S100A14蛋白在腫瘤發生發展中的研究進展

肖玉綜述 李芬，陶澤璋審校

S100蛋白僅存在于脊椎動物中，是具有2個EF手相Ca2+結合位點的低分子量蛋白[1]，因其在100%飽和硫酸銨中的溶解性而得名[2]。迄今為止，已有21～25個S100蛋白家族成員被描述及研究，S100A14(舊稱BCMP84、S100A15[3])便是其中的新成員之一。除了S100G參與胞質Ca2+緩沖的Ca2+調節性蛋白外，S100蛋白家族的其他所有成員都是參與細胞增殖等多種功能調控的Ca2+傳感性蛋白[4]。

2002年，Pietas等[5]通過消減抑制雜交(SSH)技術分析人類肺癌細胞系H526，首次鑒定了人類S100家族的一個新成員，并將其命名為S100A14。與此同時，還提出了其在正常組織及腫瘤組織之間的差異化表達，為其后S100A14的研究奠定了基礎。自2002年至今，關于S100A14的研究主要集中于腫瘤領域，在肺癌、乳腺癌、口腔鱗癌、胃癌、食管癌、胰腺癌、卵巢上皮腫瘤、肝癌、結直腸癌、尿路上皮癌等方面均有所發現，并對其相關機制作出部分深入研究，揭示了S100A14與腫瘤增殖、侵襲、轉移及凋亡之間的聯系。2019年，S100A14首次在免疫領域被描述，暗示了其在免疫方面的潛在功能。文章就近些年來關于S100A14的相關研究進展進行綜述。

1 S100A14 結構與功能

S100A14是S100家族的成員之一，分為4個外顯子和3個內含子，總基因組序列為2 165 bp，分子量為11 662 Da，等電點為4.99。其轉錄的cDNA長度為1 067 bp，編碼區預測的蛋白為104個氨基酸。S100A14與S100A13蛋白的同源率較高為68%[5]。經推斷，人S100A14及其小鼠同源基因的氨基酸序列包含2個EF手相Ca2+結合域、1個肉豆酰化基序、1個糖基化位點和幾個潛在的蛋白激酶磷酸化位點[5]。S100A14在溶液中以同源二聚體的形式存在[6]，該基因定位于人類染色體1q21上[5]，在這個區域內至少有15個其他的S100基因緊密地聚集在一起。據報道，癌細胞系中，S100A14的主要受體已被確定為晚期糖基化終末產物受體(RAGE)[7]，除此之外，其也與Toll樣受體4(TRL4)存在相互作用[8]，TRL4可能是其潛在受體之一。

S100蛋白不僅家族成員眾多，且功能廣泛。在細胞內，S100蛋白通過與酶、細胞骨架亞基、受體、轉錄因子、核酸等多種靶蛋白相互作用，參與細胞內增殖、分化、凋亡、Ca2+穩態、能量代謝、炎性反應、遷移及侵襲等方面的調控。一些S100蛋白被分泌或釋放，并通過激活表面受體、G蛋白偶聯受體、清道夫受體等，以自分泌和旁分泌的方式調節細胞功能[4]。當腫瘤細胞釋放到細胞外環境中時，S100蛋白通過吸引炎性細胞參與腫瘤微環境的形成。S100A14作為S100蛋白家族新成員，目前研究主要集中于其對腫瘤增殖、侵襲、轉移與凋亡的影響。在不同的腫瘤組織中，S100A14的表達有明顯差異，并且發揮了不同甚至完全相反的作用。S100A14可能作為一種抑癌因子影響p53通路[9]，調節基質金屬蛋白酶MMP1和MMP9的表達[3]。然而，近期研究表明S100A14可能在腫瘤細胞中發揮雙重作用[10]，在表達野生型p53的細胞中，它作為p53的負調控因子，可能會降低p53蛋白的穩定性，導致MMP2水平的表達增強，進而增加腫瘤細胞的侵襲性;然而，在表達突變型p53的腫瘤細胞中，S100A14降低了MMP2水平，從而降低了侵襲性。除此之外，有研究表明，S100A14與肝癌及乳腺癌的干細胞樣特性有關[11-12]，為其對腫瘤轉移的機制研究提供另一種思路。

S100A14在免疫方面的功能尚不明確。Colón等[13]研究表明，S100A14在具有高危注射行為且未被HIV感染的人群中高表達，提示S100A14可能在免疫系統中發揮作用。但在免疫領域尚未有進一步研究的證據提供。

2 S100A14與腫瘤的關系

2.1 S100A14在腫瘤中的異常表達 Pietas等[5]使用241個匹配的腫瘤/正常個體樣本陣列，測定了S100A14在10種不同人類腫瘤類型和9種腫瘤細胞系中的表達情況并用腫瘤圖譜陣列表示。該研究表明，S100A14在卵巢、乳腺、子宮腫瘤組織均有明顯的過表達，在肺、前列腺和甲狀腺腫瘤中顯示S100A14轉錄水平上調。相比之下，腎、直腸、結腸腫瘤明顯表達不足，胃腫瘤表達較少。除此之外，還利用表位標記蛋白發現S100A14在2種人肺癌細胞系(H157/A549)和1種猴子永生化細胞系(COS-7)中定位于細胞質，其中核周為高表達區域。然而，在胰腺導管腺癌(PDAC)細胞系和人PDAC樣本中，S100A14則表現出與上皮表型的強相關性[14]。

自2002年后，關于S100A14在腫瘤領域的研究日益增多。不同組織來源的腫瘤可能由于組織特異性,其表達也不同。在膀胱癌、乳腺癌、肝細胞癌、卵巢上皮腫瘤、宮頸癌、漿液性卵巢癌及轉移性非小細胞肺癌中，S100A14在癌組織中成表達上調的趨勢[15-20]；而在食管癌、口腔鱗癌、小腸腺癌等癌組織中卻呈下調趨勢[21-22]。

Sapkota等[21]通過RT-PCR分析了27例蘇丹患者的口腔鱗癌組織mRNA，結果證實所檢測的腫瘤中S100A14基因顯著下調。而后，在食管鱗癌(ESCC)中，Chen等[9]在S100A14位點共鑒定出43 A>G、461 G>A、1 493 A>G、1 545 A>T四種單核苷酸多態性。在吸煙者中，與具有2個S100A14 461G等位基因的個體相比，具有至少1個S100A14 461A等位基因(AA或GA基因型) 的個體S100A14的表達降低，同時發生食管鱗癌的風險更高。然而，與GG基因型相比，S100A14 rs11548103 GA/AA變異的人群食管鱗癌發生風險顯著降低[23]。S100A14 425 G >A基因變異的存在與胃癌的低分化表型和不良預后有關[24]。通過免疫組化染色，王巖等[25]發現S100A14在子宮內膜異位癥相關性卵巢癌中的陽性率高達87.8%，顯著高于對照組。KLF4低表達和S100A14高表達可能參與了卵巢子宮內膜異位癥惡變。這些研究說明基因型的差異可影響S100A14的表達水平，并有可能影響患者預后。

2.2 S100A14與腫瘤患者的臨床預后 試驗證明，S100A14及HER2的表達水平與乳腺癌患者的無轉移生存時間呈負相關[26]，其下調與食管鱗癌的去分化及臨床分期有顯著相關性[27]。S100A14表達水平是肝細胞癌患者總生存期(OS)的重要獨立預后因素，其過表達是上皮性卵巢癌患者總生存期的獨立預后危險因子[17]。對三陰性乳腺癌患者無病生存期和總生存期的調查分析發現，S100A14蛋白表達水平高的腫瘤患者預后較差[28]。KCNN4和S100A14的雙基因標記可預測卵巢漿液性癌的復發[29]。眾多研究表明，S100A14的表達水平與腫瘤的臨床或病理分級存在相關性，然而在不同腫瘤中，其相關性并不一致。McKiernan等[15]對165例新發乳腺癌患者分析發現，S100A14高表達的乳腺癌患者總體生存時間更短，臨床預后更差。S100A14高表達與肺腺癌患者的總生存期和進展后生存期顯著相關，預測預后不良[30]。趙海月[31]研究表明，無論是蛋白或mRNA水平,KCNN4和S100A14表達增高與滿意腫瘤細胞減滅術后的漿液性卵巢癌患者的復發增高顯著相關。相反的是，S100A14的缺失或低表達亦與小腸腺癌的臨床高分期相關[22]。這種異質性或許會為后續臨床應用帶來一定的困難。

3 S100A14在腫瘤發生中的作用及機制

3.1 S100A14在腫瘤發生中的相關機制

3.1.1 S100A14在腫瘤中扮演的角色：S100A14在不同類型腫瘤的發生相關機制中扮演著不同的角色,如在肝細胞癌、乳腺癌和食管鱗癌中促進腫瘤發生、發展[16-27,32], 而在口腔鱗狀細胞癌中卻扮演著抑制腫瘤的角色[3]。

S100A14具體如何參與進腫瘤的發生發展，目前尚無統一定論，有待進一步研究證明。

3.1.2 S100A14的作用機制及相關通路研究： 有關于S100A14作用機制的研究并不集中。Chen等[9]的研究支持了S100A14可能在p53通路中發揮抑癌作用的觀點。該團隊還在后續的研究中證明S100A14蛋白通過p53依賴性轉錄調控影響基質金屬蛋白酶2(MMP2)的表達和功能，并參與細胞侵襲[10]。由此可見，S100A14可能是p53的下游基因。Sapkota等[3]在19例口腔鱗癌中發現MMP1和MMP9的mRNA表達水平與S100A14呈負相關，證明了S100A14通過調節MMP1和MMP9的表達和活性參與調控口腔鱗狀細胞癌的細胞侵襲能力。S100A14調控HER2磷酸化和信號轉導，并通過HER2轉導或激活PI3K/AKT、Ras/Raf/MEK/MAPK等致癌信號通路，并刺激細胞生長[26]。此外，S100A14的過表達和敲除使得細胞中S100A16蛋白的表達也發生相應的上調和下調[33]，該過程擬通過轉錄后調控實現。S100A14與S100A16之間的單向調控關系也為它們之間的相互作用提供了證據。在12-O-十四烷酰佛波醋酸酯-13(TPA)的刺激下，Krüppel樣轉錄因子4 (KLF4)激活了S100A14的啟動子，使其表達上調，進而提高乳腺癌細胞的運動能力[32]。SOX2通過綁定S100A14信使RNA的3′-UTR區域使得S100A14的表達增強[34]。低劑量的細胞外S100A14通過激活ERK1/2、MAPK和NFκB信號通路，促進KYSE180細胞的增殖和存活[7]。同時，該研究還證明了S100A14與RAGE的相互作用。在胰腺癌細胞中，S100A14隨著神經膠質瘤相關癌基因1(Gli1)的敲低而下調。已有研究表明S100A4可通過Gli1信號通路發揮作用[35]，而S100A14能否影響Gli1信號通路尚待進一步研究。過表達S100A14增加了宮頸癌細胞中N-cadherin和Vimentin的表達，降低了E-cadherin的表達[18]；也通過PI3K/ AKT通路促進了卵巢上皮癌細胞增殖，腫瘤發生、遷移和侵襲[17]。另外，在腫瘤耐藥方面，其表達升高與鉑基類化療藥物耐藥性的產生相關[19]。

綜上，S100A14與p53、基質金屬蛋白酶(1、2、9)、HER2、S100A16蛋白、KLF4、SOX2等可產生相互影響；有可能通過PI3K/AKT、Ras/Raf/MEK/ MAPK、ERK1/2、MAPK和NF-κB等信號通路參與腫瘤的發生發展過程。

3.2 S100A14在腫瘤轉移和侵襲中的作用 腫瘤細胞的遷移及侵襲能力是腫瘤重要的生物學特征,與患者預后有明顯相關性。當腫瘤患者發生轉移會使病情迅速惡化, 各種治療方法均收效甚微。實驗發現逆轉錄病毒載體介導的S100A14過表達導致口腔鱗癌來源的CaLH3和H357細胞系的侵襲電位顯著降低[3]，S100A14可通過G1期阻滯來抑制口腔癌細胞的增殖[36]，還可誘導胃癌細胞的分化并抑制細胞的轉移。Sry相關的HMG盒基因2(SOX2)蛋白促進S100A14的表達并抑制尿路上皮癌細胞的增殖及運動能力[34]。S100A14能夠降低基質金屬蛋白酶1(MMP1)和9(MMP9)的表達[3]。基質金屬蛋白酶 (matrix metalloproteinase, MMPs)是一類降解細胞外基質多種成分的蛋白酶，在腫瘤轉移過程中有重要的作用。在高轉移性腫瘤中，MMP2及MMP9的高表達可降解Ⅳ型膠原蛋白而促進腫瘤的侵襲和轉移[37]。S100A14作用于基質金屬蛋白酶，從而具有抑制腫瘤侵襲性的能力。上述結果中，S100A14發揮了抑癌基因的作用，然而相當一部分實驗證據表明，S100A14可促進腫瘤的侵襲和轉移。例如，S100A14表達量的上調可增加乳腺癌細胞的運動能力[32]，促進肝癌細胞在體外和體內的增殖、侵襲和轉移[16]，還可與RAGE結合并在不同劑量下促進細胞增殖或觸發細胞凋亡[7]。S100A14的過表達可促進卵巢上皮腫瘤和肺腺癌的增殖、遷移及侵襲能力[17, 38]；增加人宮頸癌細胞G2/M期的比例從而促進增殖、遷移和侵襲[18]。S100A14也可作為上皮間質轉化(EMT)的中介因子。

4 S100A14在免疫反應中的保護作用

近年來，研究者們對S100A14在腫瘤領域所發揮的功能進行了較為詳細地討論，而于免疫方面卻鮮有報道。Colón等[13]發現，在共用注射針頭吸食毒品的人群中，有一部分血清HIV陰性的特殊人群血清中S100A14高表達。進一步研究表明，S100A14通過TRL4受體促進單核細胞分泌腫瘤壞死因子α(TNF-α)，從而激活自然殺傷細胞(NK細胞)。S100A14具有維持NK細胞活化的能力。

5 S100A14的研究展望

S100蛋白家族的成員眾多，近些年來對S100蛋白的研究也較為廣泛。其中多數既能于胞內表達，又可分泌至胞外，功能涵蓋多個方面，但有關S100A14蛋白的研究內容卻并不豐富，結論不一。

近幾年，S100A14蛋白的研究仍然主要集中于腫瘤的增殖、侵襲及轉移方面，其中有關食管鱗癌的相關研究內容相對較多，而其他腫瘤則并不集中。尤其在機制方面，由于研究方向較為散亂，故尚未形成明確的作用體系。因此對于S100A14在腫瘤組織內異常表達的深層機制亟待更為全面和透徹了解,在腫瘤的增殖、侵襲及轉移方面的作用仍需要提供更多更為豐富的證據支持。除此之外，在腫瘤領域的其他方面——如S100A14與S100家族成員之間的聯合作用，S100A14與腫瘤干細胞樣特性的關系，S100A14與腫瘤耐藥性及抗輻射性之間的關聯、S100A14的細胞外生物學功能研究等，仍需要進一步探求。有研究表明，糖尿病合并冠脈病變組血清S100A14水平顯著高于單純糖尿病組，且隨冠脈病變支數的增多,血清S100A14水平也逐漸升高[39]。這為探討S100A14與慢性病的關系提供了思路。S100A14在結構方面雖然涉及文章不多，但對其結構的解析較為徹底。未來，其結構差異(如單核苷酸多態性等)所導致功能差異的相關研究的出現有助于進一步認識和了解S100A14蛋白的功能。另外，最近有研究發現S100A14在免疫方面發揮作用，其在免疫領域的潛在能力仍需要探索，這有可能成為未來S100A14研究的新方向。

綜上所知，S100A14在多種腫瘤中異常表達，通過與某些蛋白或因子的相互作用，激活PI3K/AKT、ERK1/2、MAPK和NF-κB等信號通路參與腫瘤的侵襲、轉移、增殖和凋亡過程。 RAGE或TRL4是其潛在受體，p53為其下游基因。多個研究表明S100A14的差異表達也許是腫瘤發生、發展的一個普遍機制, 這為腫瘤的分子調控及預測患者預后提供了新思路。未來，將機制轉化為臨床，希望可以發現更多潛在的針對S100A14的靶向抗腫瘤藥物, 提高腫瘤患者的生存時間及生活質量。