中心體相關蛋白55在腫瘤發生發展中的研究進展

曹蒙，樂張慧，王焱

(中國醫學科學院北京協和醫學院皮膚病醫院 a.皮膚外科，b.病理科，南京 210042)

在細胞有絲分裂過程中，任何一個時期發生改變均可能導致細胞分裂失敗，進而導致生長缺陷以及增殖性疾病、惡性腫瘤等的發生。參與細胞分裂過程的主要調控模式包括蛋白激酶磷酸化與去磷酸化、泛素連接酶E3泛素化與去泛素化[1]。在細胞有絲分裂的最后階段，子代細胞連接被切斷，這一過程又稱為脫落，在脫落過程中，內吞體分選轉運復合體負責調控子細胞連接的縮小和切斷，而中心體相關蛋白55(centrosomal protein 55，CEP55)在招募內吞體分選轉運復合體過程中起關鍵作用[2]。CEP55缺失或過表達均會導致胞質分裂缺陷和多核細胞數量增加，影響細胞的存活，這也可能是其促進腫瘤發生的機制之一[3-5]。CEP55最早由Fabbro等[6]發現，被認為是調控脫落過程的關鍵成分，其主要以磷酸化的方式參與調控細胞分裂。近年研究發現，CEP55參與腫瘤等多種疾病的發生發展[5]。CEP55可作為多個信號通路的調節因子，而表觀遺傳學也可通過調控CEP55的表達導致疾病的發生。現就CEP55在腫瘤發生發展中的研究進展予以綜述。

1 CEP55的結構與功能

1.1CEP55的結構 CEP55蛋白由464個氨基酸組成，分子量為55 000，屬于卷曲螺旋蛋白的一種，編碼該蛋白的基因位于10q23.33，由9個外顯子構成，在正常人睪丸及胸腺中均高表達[6]。目前研究認為，CEP55蛋白由4個結構域組成，即N端卷曲螺旋、C端卷曲螺旋、EABR區域和C端結構域，其中N端卷曲螺旋與CEP55同源二聚體形成有關；C端卷曲螺旋可與激酶蛋白有絲分裂驅動樣蛋白1/驅動蛋白家族成員23結合，這也是定位到中間體所必需的；EABR為鉸鏈區，可與凋亡連接基因2相互作用蛋白X和腫瘤易感基因101結合，進一步招募內吞體分選轉運復合體；C端結構域包括2個泛素結合區域，即NOA/UBAN結構域和鋅指結構域，NOA/UBAN結構域主要參與脫落過程，鋅指結構域主要參與中間體的定位[7-8]。

1.2CEP55參與調控細胞分裂 Fabbro等[6]最早發現CEP55蛋白位于細胞分裂間期的中心體，至細胞分裂后期CEP55蛋白被招募至中間體，在這一過程中，CEP55蛋白的C端亞基發生磷酸化，同時周期蛋白依賴性激酶1、胞外信號調節激酶2和polo樣激酶1(polo-like kinase 1，PLK1)相互作用并協同CEP55磷酸化，確保有絲分裂定位并維持正常的細胞分裂功能。CEP55的磷酸化主要發生于C端的3個亞基(即S425、S428和S436)，其中S425和S428被周期蛋白依賴性激酶1和胞外信號調節激酶2磷酸化，PLK1參與S436亞基磷酸化，S436亞基的磷酸化可防止CEP55過早被招募至中間體，PLK1則可通過磷酸化依賴的方式增強CEP55的穩定性[3，5]。CEP55不僅可以保證脫落的時效性，還可作為脫落過程的開關抑制脫落進程，若CEP55過早被招募至中間體，則會導致脫落失敗，進而導致細胞分裂異常[2]。因此，CEP55是影響細胞分裂過程的重要調節因子。

目前關于CEP55在細胞中重要性的研究仍存在爭議。Tedeschi等[9]認為，CEP55可促進神經祖細胞的分裂，但對于大部分哺乳動物的體細胞并不是必需的，其只是特定情況下脫落過程的調節因子。腫瘤細胞和哺乳動物的神經干細胞必須在短時間內大量增殖，這依賴于高水平的Cep55和內吞體分選轉運復合體實現，但部分低等動物體內缺乏CEP55，因此可能存在其他途徑介導細胞分裂[8]。CEP55功能缺失或突變均可導致致命性MARCH綜合征的發生，MARCH綜合征為常染色體隱性遺傳疾病，主要表現為積水性無腦畸形和腎臟發育不良[10]。此外，CEP55還與腦死亡、成熟阻滯型非梗阻無精子癥等疾病相關[11-12]，但具體作用機制目前尚未明確。

2 CEP55促進腫瘤的發生發展

CEP55缺失可導致非整倍體的形成以及多極紡錘體的出現，進而導致細胞質分裂失敗，而部分CEP55過表達的細胞也會出現類似的結局，CEP55缺失及過表達均會導致基因組不穩定，從而促進腫瘤抑制基因的丟失和癌基因的激活[6]。CEP55過表達還可抑制細胞周期檢測點激酶1依賴的S期檢查點激活，導致復制速度增加和DNA持續性損傷，這可能是導致腫瘤發生的另一原因[13]。生物信息學分析發現，CEP55是參與低級別膠質瘤發生過程的關鍵基因之一[14]。因此，CEP55在腫瘤組織及相應細胞系中高表達促進了腫瘤的發生發展。

2.1CEP55影響腫瘤細胞增殖、凋亡 研究發現，CEP55信使RNA在非小細胞肺癌細胞系中顯著高表達，在CEP55過表達的A549細胞系中，細胞增殖能力及克隆形成能力均顯著增加，同時凋亡率顯著降低[15]。表皮生長因子受體Ⅲ型突變體可通過上調CEP55的表達促進神經膠質瘤細胞增殖，并通過干擾小RNA敲低CEP55基因，抑制U251細胞系增殖，同時部分消除表皮生長因子受體Ⅲ型突變體的促增殖作用[16]。免疫組織化學檢測發現，CEP55在T細胞淋巴瘤組織中高表達，且其表達水平與Ki-67增殖指數顯著相關；在siCEP55干擾后的T細胞淋巴瘤細胞系中，CEP55表達水平降低，同時細胞活力減弱、凋亡率增加[17]。因此，靶向CEP55可能成為治療T細胞淋巴瘤的一種新策略，但仍需進一步研究驗證。總之，CEP55可促進腫瘤細胞的增殖并減緩其凋亡。

2.2CEP55影響腫瘤細胞遷移、侵襲 研究發現，CEP55在膠質瘤組織中的表達高于無腫瘤腦組織；劃痕實驗證明，CEP55過表達可促進U251細胞遷移，而敲低CEP55后，細胞遷移能力顯著降低；Transwell實驗顯示，敲低CEP55的表達可抑制U251細胞的侵襲，而CEP55過表達可提高U251細胞的侵襲能力[18]。這一結論在胰腺癌[19]、肝細胞癌[20]、腎細胞癌[21]細胞系中已得到證實，表明CEP55可促進腫瘤細胞的遷移和侵襲能力。

3 CEP55與多種信號通路

3.1CEP55與磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)通路 CEP55可通過激活PI3K/Akt信號通路導致腫瘤的發生。CEP55蛋白可直接與PI3K的催化亞基p110相互作用，增強其穩定性，從而激活PI3K并上調3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇表達，Akt隨之被激活，導致下游信號通路進一步活化[5]。Chen等[21]發現，在腎細胞癌組織及細胞中，CEP55均顯著高表達，并可通過PI3K/Akt/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號通路激活上皮-間充質轉化，進一步促進腎癌細胞的遷移和侵襲。此外，在星形細胞瘤中，CEP55的表達水平與磷酸化Akt、叉頭框轉錄因子M1及基質金屬蛋白酶(matrix metallopeptidase，MMP)-2水平均呈正相關，同時CEP55還可通過上調MMP-2的表達、激活Akt/叉頭框轉錄因子M1信號通路，促進腫瘤的侵襲，提示CEP55和叉頭框轉錄因子M1可能是星形細胞瘤潛在的治療靶點[22]。在肝癌組織中，精子相關抗原5(sperm-associated antigen 5，SPAG5)的表達水平與CEP55表達水平呈正相關，敲除CEP55則可顯著減弱SPAG5對細胞增殖和遷移的促進作用，提示SPAG5通過與CEP55相互作用表現出促肝癌活性，且這一作用可能通過激活PI3K/Akt信號通路實現，而SPAG5上游還受微RNA(microRNA，miRNA/miR)-363-3p調控，因此miR-363-3p/SPAG5/CEP55/Akt軸可能是肝癌的潛在治療靶點[23]。敲低甲狀腺癌細胞系CEP55表達后，磷酸化PI3K/總PI3K和磷酸化Akt/總Akt水平均顯著降低，提示CEP55可能通過P13K/Akt信號通路導致甲狀腺癌進展[24]。

3.2CEP55與核因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)信號通路 CEP55是NF-κB重要調節器相關蛋白家族成員之一，其特征是C端存在2個泛素結合區域[7]。在人胰腺癌細胞系中，CEP55過表達可導致NF-κB驅動的熒光素酶報告基因活性顯著增強，而NF-κB下游靶點(如myc、MMP-9和白細胞介素-6等)信使RNA的表達水平會隨著CEP55的過表達而升高，敲低CEP55則會出現相反的結果，提示CEP55與NF-κB信號通路有關；此外，體內外實驗證實，CEP55通過激活NF-κB信號通路促進胰腺癌細胞增殖、侵襲，阻斷NF-κB信號通路則可抑制細胞增殖和侵襲[19]。還有研究發現，CEP55可通過增強神經膠質瘤中NF-κB信號通路的活性影響腫瘤干細胞的干性，進而影響腫瘤的生物學行為并導致腫瘤對替莫唑胺耐藥[18]。

3.3CEP55與p53信號通路 CEP55缺失可干擾神經干細胞的脫落過程，同時導致p53依賴的細胞凋亡[25]。此外，針對神經膠質瘤患者的生存分析提示，CEP55表達水平會隨著腫瘤分級的增加而升高，其中CEP55低表達患者預后更好；KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)分析發現，CEP55在細胞周期、DNA復制、錯配修復和p53信號通路中富集，CEP55每增加1個表達單位，風險比增加2.26，但不能作為判斷患者預后的獨立因素[26]。還有研究發現，CEP55過表達可顯著增強結直腸癌細胞系的增殖和代謝，其過表達還可抑制p53及p21的表達，而其促癌作用可能與負向調控p53/p21信號通路相關[27]。Chang等[3]研究發現，p53可負向調節CEP55蛋白的表達水平、穩定性及其啟動子的活性，且這一調控機制通過PLK1實現，因此p53-PLK1-CEP55軸可能在腫瘤中起重要作用。

3.4CEP55與Janus激酶(Janus kinase，JAK)2/信號轉導及轉錄活化因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)3信號通路 JAK/STAT信號通路與炎癥、代謝、腫瘤等疾病相關，STAT不僅可作為轉錄誘導劑，還可影響基因的表達、誘導上皮-間充質轉化、產生致癌微環境，其中STAT3的持續激活增強是腫瘤發生的始動因素[28]。Li等[20]研究表明，CEP55可促進肝癌細胞體外遷移和侵襲，且MMP-2和MMP-9的表達水平均與CEP55相關；進一步蛋白印跡實驗和免疫共沉淀實驗發現，CEP55可通過與JAK2相互作用促進白細胞介素-6誘導的JAK2和STAT3磷酸化，表明CEP55可通過刺激JAK2/STAT3信號通路上調MMP的表達，導致肝癌進展。因此，靶向抑制CEP55可能成為選擇性抑制JAK2/STAT3/MMP信號通路治療腫瘤的一種新方法。目前關于CEP55與JAK/STAT信號通路的研究仍較少，還有待進一步研究驗證。

4 CEP55在惡性腫瘤中的表觀遺傳學調控機制

4.1非編碼RNA與CEP55 多種非編碼RNA通過參與調控CEP55的表達影響腫瘤生物學行為，包括miRNA、長鏈非編碼RNA等。在肝癌中，長鏈非編碼RNA C端結合蛋白1-反義2通過miR-195-5p靶向作用于CEP55，起到促癌作用[29]。對腫瘤基因組圖譜數據庫中的肝癌信息進行生物信息學分析發現，在有淋巴結轉移的Ⅰ期肝癌中，長鏈非編碼RNA BPESC1(blepharophimosis,epicanthus inversus and ptosis candidate 1)與CEP55信使RNA水平呈正相關，且CEP55表達水平與患者總生存期呈負相關[30]。長鏈非編碼RNA 核富集轉錄本 1可通過靶向抑制miR-195-5p的表達上調CEP55的表達，進而促進結直腸癌的發生[31]。此外，Targetscan預測及雙熒光素酶分析均提示，miR-195-5p可直接與CEP55的3′非翻譯區結合，負性調節CEP55表達，降低CEP55過表達對細胞周期的影響，從而抑制非小細胞肺癌細胞增殖并促進其凋亡，發揮抑癌作用[15]。

4.2DNA甲基化與CEP55 CEP55在結直腸癌腫瘤組織中呈低甲基化水平，且其表達水平依賴于甲基化，可見于所有甲基化簇和突變狀態中，是大腸癌發生的早期信號，可作為潛在的生物標志物[32]。此外，CEP55甲基化水平與肝細胞癌及膽管細胞癌患者信使RNA水平呈負相關，與患者總生存期則無顯著相關性，但CEP55高甲基化/CEP55低表達患者的預后顯著優于CEP55低甲基化/CEP55高表達患者[33]。同時，CEP55 DNA甲基化水平與血管浸潤程度呈負相關，隨著甲基化水平的降低，血管侵襲增加[34]。通過對腫瘤基因組圖譜數據庫和基因表達數據庫篩選發現，肺腺癌組織中的CEP55是Zeste基因增強子同源物2(enhancer of Zeste homolog 2，EZH2)候選下游調控基因之一，CEP55與EZH2表達呈正相關，EZH2過表達可導致CEP55表達升高、CEP55甲基化水平降低，表明EZH2可導致CEP55甲基化與表達差異[35]。以上研究表明，DNA甲基化可通過調控CEP55表達水平影響腫瘤進展，且這一過程可能與EZH2等甲基化酶有關，但具體作用機制目前尚未闡明。

5 CEP55的臨床應用價值

5.1CEP55在腫瘤診治中的潛在應用 CEP55在正常口腔角質形成細胞外泌體中缺失，而在頭頸部鱗癌細胞系的外泌體中均可檢測到其表達；免疫電鏡圖像顯示，CEP55定位于腫瘤細胞系外泌體的外膜上，并未見于正常細胞系，因此CEP55可能是一種特異的腫瘤外泌體膜標志物，唾液、血液中的外泌體CEP55可作為頭頸部鱗癌非侵入性診斷的依據[36]。CEP55過表達可顯著增加神經膠質瘤U251細胞系對替莫唑胺半抑制濃度的抵抗，而敲低CEP55可顯著提高細胞對替莫唑胺的敏感性，提示CEP55可能與替莫唑胺治療的耐藥有關[18]。Inoda等[37]發現一種合成的特異性抗CEP55單克隆抗體——mAb#11-55和一種帶有HLA-A*2402結合基序的CEP55衍生的多肽，該多肽能夠在HLA-A*2402+乳腺癌患者體內誘導細胞毒性T淋巴細胞克隆性增殖，此種單抗與多肽聯合可用于乳腺癌的免疫治療，CEP55其他衍生多肽也可用于結直腸癌的治療[38]。此外，通過阻斷促分裂原活化的蛋白激酶激酶1/2-PLK1通路促進細胞死亡可能成為治療myc-CEP55依賴的基底樣型三陰性乳腺癌的一種潛在策略[4]。因此，將CEP55應用于臨床惡性腫瘤患者的診治仍需進一步研究驗證。

5.2CEP55可作為預測腫瘤患者預后的指標 CEP55在多種肝癌細胞系及肝癌組織中顯著高表達，且其在組織中的表達水平與患者腫瘤分期(分級)呈正相關，與不存在CEP55突變的患者相比，存在CEP55突變的肝癌患者總生存期和無病生存率均顯著降低[20，34]。另有研究表明，CEP55在結直腸腫瘤組織中(相對于正常組織)高表達，且CEP55高表達的患者總生存期和無病生存率均較低，而CEP55高表達的有淋巴結轉移的晚期結直腸腫瘤患者的5年生存率更低[27，39]。CEP55在肺腺癌、未分化甲狀腺癌組織及細胞系中均高表達，CEP55高表達提示患者生存情況較差[24，35]。在術后腹腔感染的結直腸癌患者中存在CEP55等腫瘤進展相關基因的差異表達，這可能促進殘余腫瘤細胞的生長，導致腫瘤復發[40]。總之，CEP55可作為惡性腫瘤患者預后的生物標志物，其高表達提示患者預后不良。

6 小 結

CEP55可調節細胞分裂，在多種腫瘤中高表達，且與包括腫瘤在內的多種疾病相關。多種信號通路、非編碼RNA、DNA甲基化等均參與調節腫瘤細胞CEP55的表達，因此其可成為腫瘤治療的切入點，未來可通過靶向CEP55治療腫瘤。此外，CEP55在外泌體中的研究提示其也具有一定診斷價值，而CEP55高表達與腫瘤患者預后顯著相關，因此CEP55可作為一種潛在的生物學標志，進一步深入研究則有助于理解CEP55與惡性腫瘤的相關性。未來明確CEP55在惡性腫瘤中的具體作用以及相關藥物轉化對于腫瘤的精準治療及個體化治療均具有重要意義。