表明MT可以綁定Yes-associated protein(YAP)，當與PP2A復合時，轉錄調節子被去磷酸化[11]。此外，岡田酸類的PP2A抑制劑被發現是致癌的[12-13]。雖然轉化的機制不清楚，但這些研究證實了腫瘤發生中的PP2A失調作用。Hahn實驗室研究了PP2A如何促進SV40介導的細胞轉化機制[11，14]。使用增加滴度的逆轉錄病毒shRNA在宿主HEK細胞中調節Aα亞基(PPP2R1A)的表達，以檢查該支架的貢獻亞基[14]。PP2AAβ參與AKT介導的細胞分化，因此包含PP2A亞型的Aβ的破壞也可證明致瘤性[15]。Aβ支架亞基也已顯示參與RAS GTP酶RalA的轉化功能的去磷酸化和失活。已經證明RalA是RAS介導的細胞轉化的關鍵組分并支持轉移[16]。肺癌和結腸癌中PPP2R1B突變的鑒定支持這種觀點[17]。這些發現揭示了在減少活性促進轉化的細胞內，需要適當平衡的PP2A活性。

3 PP2A細胞抑制劑

細胞蛋白如PP2A的癌性抑制劑(CIP2A)和PP2A的抑制劑-2(I2PP2A，稱為SET)正在成為癌細胞存活和耐藥中的關鍵參與者[18-19]。CIP2A結合PP2A，從而減少蛋白磷酸酶催化活性，盡管CIP2A如何實現這種抑制的確切機制尚不清楚[19]。CIP2A是致瘤性的，包括MYC作為靶標的許多致癌基因[18-19]。Juntilla等[20]發現CIP2A轉化的小鼠胚胎成纖維細胞(包括突變型RAS V12)以及HEK-TERV細胞的過表達。CIP2A超表達的一個結果是MYC穩定，這些結果表明CIP2A可以作為抑制PP2A以促進細胞的惡性轉化的手段。為了確定CIP2A過度表達在癌癥中的生理相關性，Juntilla等[20]調查了人類頭頸部癌和結腸癌中PP2A抑制劑的表達，CIP2A基因和蛋白表達在兩種癌癥中顯著升高。隨后的研究表明CIP2A表達在許多癌癥中升高[19]。MYC介導的轉錄以及乳腺癌中的MYC擴增與CIP2A高度相關，表明至少在該惡性腫瘤中CIP2A激活MYC致癌基因是重要的[21]。

4 PP2A在癌癥的突變

Calin等[22]在乳腺和黑色素瘤癌癥中PP2A突變的初始突變分析顯示，在支架A亞基α(PPP2R1A)和β (PPP2R1B)中均發生了突變，盡管其頻率很低。在該研究中，Aβ亞基主要是由于異常剪接導致的外顯子缺失，而Aα亞基突變通常是包括谷氨酸(E)64[22]的核苷酸的轉化。E64突變可以抑制潛在的PP2A腫瘤抑制活性，將PPP2R1A突變體E64D敲入小鼠，其與具有野生型Aα亞基表達的小鼠相比更傾向于發展相應苯并芘的肺癌[23]。還發現Aα突變的頻率在膠質瘤中較低，幾乎一半的膠質瘤樣品的Aα蛋白表達水平比對應細胞減少10倍[24]。與膠質瘤不同，PPP2R1A突變在子宮癌中相當常見，對76個子宮漿液癌樣品的全外顯子測序和DNA拷貝數分析顯示，近20%的患者含有A支架亞基PPP2R1A的體細胞突變[25]。

基于在肺和結腸癌中鑒定的突變，顯示PPP2R1B突變具有各種效應。值得注意的是，發現天冬氨酸(D)殘基540(D540G)處的一個Aβ突變相比野生型Aβ亞基更加緊密地結合催化亞基和B56B亞基[26]。這種PPP2R1B D540G突變傾斜B亞基從Aα向Aβ的結合，可能有利于腫瘤形成。

隨著許多主要醫療中心更廣泛的基因組測序策略，關于PP2AB亞基突變的報道正在增加。在衍生自實體瘤的細胞系中包括黑色素瘤、肺癌和胚胎瘤鑒定出了許多不同的B56γ(PPP2R5C)亞基突變[27]。許多突變影響B亞基結合催化核心的能力，更值得注意的是這些突變散布在整個PPP2R5C氨基酸序列(C39R、E164K、Q256R和L257R)[27]。A383G和F395C突變位于p53結合的B亞基區域，發現這兩個突變允許B亞基與催化核心締合，但是失去與p53底物的結合能力，導致喪失p53的磷酸化能力[27]。在前列腺癌中報道了B55α(PPP2R2A)基因的突變[28]。在智力殘疾的個人和過度生長疾病的患者中也已經發現各種B56家族成員的突變[29-30]。

5 結論

腫瘤細胞所處的環境不同，PP2A亞型的作用也不同，可以作為腫瘤抑制劑或腫瘤啟動子。雖然現階段人們對腫瘤的研究尚不足，但對PP2A亞型在腫瘤生物學中的作用的研究正在逐日增加。更好地了解在細胞周期，細胞生長，細胞存活中的PP2A調節機制，能使我們更好地了解這些酶在腫瘤發生、腫瘤的免疫監視及免疫逃逸中的重要作用。

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R730.2

A

1003—6350(2017）14—2321—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.14.026

2016-12-30)

國家自然科學基金(編號：21502104)；湖北省自然科學基金(編號：2011CDB330、2014CFB312)；湖北省衛生廳科研項目(編號：JX4B52)

許新華。E-mail：xuxinhua@medmail.com.cn