核糖體蛋白如何影響腫瘤的發生發展及治療

田飛 ，武云

（1.內蒙古醫科大學，內蒙古 呼和浩特；2.包頭市中心醫院，內蒙古 包頭）

近些年來，隨著人們生活方式的與周圍生存環境的改變，惡性腫瘤的發病率呈遞增趨勢，但隨著最新的靶向藥物與免疫藥物應用于臨床，惡性腫瘤患者的生存期與生存質量得到一定的提高，但治愈率仍較低，目前的針對惡性腫瘤仍缺乏一些對腫瘤早期診斷敏感的標記物及特異性靶點的抗腫瘤藥物。近年來，隨著技術手段的進步和科學研究的深入，核糖體蛋白（ribosomal，RP）在腫瘤早期診斷與腫瘤發生發展中的作用越來越多地被人們發現，對于RP在腫瘤診斷與發生發展中的作用的探索成為科學領域的一大熱點。核糖體蛋白質（ribosomal protein，RP）是一種廣泛存在的RNA結合蛋白，既往認為RP的功能僅僅是與核糖體RNA（rRNA）共同參與蛋白質的合成。近些年來發現組成核糖體的RP有80多種。RP在進化過程中高度保守，其氨基酸序列在幾乎所有哺乳動物中均相同，在原核細菌、真菌和酵母菌中也極其相似。RP根據來源的大小亞基分別被命名為RPL和RPS，在蛋白質合成過程中起重要作用。例如，對rRNA進行折疊，使其形成能行使功能的三維結構；調整核糖體的空間構象，使其與RNA結合進行蛋白質合成等等。近年來，隨著對核糖體研究的深入，越來越多的研究發現核糖體蛋白的異常表達或者突變對癌癥的發生發展具有重要的調節作用。核糖體蛋白的基因突變、表達異常或蛋白修飾異常都會引起核糖體和/或核糖體蛋白的功能變化，進而導致諸如腫瘤等疾病的發生。腫瘤細胞的一個最顯著特點就是過度增殖，而核糖體主要是參與蛋白合成，在腫瘤細胞的快速生長中需要更高效的核糖體翻譯機制。腫瘤的發生發展常伴有基因組的不穩定性而導致編碼核糖體蛋白的基因改變，腫瘤周邊區域的乏氧和營養不足，治療所使用的化學藥物和放療都有可能影響到核糖體的合成，核糖體蛋白的失衡或者功能障礙會導致腫瘤的發生發展。

核糖體蛋白在腫瘤發生發展的作用：一部分游離RP（ribosomal protein），如RPL11和RPL5可以通過抑制癌蛋白c-Myc的表達發揮抑癌基因的作用[1-4]。反之，一些RPL36A在肝細胞癌中高表達，促進細胞增殖，并參與化療耐藥[5-6]。一些RP的改變可以導致相應核糖體大小亞基其他RP的結合改變而危及整個腫瘤細胞的生存。臨床上，核糖體蛋白家族在腫瘤組織和腫瘤周圍組織中呈現明顯的差異表達，提示RP家族與腫瘤細胞之間有著內在聯系。RP除了在腫瘤組織和癌旁組織中檢測外，也可以在體液，血液和排泄物中檢測，如糞便中RPS27L水平與癌組織中呈正相關[7]，可以作為早期診斷的潛在指標。治療前后糞便中的RPL19水平聯合血清CEA水平可以判斷結直腸癌患者的預后[8-9]，然而相關血清等體液或者排泄物中RP蛋白在宮頸癌中的表達與療效評價缺乏報道。

近年來多項研究指出核糖體蛋白表達水平在惡性腫瘤組織及其血漿中與周邊正常組織及血漿中，存在差異表達，并且與腫瘤的臨床分期及病理分級存在相關性，使RP可能成為腫瘤診斷，治療及評價預后的潛在指標。多項研究發現核糖體蛋白L6（RPL6）相比與正常癌旁組織，在前列腺癌中高表達，并且與腫瘤惡性程度直接相關,有望成為前列腺癌輔助診斷及預后評估的重要手段[10]。RPS16蛋白在前列腺癌組織中的表達均高于對應的良性組織（P=0.008）；IHC檢測發現RPS16蛋白在前列腺癌和良性組織中染色強度差異明顯（P=0.009）。RPS16蛋白表達和患者年齡、是否轉移無相關性,與腫瘤臨床分期（P=0.044）、病理分級（P=0.004）顯著相關。RPS16-si RNA不僅能顯著降低前列腺癌DU145及LNCa P細胞RPS16蛋白水平,并且能明顯抑制其細胞增殖和侵襲；細胞周期停滯在G2/M期[11]。 相關研究表明：我們的結果顯示，與配對的非癌組織和非轉化上皮細胞相比，RPL15在人類原發性結腸癌組織和培養細胞系中顯著上調。結腸癌組織中RPL15的高表達與患者的臨床病理特征密切相關。我們測定了RPL15對人細胞核仁維持、核糖體生物合成和細胞增殖的影響。我們發現RPL15是維持核仁結構和形成核仁中前60S亞單位所必需的。RPL15缺失導致核糖體應激，導致未轉化的人上皮細胞G1-G1/S細胞周期停滯，而結腸癌細胞凋亡。總之，這些結果表明RPL15參與了人類結腸癌的發生，可能是結腸癌治療的潛在臨床生物標志物和/或靶點。與MNGM相比，RPS15A在GC中的表達明顯上調，其表達與TNM分期、腫瘤大小、分化程度、淋巴結轉移及患者生存率差密切相關。RPS15A的異位表達明顯增強了GC細胞的增殖和轉移[12]。RPS15A的過表達也促進了GC細胞上皮-間充質轉化（EMT）表型的形成。研究發現，RPS15A通過誘導p65核轉錄因子NF-κB亞基的核移位和磷酸化、NF-κB報告子的反式激活以及上調NF-κB信號通路的靶基因，激活了NF-κB信號通路。此外，RPS15A過表達激活，而RPS15A敲除抑制GC細胞中Akt/IKK-β信號軸。Akt抑制劑LY294002和IKK抑制劑Bay117082均能中和RPS15A過度表達引起的p65和p-p65核移位。我們的研究結果表明，RPS15A通過Akt/IKK-β信號通路激活NF-κB通路，從而促進EMT和GC轉移。這一新發現的RPS15A/Akt/IKK-β/NF-κB信號通路可能是預防GC進展的潛在治療靶點[13]。

核糖體蛋白在腫瘤治療中的作用放射治療（XRT）是前列腺癌（PCa）的標準治療方法。雖然劑量遞增增加局部控制，毒性阻礙進一步升級。通過添加輔助療法，可能會有更廣泛的改善，輔助療法可以與輻射協同作用，從而提高療效。我們已經鑒定出一種天然化合物（Nexrutine，Nx），它能抑制PCa細胞的存活和生長，并與輻射結合。聯合研究顯示Nx與輻射在體外多個PCa細胞系和轉基因小鼠前列腺癌（TRAMP）模型中都有很強的相互作用。Nx通過下調核糖體蛋白S6K（RPS6KB1）、CyclinD1、Chk1和HIF-1α，延長G2/M檢測點阻滯，增強IR的生長抑制作用。RPS6KB1在前列腺癌中表達上調，其表達與腫瘤分級有關。PCa細胞RPS6KB1基因敲除增加了其對輻射誘導生存抑制的敏感性。總之，我們提供了科學證據（i）支持Nx作為PCa患者接受XRT的輔助治療（ii）表明RPS6KB1是Nx介導的組合益處的重要參與者，并強調RPS6KB1是PCa治療的新靶點[14]。相關研究表明，慢性粒細胞白血病（CML）的特征是腫瘤蛋白BCR-ABL的表達。BCR-ABL抑制劑徹底改變了CML化療，而急變期（BC）CML患者的反應較差。由于抑制核糖體蛋白S6磷酸化修飾逆轉了慢性粒細胞白血病細胞中BCR-ABL抑制劑的耐藥性，抑制了順鉑對肺癌細胞的毒性，我們推測，聯合使用抑制劑和順鉑可能有助于消除慢性粒細胞白血病細胞。令我們驚訝的是，S6K1抑制只降低了p53-BC-CML細胞中順鉑誘導的DNA損傷和細胞死亡，而沒有降低p53-BC-CML細胞中的DNA損傷和細胞死亡。在CML的發展過程中，p53的表達或減少或突變。p53的表達影響CML細胞的藥物反應。我們的結果證實，S6K1抑制逆轉順鉑毒性依賴于CML細胞中的p53表達。此外，p53通過減弱3-磷酸肌醇依賴性蛋白激酶-1（PDK1）的磷酸化作用來減弱S6K1的磷酸化和定位。此外，S6K1通過DNA PKC作用來調節H2AX磷酸化和PARP切割。總之，我們的結果表明P53/PDK1/S6K1是一種新的調節順鉑毒性的途徑[15]。