RPS15A在腫瘤中作用的研究進展

張克，夏成興，雷容，李祥孟，曾繁浩，顏汝平

(昆明醫科大學第二附屬醫院泌尿外科 云南省泌尿外科研究所，昆明 650101)

核糖體是與人類遺傳信息的表達和傳遞有關的蛋白質合成的重要位點，具有復雜多樣的結構和功能。由多種核糖體蛋白(ribosomal protein，RP)、核糖體RNA和小核仁RNA組成。研究發現，核糖體參與細胞許多重要的生物學過程，其主要成分核糖體RNA和RP在人類疾病(如惡性腫瘤)的發生發展中具有重要作用[1]。RPS15A作為RP基因家族的一員，在肺癌、胃癌、肝癌、乳腺癌等常見腫瘤中高表達，與腫瘤大小、侵襲能力及TNM分期密切相關[2-3]。此外，RPS15A在p53、蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)、Wnt等腫瘤信號通路的調控中起關鍵作用[2,4-6]。RPS15A可激活Akt途徑，促進上皮-間充質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)的形成，并與腫瘤的不良預后密切相關；RPS15A還可作為部分微RNA(microRNA，miRNA)的靶點，對Wnt信號通路產生抑制作用，從而抑制腫瘤細胞的增殖和侵襲能力；同時，抑制RPS15A表達可上調p53蛋白介導的信號通路，使細胞的增殖周期停滯于某時期或介導腫瘤細胞凋亡，進而阻止腫瘤細胞生長，延緩腫瘤進一步發展。在腫瘤細胞生物學功能的調節中，RPS15A參與了腫瘤細胞的增殖、分化和凋亡過程，敲低RPS15A可以抑制腫瘤細胞的生長和集落形成[2,7]。可見，RPS15A在腫瘤的發生發展中起重要作用，RPS15A的上述功能為其作為腫瘤新型靶標提供了理論基礎。現就RPS15A在腫瘤中作用的研究進展予以綜述。

1 RPS15A概述

RP通常包含一個或幾個球狀域，某些RP結構還具備細長的W環及C端和N端尾巴，使RP可與核糖體RNA的多個區域結合，從而有助于保持核糖體裝配的結構完整性[8]。RPS15A是RP基因家族中的成員之一，與多種惡性腫瘤的發生發展密切相關，可編碼RPS15A蛋白(40S核糖體蛋白的亞基之一)。RPS15A基因位于染色體16p12.3上，是原核生物RPS8基因在真核生物中的同源基因，在細菌和真核生物中均高度保守[9]。RPS15a基因全長為7 369 bp，具備包含5個外顯子的393 bp的編碼區。在翻譯早期，RPS15A與真核起始因子4F相互作用，促進信使RNA(messenger RNA，mRNA)與核糖體結合，在蛋白質的生物合成中起關鍵作用[3,10]。研究發現，當用環己酰亞胺終止翻譯時，RPS15A被有效地交聯到具有高頻率脯氨酸、賴氨酸、丙氨酸密碼子的mRNA區域[11]，該 mRNA區域終止了核糖體的延伸過程，證明人類RPS15A在翻譯延伸過程中能與mRNA相互作用，并在mRNA區域發生顯著的核糖體終止，從而為體內的真核翻譯帶來新的結構和功能。

目前，核糖體外的RP功能備受關注，且RP在細胞生物學功能及機制中的研究亦較多。近年來，有關RPS15A在腫瘤細胞生物學功能調節中的研究逐年增多，現已證實RPS15A在多種腫瘤中高表達，并在腫瘤的發生發展中起關鍵作用。

2 RPS15A對腫瘤細胞生物學功能的調節

RPS15A與腫瘤細胞生物學功能密切相關，可參與細胞的增殖、遷移、侵襲及凋亡。在腫瘤細胞生物學功能的調節中，RPS15A既可作為上游調節因子調節鈣調素、胱天蛋白酶3，還可作為靶基因并通過miRNA的調節來影響細胞的生物學功能。下調影響腫瘤細胞周期相關基因時，細胞周期的變化與沉默RPS15A的表達相似，但此類基因與RPS15A的關系還有待進一步研究。對于大多數腫瘤細胞，敲低RPS15A可以在體外抑制癌細胞的生長和集落形成，并誘導細胞周期停滯在G0/G1期和細胞凋亡。

在腫瘤細胞周期調節的研究中，Liang等[12]的體外實驗顯示，通過敲低RPS15A可抑制胰腺癌細胞增殖，并誘導其阻滯于G0/G1期，減少集落形成；同時他們還發現miR-519d-3p的過表達顯著抑制了胰腺癌細胞的增殖，與敲低RPS15A的作用類似，進一步證實miR-519d-3p通過RPS15A介導對胰腺癌細胞的生長抑制作用。另有研究表明，體外和體內RPS15A的異常表達均顯著增強了胃癌細胞的增殖和轉移[2]。RPS15A沉默后，胃癌細胞的增殖速率明顯下降。大多數細胞被阻滯在G0/G1期，細胞生長受到抑制，遷移率降低；同時集落形成分析表明，細胞克隆的數量越來越少，且克隆細胞越來越小[13]。在人類腫瘤的發生發展中，miRNA是基因表達的短非編碼調控因子。人類miR-29家族由miR-29a、miR-29b和miR-29c三個成員組成，具有致癌和抑癌功能，可影響腫瘤的病理過程，如腫瘤細胞生長和凋亡[14]。Zhang等[15]研究證明，miR-29家族的異位表達可以顯著抑制肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)細胞的增殖并誘導其凋亡，miR-29家族直接與RPS15A的3′非翻譯區結合，使RPS15A表達減少。證明miR-29家族通過與RPS15A 3′非翻譯區結合來調節細胞生長和細胞周期，從而影響腫瘤的發生發展。Li等[16]研究發現，在敲低RPS15A后，急性髓細胞性白血病U937細胞大部分被阻滯在G0/G1期和亞G1期；在沉默RPS15A后，U937細胞發生凋亡，表明RPS15A可調節體外急性髓細胞性白血病細胞的生長。

RPS15A過表達通過Akt/IκB激酶(IκB kinase，IKK)-β信號軸激活核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)途徑促進了EMT的形成，EMT是上皮細胞獲得間質特征的過程，在腫瘤中，EMT與腫瘤的發生、侵襲、轉移及其對治療的抵抗力有關[2,17]。可見，RPS15A在腫瘤細胞的侵襲及轉移過程中起重要作用。

目前，Bcl-2家族、胱天蛋白酶家族基因被證實為細胞凋亡相關因子。Feng等[7]的研究表明，敲低RPS15A可抑制乳腺癌細胞增殖，誘導乳腺癌細胞周期停滯和凋亡；機制分析表明，RPS15A通過激活胱天蛋白酶3和多腺苷二磷酸核糖聚合酶裂解、Bad蛋白和Bcl-2相關X蛋白的上調以及Bcl-2基因的下調來介導腫瘤細胞凋亡。此外，RPS15A還可通過上調磷酸化的胞外信號調節激酶1/2、Bad蛋白和細胞周期檢測點激酶1抑制乳腺癌MDA-MB-231細胞的凋亡[3]。綜上所述，RPS15A可通過不同機制調節腫瘤細胞凋亡。

3 RPS15A對腫瘤信號通路的調控

3.1p53信號通路 p53信號通路通過啟動細胞凋亡、阻滯細胞周期、維持基因組穩定性、抑制血管生成等來發揮抗癌作用。p53通過調節糖酵解、線粒體氧化磷酸化、磷酸戊糖途徑、脂肪酸合成和氧化維持細胞代謝的穩態[4]。可見，p53在抑制腫瘤的發展過程中發揮重要作用。

在RPS15A沉默的潛在下游機制的研究中，Zhang等[18]采用微陣列和KEGG通路富集分析揭示了某些信號通路參與了RPS15A敲除誘導的腫瘤抑制，其中p53信號通路的激活最為明顯；并通過蛋白印跡試驗檢測p53信號通路關鍵因子p21、重組人腫瘤蛋白p53可誘導蛋白3和Sestrin2蛋白的表達，p21是一種強效的細胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)抑制劑，由p53蛋白嚴格控制，可與細胞周期蛋白-CDK2或細胞周期蛋白-CDK4復合物結合，在G1期發揮調節細胞周期的作用[19]。重組人腫瘤蛋白p53可誘導蛋白3由腫瘤抑制因子p53誘導，參與p53介導的細胞凋亡[20]。在不同應激條件下，Sestrin2蛋白具有調節細胞生長和增殖的功能，當敲低RPS15A時，p21和重組人腫瘤蛋白p53可誘導蛋白3表達上調，Sestrin2蛋白表達下調，驗證了RPS15A對p53信號通路的激活作用。Chen等[21]通過基因芯片分析表明，敲低結直腸癌(colorectal cancer，CRC)中的RPS15A可能會影響p53信號通路；進一步的研究表明，敲低RPS15A可上調p53和p21表達，下調CDK1表達，影響腫瘤細胞的增殖周期。因此，CRC的惡性轉化誘導的RPS15A過表達可能通過p53信號通路起作用。

3.2Akt信號通路 對胃癌信號通路的研究發現，RPS15A通過Akt/IKK-β信號軸激活NF-κB途徑，從而促進EMT和胃癌轉移；RPS15A通過誘導p65 NF-κB亞基的核易位和磷酸化激活NF-κB報告基因和上調NF-κB信號通路的靶基因，進而激活NF-κB信號通路；敲低RPS15A則抑制了胃癌細胞中Akt/IKK-β信號軸；Akt抑制劑LY294002和IKK抑制劑Bay117082均可中和RPS15A過表達誘導的p65和磷酸化p65的核易位，進而明確了RPS15A在Akt/IKK-β/NF-κB信號通路中的調控作用[2]。在肝癌的研究中，RPS15A可以激活Akt途徑并促進腫瘤微環境中的血管生成[22]。在腦膠質母細胞瘤中，RPS15A表達減少可明顯抑制Akt信號通路的活化[6]。

由此可見，在腫瘤的發生發展中，Akt信號通路起到了促癌作用，RPS15A高表達可明顯激活Akt信號通路，從而促進腫瘤的發生發展；且Akt信號通路抑制劑可中和RPS15A的過表達效應。故推測，可通過抑制RPS15A過表達抑制相關信號通路的激活，從而延緩甚至阻滯腫瘤細胞的生長及遷移。

3.3Wnt信號通路 Wnt信號控制著細胞胚胎發育和成熟后的重要過程，因此Wnt信號轉導的任何環節失調均可能導致多種病理變化，包括惡性腫瘤[23]。經典Wnt/β聯蛋白(β-catenin)途徑通過激活β-catenin/T細胞因子復合物調節靶基因，進而調節細胞腫瘤細胞的增殖、分化、轉移和凋亡等過程，研究較多的非經典Wnt途徑主要為Wnt5a途徑，其主要作用以調節腫瘤細胞的增殖及侵襲為主[24-26]。

在非小細胞肺癌中，RPS15A為miR-147b的靶基因，miR-147b過表達通過靶向RPS15A抑制Wnt/β-catenin信號傳導的激活，且RPS15A過表達可部分逆轉miR-147b介導的非小細胞肺癌細胞的抗腫瘤作用[5]。可見，miR-147b可通過抑制RPS15A誘導的Wnt/β-catenin信號傳導來抑制非小細胞肺癌細胞的增殖和侵襲，提示miR-147b/RPS15A/Wnt/β-catenin軸是非小細胞肺癌惡性進展中的重要調控機制之一。RPS15A為miR-519d-3p的靶基因，Liang等[12]對胰腺癌的研究亦顯示，miR-519d-3p在胰腺癌中對RPS15A的調控與miR-147b在肺癌中對RPS15A的調控類似。值得注意的是，miR-519d-3p對RPS15A表達調控的抑制和RPS15A的敲低均可抑制與Wnt/β-catenin信號傳導相關的胰腺癌細胞的增殖。因此，miR-519d-3p/RPS15A/Wnt/β-catenin調控軸在胰腺癌的進展中同樣起著關鍵作用。

長鏈非編碼RNA膀胱癌相關轉錄本1(bladder cancer associated transcript 1，BLACAT1)在子宮頸癌和肺癌中發揮致癌作用[27]。Yang等[28]的體內和體外研究證明,BLACAT1敲低和miR-519d-3p過表達可以抑制卵巢癌細胞的增殖、遷移和侵襲；且BLACAT1的敲低足以下調RPS15A和細胞核β-catenin的表達，但不會引起細胞質β-catenin的明顯表達。由于RPS15A是miRNA-519d-3p的靶基因，故可通過敲低BLACAT1基因調控miR-519d-3p/RPS15A/Wnt/β-catenin軸，以抑制卵巢癌進展。在肝癌中，RPS15A通過增強HCC細胞中Wnt/β-catenin介導的成纖維細胞生長因子18的表達來調節信號傳導，血管內皮細胞在成纖維細胞生長因子18刺激后獲得高反應性，而促進HCC中的血管生成[22,29-30]。成纖維細胞生長因子18通過與內皮細胞上的成纖維細胞生長因子受體3結合激活Akt和胞外信號調節激酶途徑并促進腫瘤微環境中的血管生成。體內試驗證實，抑制HCC異種移植物中RPS15A的表達可顯著抑制腫瘤生長及腫瘤血管生成[22]。由此可見，Wnt信號通路在腫瘤的發生發展中具有舉足輕重的作用，而RPS15A主要作為靶基因介導經典Wnt/β-catenin信號通路，以調控腫瘤的發生及發展。

4 RPS15A在腫瘤中的表達及診治中的價值

目前常用的腫瘤標志物(癌胚抗原、甲胎蛋白、前列腺特異性抗原、腫瘤壞死因子等)診斷腫瘤的敏感性和特異性有限，因此尋找早期診斷腫瘤并指導臨床治療和預后評估的因子尤為重要。RP可通過細胞外分泌功能進入血液，且血清RNA檢測作為腫瘤生物標志物的應用具有巨大潛力[31-32]。血清腫瘤標志物檢測作為無創檢查的重要組成部分逐漸受到關注，并作為重要的腫瘤診斷、疾病檢測工具。有研究顯示，通過檢測血清RPMPS-1/S27的表達水平可對多種腫瘤進行有效的早期診斷，從而進行早期干預及治療[33]。RPL19已被證明是前列腺癌可靠的生物學標志物[34]。通過檢測血清中與RP靶向結合的miR-182-5p的表達，可有效預測前列腺癌轉移的發生[35]。

近年來，在精準治療理念的引導下，腫瘤的靶向治療受到廣泛關注，其高效性和低毒性等特點給腫瘤的治療帶來新希望。RPS15A為腫瘤的靶向治療提供新靶點，還可為腫瘤的早期診斷及預后評估提供新方法。在胃癌和乳腺癌中，RPS15A的表達與腫瘤大小和TNM分期有關；與正常胃黏膜相比，胃癌組織中RPS15A的表達顯著上調，且RPS15A的表達水平與TNM分期、腫瘤大小、分化、淋巴結轉移以及患者生存率密切相關[2-3]。

RPS15A是腫瘤的潛在治療靶點，Shi等[36]發現，RPS15A可能是葡萄膜黑色素瘤的治療靶標或診斷基因。miR-519d-3p是腫瘤抑制miRNA家族中的一員，RPS15A是miR-519d-3p的靶基因，且miR-591d-3p的表達與RPS15A的表達呈負相關，RPS15A通過miR-519d-3p/RPS15A/Wnt/β-catenin信號通路調控胰腺癌進展，可見RPS15A可能作為治療胰腺癌的潛在靶標[12]。Zheng等[37]發現，RPS15A為CRC細胞中miR-29a-3p的直接靶基因，因此miR-29a-3p可能通過靶向RPS15A抑制CRC細胞的功能，同時miR-29a-3p過表達顯著下調CDK4、細胞周期蛋白D1、Bcl-2相關X蛋白的表達，上調p21和Bcl-2的表達水平，從而影響腫瘤細胞的增殖和凋亡，故可預測RPS15A在CRC治療中的潛在價值。肝癌細胞與內皮細胞的共培養實驗表明，誘導Huh7細胞過表達RPS15A后，內皮細胞的血管生成能力以旁分泌方式增強；在HepG2細胞中敲除RPS15A則產生相反的效果，該機制在肝癌的抗血管治療中起重要作用[22]。

RPS15A的高表達與腫瘤的不良預后密切相關，Guo等[22]對110例肝癌患者癌灶和癌旁組織中RPS15A表達的評估顯示，肝癌中RPS15A過表達與較差的生存率相關。Chen等[21]的研究發現，CRC組織中高表達RPS15A與患者年齡、術前新輔助治療、pN分期和遠處轉移有關；Cox單因素和多因素風險回歸分析顯示，RPS15A高表達導致CRC患者總生存率降低，表明RPS15A表達增強是CRC患者預后的獨立危險因素。敲低RPS15A可上調p53和p21表達，下調CDK1表達，可見RPS15A是一種新的單變量預后因子，可用于評估CRC患者的預后。

RPS15A基因在腫瘤進展中起關鍵調控作用，可作為腫瘤治療的潛在靶標。特異性敲低RPS15A基因可明顯抑制腫瘤(肝癌、肺癌、乳腺癌、胰腺癌、骨肉瘤、膠質母細胞瘤、急性髓系白血病等)細胞增殖，誘導細胞周期停滯和凋亡。某些腫瘤患者的血清中可檢測到RP，且RPS15A在多種腫瘤組織及細胞中過表達，其在腫瘤組織中的表達水平明顯高于癌旁組織，對腫瘤的早期診斷及預后評估具有重要意義。

5 小 結

RPS15A作為新型致癌基因，可調節許多腫瘤細胞的生物學功能，其表達水平與腫瘤的發生發展密切相關，但RPS15A基因在腫瘤細胞生物學功能的調節中還有很多具體的調節機制需要探究，進一步明確RPS15A基因與腫瘤細胞調節的關系有助于抑制腫瘤的發生發展。另外，在RPS15A基因介導RPS15A蛋白表達參與的腫瘤相關信號通路的調控中，RPS15A蛋白可作為上游或下游靶點調控信號通路，并通過p53、Akt、Wnt信號通路調控腫瘤的生長和侵襲轉移，但其具體分子機制仍有待深入研究。目前，一些RP可作為早期診斷腫瘤的血清生物學標志物，但RPS15A蛋白作為血清標志物的研究尚無定論。未來，RPS15A有望成為腫瘤診療的新靶點。