Rab25基因與泌尿系統腫瘤的研究進展

胡春暉 趙先誠 劉益民 郁全勝

Ras基因是第一個被人類鑒定的癌基因。Rab家族組成Ras超家族中成員最多的一個分支，有60多個[1]。與其他小GTP酶類似，Rab家族的小GTP酶通過調節真核細胞膜的囊泡轉運，進而影響細胞生長、存活、增殖等[2]。Rab介導的囊泡轉運的改變在腫瘤細胞進展和腫瘤致癌性的各個方面都起著關鍵作用，包括受體再循環的誘導、生長抑制的逃避、增殖信號傳導的維持、侵襲和轉移的激活以及腫瘤代謝的重編程和免疫破壞的逃避[3]。

Rab25為Rab蛋白家族成員之一，其通過與上游調控子和下游效應子的共同作用，影響囊泡的形成、轉運、粘附、錨定和融合等過程[4，5]。Rab25作為細胞內轉運蛋白通過維持細胞膜的生物化學成分在細胞生理學中起著重要作用，與GTP結合和水解的同時對細胞囊泡轉運的各個階段實施調控[3，6]，在選擇性調節細胞表面受體和信號蛋白的囊泡轉運及再循環過程中具有重要作用，是細胞內吞及細胞囊泡轉運的關鍵調節因子[7，8]。在功能上，它作為特異性的腫瘤抑制劑或者致癌基因起作用，確切機制尚不明確[9]。現回顧Rab25蛋白的生物學特性以及Rab25在腫瘤中的作用，尤其對其在泌尿系統腫瘤中的研究進展作一綜述。

1 Rab25的分子結構

Rab25是Rab11亞家族的成員，分子量為23kDa，Rab25基因位于染色體的lq22區域，全長約為9kb，編碼了213個氨基酸組成的蛋白質，表達于細胞膜胞質側和細胞器膜上[10，11]。結構上與其他Rab小GTP酶一樣，由保守的G結構域和可變的C端、N端組成[12]。Rab25具有鳥嘌呤核苷酸結合基序，其結合GTP或GDP來調節Rab25活性，在胞漿中與GDP結合的Rab25是非活性的。在被鳥嘌呤核苷酸交換因子（GEF）激活后，GDP與Rab25分離，活性GTP結合的Rab25參與蛋白的囊泡運輸和再循環。GTP酶激活蛋白（GAP）將GTP水解為GDP，使Rab25成為非活性形式。Rab25的羧基端含有CCXXX結構。C端翻譯后的修飾決定了 Rab25在特定囊泡上的結合，并調節整個膜轉運過程，決定Rab25與特定囊泡的結合并控制膜運輸[13]。靠近C端的一個或兩個半胱氨酸殘基，是Rab蛋白與其特定囊泡緊密結合所必需的，Rab25的CCXXX結構的翻譯后修飾允許該蛋白與細胞表面受體結合并調節膜轉運過程[13]。

2 Rab25表達的調控機制

2.1 表觀遺傳調控 為了調控由遺傳、表觀遺傳、轉錄組學變化引起的致病性改變，細胞進化出各種機制來保證自身的存活。特定的遺傳改變改變了調控細胞表面分子組成，內部細胞器組裝以及細胞內和細胞外物質轉運的關鍵元素。而Rab GTP酶是膜轉運事件的關鍵參與者，是確保細胞內物質轉運的基礎[14]。

研究表明[15]，在腎透明細胞癌中，與相鄰組織相比，腎透明細胞癌中的Rab25甲基化顯著增加，mRNA表達水平較低，進一步研究表明，cg11201447、cg25247520、cg13309012和cg08995609的甲基化水平可能成為腎透明細胞癌的潛在生物標志物，Rab25啟動子的低甲基化導致其下調，促進腎細胞癌的發生。有學者[16]在卵巢癌中使用MOMA-ROMA測定法分別檢查了42個漿液性卵巢癌樣本的拷貝數變異和DNA甲基化，以及由癌癥基因組圖譜分析的379個腫瘤樣本。Rab25與甲基化依賴性表達變化密切相關。

有學者[17]為了鑒定口咽鱗狀細胞癌轉移表型中潛在的表觀遺傳學調節基因，通過全基因組甲基化來分析預測口咽鱗狀細胞癌中有淋巴結轉移狀態的基因特征。在所有分析的基因中，Rab25是最有可能對有淋巴結轉移的口咽鱗狀細胞癌進行表觀遺傳學調控和預測的基因。與無淋巴結轉移的口咽鱗狀細胞癌相比，有淋巴結轉移的口咽鱗狀細胞癌中mRNA表達降低與Rab25基因甲基化增加之間存在很強的關聯。Rab25甲基化的檢測可能有助于淋巴結轉移的診斷，并作為口咽鱗狀細胞癌的潛在新治療靶點。

2.2 miRNA依賴性調控 為了確定可能調控Rab25的 miRNAs，有學者[18]通過4種搜索（miRanda、miR Walk、PicTar和TargetScan）獲得了Rab25的預測目標miRNAs列表，并進行體外研究，結果表明Rab25是let-7d的靶基因，進一步研究表明，腎癌中的Rab25上調是由于let-7d的表達減少所致。同樣有研究發現[19]，在乳腺癌組織中MiR-577直接調控乳腺癌中的Rab25，MiR-577上調Rab25后，E-cadherin 水平降低，Vimentin水平升高，MiR-577通過抑制 Rab25 的表達來抑制EMT，從而抑制了乳腺癌的侵襲，MiR-577和Rab25被認為是乳腺癌治療的潛在靶標。

2.3 拷貝數變異 有學者[20]在卵巢癌和乳腺癌中通過微陣列比較基因組雜交研究顯示，在大約一半的卵巢癌和乳腺癌中，以Rab25小GTP酶為中心的1q22染色體擴增，與擴增區域內的其他基因相比，Rab25 mRNA水平在Ⅲ期和Ⅳ期漿液性上皮性卵巢癌中選擇性地增加，Rab25的DNA拷貝數或RNA水平的增加分別與卵巢癌和乳腺癌的無病生存期或總生存期明顯下降有關。過表達Rab25明顯促進了細胞增殖，減少了細胞凋亡，包括由化療誘導的細胞凋亡，并增加了體內癌細胞的侵襲性。

在76個腎母細胞瘤樣本中進行微陣列比較基因組雜交研究發現[21]，存在與乳腺癌和卵巢癌中拷貝數增加的相似區域，在1q22-q23.1的擴增區域內篩選候選基因包括Rab25，其過表達與腫瘤的不良預后相關。但對Rab25表達的定量RT-PCR分析表明，雖然Rab25在一些腎母細胞瘤中過表達，但它可能不是與該病復發相關的擴增基因驅動因素。

3 Rab25促腫瘤進展的可能機制

Rab25被認為在腫瘤發生和癌癥進展中起著至關重要的作用[22]。多項研究表明Rab25可以抑制凋亡性細胞死亡、誘導腫瘤形成、促進細胞增殖、增強細胞遷移/侵襲，并在多種類型的腫瘤化療后增加耐藥性[23]。Rab25的致癌作用可能與其在調節囊泡轉運中的功能有關。Rab25增加整聯蛋白到質膜的再循環并刺激細胞內信號傳導途徑，進而調節致癌功能[7]。Rab25通過激活細胞內生長的信號通路和（或）抑制凋亡細胞死亡通路，從而影響癌癥的發生與進展，現將可能的機制總結如下。

3.1 PI3K/AKT 有學者研究發現[20]，在卵巢癌和乳腺癌中Rab25可能通過降低促凋亡分子BAK和Bax的表達，激活抗凋亡的磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）和蛋白激酶B（AKT）通路來抑制腫瘤細胞的凋亡，為Rab25抑制腫瘤侵襲性提供了可能的機制。同樣有學者研究發現[24]，在非小細胞肺癌患者中Rab25與β1 integrin相互作用并促進其向細胞質膜轉運。β1 integrin誘導AKT磷酸化，隨后激活Wnt/β-catenin信號通路，促進細胞增殖。同時該項研究還發現在非小細胞肺癌患者中，Rab25的高表達與EGFR-TKI治療的不良反應相關。

3.2 β1 integrin/EGFR/VEGF-A/Snail 有學者在卵巢癌中研究發現[25]，Rab25增加了β1 integrin 的水平，并隨后激活 EGFR，上調VEGF-A表達，從而導致Snail表達增加，上皮向間充質轉化以及癌細胞侵襲。值得注意的是，Snail通過 Fascin 的表達介導了Rab25誘導的癌細胞侵襲，并且Rab25的異位表達加劇了卵巢癌細胞向肺部的轉移，因此，證明了β1 integrin/EGFR/VEGF-A/Snail通路通過誘導Fascin表達在Rab25誘導癌細胞侵襲中的作用。

3.3 Wnt 有研究表明[26]，Rab25在肝癌組織和細胞中上調，Rab25過表達與晚期腫瘤分期和淋巴結轉移相關。進一步研究表明，干擾Rab25的表達后抑制了Wnt信號通路及其靶基因，如細胞周期蛋白D1、c-myc和MMP7，研究結果表明Rab25在人肝癌細胞中過表達，并且通過調節Wnt信號通路來促進癌細胞增殖和侵襲。

3.4 Src 有研究[27]表明Rab25將構象活性α5β1整合素引導至溶酶體。溶酶體途徑的α5β1不會降解，而是通過需要氯化物細胞內通道蛋白3（CLIC3）的途徑迅速循環到質膜中，通過CLIC3途徑增加的循環不僅可能有助于細胞遷移，而且通過增強α5β1活性激活Src及其下游效應子的能力，Src通過激活轉錄因子STAT3來促進細胞轉化，這反過來又導致細胞周期蛋白D1等基因的表達增強，促進腫瘤細胞的生長和遷移。

3.5 RTK RTK 介導的信號傳導是調節癌癥進展和治療反應的最常激活的途徑之一，RTK家族包括幾個亞家族，其中包括表皮生長因子受體（EGFR），成纖維細胞生長因子受體（FGFRs），胰島素和胰島素樣生長因子受體（IR和IGFR），血小板衍生生長因子受體（PDGFRs），血管內皮生長因子受體（VEGFRs），肝細胞生長因子受體（HGFRs）和原癌基因c-KIT[28，29]。

有學者研究發現[30]，放療抵抗或化學耐藥細胞中EGFR的含量增加，下游通路（包括Akt和Erk信號傳導）活躍，而EGFR和Rab25的表達水平呈正相關，考慮這兩個分子參與了鼻咽癌放射反應，進一步研究表明Rab25與EGFR相互作用，以增強EGFR對細胞表面的回收并減少細胞質的降解。Rab25的抑制顯示出協同的放射敏感性和減少的侵襲性表型。該研究提供了臨床和實驗證據，證明Rab25是緩解過度活躍的EGFR信號傳導并預防鼻咽癌患者獲得性腫瘤耐藥性的潛在治療靶點。

4 Rab25與泌尿系統腫瘤

4.1 腎癌 有學者[18]研究了腎癌患者中52種Rab GTPases的轉錄水平，結果表明，Rab25是上調最嚴重的一種，Rab25的高表達水平與RCC侵襲、淋巴結轉移和病理分期顯著相關。相反，在腎癌細胞中，敲低Rab25蛋白表達抑制腎癌細胞增殖、遷移和侵襲。進一步研究還表明，Rab25 是let-7d的靶基因，腎癌中Rab25上調是由于let-7d的表達減少；并認為Rab25是腎癌的潛在生物治療靶點。有學者[31]分別用靶向Rab25和EGFR抑制劑（AG1478）的siRNA處理腎癌細胞，處理后，RIN1誘導的EGFR信號傳導受到抑制，腎癌細胞中p-EGFR、p-AKT和p-ERK的表達降低，研究表明Rab25調控腎癌細胞中RIN1誘導的EGFR信號的激活。

同樣有學者[32]在腎癌中對癌癥基因組圖譜和基因表達綜合數據集進行了綜合分析。選擇來自癌癥基因組圖譜（TCGA）和基因表達綜合（GEO）的兩個流行的微陣列數據庫，以綜合分析和探索腎癌和相鄰正常樣本之間的差異表達基因。然后進行生存分析和回歸分析，以確定腎癌與重要基因之間的關系，發現Rab25是腎癌中的潛在生物標志物，認為Rab25可作為腎癌患者的預后生物標志物或潛在靶標。

4.2 膀胱癌 有學者[33]通過公開的RNA測序（RNASeq）和微陣列數據回顧和評估膀胱癌的基因表達，以確定膀胱癌的潛在預后和治療靶點，6個基因下調（ProTα、SPINT1、UBE2E1、Rab25、KPNB1、HDAC1）和3個基因上調（NUP188、IPO13、NUP124），認為Rab25是膀胱癌的潛在預后和治療靶點。

有學者[34]對937個膀胱癌腫瘤樣本的臨床數據進行總結，在鮮冷凍腫瘤上以及石蠟包埋的檔案樣品上成功進行組織微陣列中基因組表達譜和免疫組織化學表達模式平行分析，確定了膀胱腫瘤以及膀胱腫瘤基底部有限數量的生物標志物，研究表明E-鈣粘蛋白、HER2/3、Rab25和Src可作為膀胱腫瘤的標志物，CD49、Cyclin B1和EGFR可作為膀胱腫瘤基底部的標志物。這些蛋白質除了有助于尋找分子亞型的潛在標志物外，還可能作為有吸引力的治療靶點。

4.3 前列腺癌 有學者[35]對前列腺癌（PCa）和鄰近非癌性前列腺組織中Rab25 mRNA和蛋白表達進行研究，結果表明Rab25 mRNA和PCa組織中的蛋白表達均顯著高于鄰近的非癌性前列腺組織，并通過體外研究發現Rab25下調可抑制PCa細胞增殖、遷移和侵襲。Calvo等[36]研究表明Rab25的高表達可能與前列腺癌發病機制和侵襲性有關。通過對低等級PIN、高級PIN和原發性前列腺癌的小鼠模型研究發現，Rab25的過表達與細胞生長、致瘤性、侵襲性和血管生成方面有明顯相關性，并在體外保留了具有增加腫瘤進展的致瘤性特征。4.4睪丸腫瘤 Korkola等[37]對74例睪丸生殖細胞腫瘤進行了研究，其為年輕成年男性比較常見的一種實體腫瘤，發現Rab25在45%的患者中高表達。認為LYN和Rab25為潛在的癌基因，而缺失區域SYNPO2、TTC12、IGSF4和EPB41L3為潛在腫瘤抑制基因。因此，Rab25為睪丸生殖細胞腫瘤中的候選致癌驅動因子之一。

5 小結

Rab25是囊泡轉運和膜動力學的主要調節因子，而且在細胞運輸這一正常生理過程中也起著重要作用，其活性的改變以及其與配體相互作用的改變引起細胞傳導機制的改變，從而影響細胞生長、增殖、凋亡、遷移和侵襲。鑒于Rab GTP酶在調節許多細胞功能中的重要性，相信隨著研究的不斷深入，人類癌癥與異常Rab基因表達之間的關聯將會更多地被揭示，Rab25作為一個潛在的治療靶點，在這個靶點上可以開發出更有效的方法，用于腫瘤的診斷與治療。