透明質酸結合蛋白1在腫瘤中的研究進展

高 躍，曹學良，欒 廈，趙長久

(哈爾濱醫科大學附屬第四醫院核醫學科，哈爾濱 150001)

細胞外基質不僅在維持正常的組織結構中至關重要，同時也參與調控病理條件下(包括癌癥進展和轉移)的基因表達。癌細胞通過與其周圍細胞外基質之間的相互作用創造了有利于腫瘤生長和轉移的微環境。據報道，在眾多細胞外基質成分中，透明質酸是一種黏多糖，可調節胚胎發生、免疫反應、細胞分化和上皮間質轉化等多種過程[1]。透明質酸作為透明質酸黏素蛋白家族中的一員，連接蛋白B-(X)7-B基序并在癌癥發生、發展中具有重要作用，據報道它可介導多樣化配體眾多細胞活動，已涉及幾種惡性癌癥的發生、進展、侵襲和轉移[2]。透明質酸結合蛋白1(hyaluronan binding protein 1，HABP1)是一種線粒體蛋白，具有多種亞細胞定位，結構可塑性較高，與多種細胞因子及病毒的識別因子結合,參與細胞的生長調節以及相關病毒的致病力和致癌性[3]；與剪接因子ASF/SF2結合，調節前mRNA的剪接[4]；與補體成分球狀C1q受體(globular C1q receptor,gC1qR)相互作用，參與細胞的免疫調控。HABP1主要分布在線粒體，也存在于細胞表面、不同的細胞核及各種細胞器中，并能分泌到細胞外基質中，參與細胞內分子運輸，連接細胞器或細胞器和細胞膜之間的信號轉導[5]。HABP1利用其自身的黏附特性在腫瘤的形成中發揮重要作用。現就HABP1在腫瘤中的研究進展予以綜述。

1 HABP1概述

1.1HABP1的介紹 1985年D′Souza和Datta[6]利用透明質酸-瓊脂糖凝膠親和層析法從正常成年大鼠的肝臟中純化出HABP1，初步鑒定其分子質量為64 000。隨后，Gupta等[7]通過透明質酸親和層析法從正常成年大鼠肝臟中分離純化出HABP1，天然蛋白的分子量為68 000，聚丙烯酰胺凝膠電泳分析發現其單條蛋白為34 000。氨基酸分析顯示，HABP1富含大量的甘氨酸和谷氨酸，并且不同于纖連蛋白、連接蛋白和已知與透明質酸結合的明膠結合蛋白，該蛋白進一步被表征為含唾液酸的糖蛋白[8]。p32是一種與剪接因子SF2共同純化的蛋白，補體亞基gC1qR首先被鑒定為C1q和核剪接因子(SF2-p32)的結合分子。通過互補DNA(complementary DNA，cDNA)測序發現，HABP1與p32蛋白、補體蛋白gC1qR的cDNA序列完全一致。HABP1被人類基因命名委員會命名為HABP1/p32/gC1qR/補體1q結合蛋白(the complement component 1,q subcomponent binding protein,C1QBP)[9]。HABP1是一種保守的真核蛋白，普遍存在于從酵母到人類的各種生物中。

1.2HABP1的結構和特征 HABP1基因定位于人類染色體17p12～13，其基因定位與人第17號染色體STS WI-9242有99.5%相似[10]。通過對比發現在第21、15、11和4號染色體上存在人基因組HABP1的假基因，其長度與HABP1的cDNA序列相似。Das等[11]研究發現p32 cDNA序列的5′端是以ATG作為起始密碼子。小到酵母大到哺乳動物，HABP1蛋白高度保守，在所有的同系物中，帶正電荷的氨基酸和帶負電荷的氨基酸數量基本相同。通過測量成熟HABP1蛋白的晶體發現每個單體具有7條連續的反平行β鏈，其β鏈兩側有一個N端和兩個C端。HABP1表現出結構可塑性，在接近生理pH的體外條件下受離子環境的影響。在低離子強度下，HABP1以高度膨脹和松散保持的三聚體結構存在，類似于熔融球狀態，而鹽使三聚體的結構更加緊湊[12]。HABP1的這種晶體結構有助于理解其功能的多樣性和亞細胞定位，并且這些單體結構和空間排序對維持三聚體結構和蛋白間的相互作用尤為重要。

1.3HABP1在炎癥、感染和免疫中發揮作用 HABP1并不具有典型的透明質酸結合作用基序(119KLVRKVAGEK128)，而是通過氫鍵和疏水鍵相互作用，與透明質酸產生很強的作用力。Babu等[13]首次發現在ATP存在的條件下，純化的HABP1可以在體外發生自磷酸化，其磷酸化的速度與蛋白質濃度成正比。在不同細胞系中，透明質酸可增強磷脂酶C-γ的磷酸化，增加肌醇1,4,5-三磷酸酯的形成,透明質酸、疊氮碘化丙啶和蛋白磷酸酶抑制劑對細胞內及表面的HABP1磷酸化均有調節作用[14]。黑熱病患者血清中HABP水平顯著升高，C1q通過與內皮細胞和血小板的相互作用致使細胞活化，然后釋放生物介質和(或)促進黏附分子的表達，所有這些過程均促成了炎癥的形成[15]。由于gC1qR參與調節蛋白激酶C的功能，推測gC1qR誘導的信號級聯可能涉及蛋白激酶C的活化。這些數據共同表明gC1qR在血液凝固、炎癥和感染中起重要作用[16]。gC1qR還可以憑借其識別血漿蛋白、細菌和病毒抗原的能力，成為宿主-病原微生物反應的有效載體和平臺。HABP1除在線粒體和細胞表面表達外，主要定位于細胞核和細胞質。HABP1與病毒蛋白的相互作用可將其靶向到細胞核。EB病毒核抗原1與HABP1的相互作用可以促進細胞周期中S期的DNA復制。HABP1/p32/gC1qR參與病毒的復制和感染性病毒的產生,在整個呼吸道合胞病毒感染中HABP1表現出明顯的線粒體定位，HABP1是呼吸道合胞病毒產生的關鍵宿主因子，利用小干擾RNA(small interfering RNA，siRNA)干擾HABP1的表達，線粒體結構發生明顯變化，病毒的感染性和復制能力降低[17]。在腫瘤形成過程中，感染、慢性刺激和炎癥往往是腫瘤誘發的主要原因。腫瘤微環境是調節惡性腫瘤生長和侵襲力的驅動力，其受到炎癥細胞的調控和影響。因此，HABP1可能在炎癥相關的腫瘤形成過程中發揮重要作用。

2 HABP1與腫瘤

2.1HABP1在腫瘤中的表達 在多種腫瘤細胞中均檢測到HABP1表達，但HABP1沒有一致的特異性突變。Rubinstein等[18]利用噬菌體文庫檢測到乳腺癌中HABP1高表達，與正常組織相比，甲狀腺癌、結腸癌、胰腺癌、胃癌、食管癌和肺腺癌中HABP1均顯著高表達；相反，在腎癌和前列腺癌中未見HABP1異常表達。通過免疫組織化學、蛋白印跡和統計學分析顯示，與正常組織相比，在卵巢癌[19]、乳腺癌[20]和子宮內膜癌[21]中HABP1過表達。除在癌細胞中高表達外，在乳腺、前列腺、肝、肺和結腸的上皮性腫瘤以及皮膚的鱗狀細胞癌和基底細胞癌中也檢測到gC1qR高表達。然而，在炎癥和增殖性病變中也觀察到gC1qR染色增強。相反，間充質來源的腫瘤染色通常較弱[22]。在腫瘤的異質物中，p32主要定位于乏氧和營養缺乏的區域。Mcl-1與p32結合調節線粒體Ca2+攝取及凋亡，過表達p32可顯著促進線粒體Ca2+攝取，而siRNA沉默p32可抑制線粒體Ca2+攝取。p32是促進線粒體Ca2+攝取的單向轉運體的一部分，Mcl-1與p32結合可以干擾單向轉運功能，從而抑制線粒體Ca2+上傳[23]。p32通過抑制線粒體的轉運促進ATP-依賴性DNA解旋酶Q4的核定位。在最常見的氨基酸缺失中，ATP-依賴性DNA解旋酶Q4突變與p32相互作用是癌癥所必需的,ATP-依賴性DNA解旋酶Q4突變體與線粒體復制解旋酶相互作用，進而誘導mtDNA高水平特異合成[24]。除腫瘤細胞外，與腫瘤淋巴管密切相關的腫瘤相關巨噬細胞和髓系細胞亞群均高表達HABP1。以上數據表明HABP1表達增加可能是良性和病理性細胞增殖的標志，這一表達特性使其成為癌癥診斷和治療的潛在靶點[5]。

2.2HABP1與腫瘤的發生、發展 癌癥發生過程中，葡萄糖代謝會由氧化磷酸化轉變為無氧的糖酵解，葡萄糖消耗和乳酸的增加有利于腫瘤生長。然而，抑制p32蛋白的表達會導致線粒體編碼的氧化磷酸化，高水平的糖酵解反而不利于腫瘤生長。HABP1在不同細胞中的亞細胞定位差異較大，與每種細胞的增殖和致瘤能力有關。成熟形式的HABP1/gC1qR/p32在正常小鼠成纖維細胞中高表達促進活性氧類、細胞色素C的形成。Kaul等[25]研究發現在活性氧類不敏感的肝癌細胞株HepG2中穩定高表達HABP1，HepG2細胞中HABP1/p32/gC1qR的高表達通過激活透明質酸介導的細胞存活途徑導致細胞存活和致腫瘤性增強。在腫瘤細胞中敲除HABP1會抑制癌細胞生長，導致細胞周期素D1表達減少，p21表達增加，細胞周期停滯(G1/S期)。在高侵襲性的黑素瘤(B16F10)和鼠內皮細胞[26]中添加純化的HABP1可以明顯增加細胞的侵襲性。外源性HABP1會瞬時附著于細胞表面，與整聯蛋白αvβ3共定位并相互作用，導致膜型基質金屬蛋白酶1表達上調和基質金屬蛋白酶2激活。HABP1誘導的細胞遷移是由整合素αvβ3和核因子κB共同介導的下游通路[27]。由于膜型基質金屬蛋白酶1與HABP1水平呈負相關，對基質金屬蛋白酶2活性有直接影響。HABP1破壞卵巢細胞以及相關基質金屬蛋白酶的表達，同時HABP1過度活化可導致卵泡異常成熟，導致大鼠多囊卵巢功能障礙。在多囊卵巢模型的卵泡成熟過程中，膜型基質金屬蛋白酶1過表達導致HABP1大量降解以阻斷正常的環烯烴共聚物擴增[28]。此外，gC1qR是人肺癌細胞系A549細胞、卵巢癌細胞[29]中板狀偽足的重要組成部分。當gC1qR被敲除后，酪氨酸激酶和黏附斑激酶表達減少，敲減gC1qR蛋白導致其細胞致瘤性和轉移能力下降。Kim等[30]利用gC1qR小鼠單克隆抗體中和細胞表面的gC1qR得到了與敲減HABP1相同的效果。Zhang等[31]通過蛋白質組學分析發現，C1QBP通過與細胞膜上的蛋白激酶C相互作用調節表皮細胞生長因子誘導的癌細胞趨化性，并通過組織細胞極性調節膜轉運能力。以上研究表明，細胞表面的HABP1是腫瘤發生和轉移的重要調控物質。

2.3HABP1作為腫瘤的生物標志物 腫瘤中HABP1的異常表達會影響患者的預后和臨床表征。最初，Chen等[20]研究發現乳腺癌組織中HABP1過表達，但HABP1 mRNA表達水平與患者的年齡、腫瘤大小、組織分級和TNM分期無關，而與腋窩淋巴結轉移呈正相關。研究還表明，低表達HABP1的患者存活率明顯高于高表達患者。但有研究結果證實HABP1過表達與較高的組織分級、TNM分期、腫瘤大小、淋巴結轉移和復發相關[29，31-32]。此外，HABP1高表達的患者總生存期和無進展生存期顯著較短。在發生淋巴結轉移的三陰性乳腺癌中，HABP1過表達顯著影響三陰性乳腺癌預后[32]。多變量分析顯示HABP1 mRNA表達水平可以作為患者預后的一個重要衡量指標。Jiang等[33]通過對中國北方女性HABP1進行單核苷酸多態性分析發現，rs2285747等位基因增加了乳腺癌的患病風險(OR=1.553)，并且會影響顯性和共顯性模型下HABP1的表達。HABP1在大多數轉移性病變中高表達。Yu等[19]研究顯示在89例高表達HABP1的原發性腫瘤患者中，85例(95.5%)出現腹膜轉移，43例(48.3%)出現淋巴結轉移。單變量和多變量Logistic回歸分析顯示，HABP1過表達與上皮性卵巢癌發生腹膜轉移和淋巴結轉移相關。此外，HABP1可以單獨或與其他標志物聯合使用，作為淋巴結轉移或腹膜轉移的預測標志物[19]。同年，Yu和Wang[34]研究發現HABP1表達水平與組織分化、腫瘤大小和血清糖類抗原125水平相關。HABP1低表達會導致患者 5年的總體生存和無進展生存期增加。多變量分析表明，HABP1表達增加與順鉑耐藥有關[34]。此外在子宮內膜癌[21]、胃癌[35]和宮頸癌[36]中均發現HABP1的高表達，其表達水平與組織學分級、腫瘤浸潤、淋巴血管浸潤、肝轉移、腹膜轉移、淋巴結轉移和復發顯著相關。多變量分析顯示，HABP1的表達可以作為患者總體生存和無進展生存期的獨立預后因素。以上臨床數據研究充分證實HABP1可以作為腫瘤組織的生物標志物。

2.4HABP1與腫瘤的靶向治療 腫瘤相關表面細胞抗原和腫瘤相關血管標志物已被用作癌癥干預治療的靶標。然而，由于HABP1低表達和異質性表達，以及腫瘤相關血清抗原的存在，兩種類型的靶標均有一定的局限性。科學家們正在致力于開發可以高效靶向腫瘤的納米探針，以消除普通治療所帶來的毒副作用。細胞表面p32/gC1qR/HABP1是腫瘤歸巢肽的受體，其特異性識別腫瘤細胞、腫瘤淋巴管和腫瘤相關巨噬細胞。利用噬菌體抗體技術產生了抗人p32單克隆抗體(2.15)，其在人乳腺癌細胞MDA-MB-231異植瘤內的分布與一些細胞簇表面定位一致，該抗體可作為向腫瘤選擇性遞送成像劑和治療劑的載體[37]。熒光素綴合的LyP-1和LyP-1b在原發性乳腺癌MDA-MB-435異植物中強烈積累，可實現小鼠原位腫瘤的可視化，并且LyP肽的積累部位與腫瘤中的缺氧區域一致。體外研究結果還揭示了LyP-1肽的抗腫瘤作用，其可能僅依賴于肽的促凋亡和細胞毒性。由于LyP-1影響血管化不良的腫瘤區域，還可以作為治療腫瘤血管的一種補充。綴合有紫杉醇的LyP-1肽其靶向性和細胞毒性較單獨的紫杉醇有所增加[38]。綴合有多西霉素的LyP-1肽比精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽的作用更明顯，更有利于腫瘤的靶向治療[39]。Timur[40]評估了環狀LyP-1及其受體p32之間分子動力學作用，為新型LyP-1衍生物的設計提供了充分的理論依據。由于LyP-1易被血液和組織中的蛋白酶降解，因此通過腸外給藥受到限制。Paasonen等[41]開發了一種改進的LyP-1模擬肽(TT1，CKRGARSTC)，該化合物表面功能化的納米顆粒能特異性地黏附于重組p32，并且靜脈內注射時歸巢于小鼠的乳腺腫瘤。通過篩選出p32結合肽后，確定線性TT1(Lin TT1)(序列：AKRGARSTA)肽在引起腫瘤歸巢和納米系統穿透中最有效。在所測試的肽中，Lin TT1肽對p32的親和力最低，可以緩解由于納米顆粒的多價性造成的親和力效應，使納米顆粒避免結合位點的捕獲。在體內Lin TT1納米系統不僅能抑制乳腺癌腫瘤的生長，還可提高腫瘤細胞的通透性[42]。Hunt等[43]在腹膜癌中證實了Lin TT1肽納米系統的療效。在惡性腫瘤中，經Lin TT1肽功能化的氧化鐵納米線顯示出強大的歸巢和穿透能力。通過減少腹膜腫瘤重量和轉移性腫瘤結節數量，增強了腫瘤的靶向性和抗腫瘤功效。

3 小 結

HABP1與HABP1/p32/gC1qR/C1QBP同義，是一種多室、多功能蛋白，在多種組織和細胞類型中均有表達，該蛋白可以與多種不同的配體相互作用，參與調控細胞生長、遷移、增殖和凋亡等多種生物學行為。關于HABP1結構和功能的研究已較為完善，越來越多的基礎和臨床研究證實，HABP1在腫瘤中發揮重要作用，并且可以作為腫瘤的生物學標志物。已有一些研究將HABP1作為標記靶點用于基礎和臨床中，但應用范圍較小，成熟的多肽和納米系統較少。未來，通過對HABP1結構和功能的研究進一步加強，可尋找新的HABP1特異性親和配體，極大消除其在靶向藥物構建中的局限性，有望提高治療效果，減輕患者的用藥負擔。