VPS35 在癌癥及神經退行性疾病中的研究進展

諶泰春 林惠玲 李文東 卓衛 李淑蓮

（福建省廈門市湖里區婦幼保健院 廈門 361006）

空泡蛋白分選相關蛋白35（Vacuolar Protein Sorting-Associated Protein 35,VPS35）是逆轉錄復合物的核心成分，早有研究發現此蛋白在神經退行性疾病如帕金森病中起著重要作用[1]，近年又有新的研究表明此蛋白在肝癌、乳腺癌中也發揮著重要作用，VPS35 與人類疾病息息相關。目前，我們對VPS35 在阿爾茨海默病、帕金森病中作用的研究已經有較多，但對它在癌癥中的作用機制了解有限，這或許是我們日后研究的一個新方向，若能繼續深入探索，極有可能找到新的疾病診治突破口，給患者帶來福音，對人類的健康而言具有重大意義。本研究對VPS35 的了解來源于中國知網、萬方醫學網及PubMed，主要通過關鍵詞“VPS35”檢索來獲取相關信息。神經退行性疾病指的是由神經元和/或其髓鞘喪失導致，隨著時間推移開始惡化，出現功能障礙的一類疾病。阿爾茨海默病、帕金森病兩種疾病均屬于這一范疇，眾所周知，阿爾茨海默病和帕金森病無論是對患者的身心健康還是生活質量都會帶來嚴重的影響。這兩種疾病的發病率不斷攀升，仍然缺乏治療此類疾病的方法。幸運的是，早已有研究人員發現VPS35 與這兩種疾病密切相關。因此，對VPS35 的研究極有可能會給這類疾病的診斷、治療帶來新的希望。本研究對VPS35 在癌癥及神經退行性疾病中的研究進展進行綜述。現報道如下：

1 VPS35 結構功能概述

VPS35 是逆轉錄復合物的核心成分，它參與了從核內體到質膜或反式高爾基網絡的逆向轉運，這種逆向轉運作用能夠使蛋白受體在細胞中重復利用，以免其被運送到溶酶體中降解[2]。逆轉錄酶復合物對神經元的維持至關重要，VPS35 最初在酵母中被鑒定為反轉錄復合物的成員，該復合物參與了蛋白質的細胞內運輸。2018 年 Kovtun 等在《Nautre》報道稱，VPS35 在Retromer 運輸蛋白中發揮“轉運核心”的功能，VPS35-VPS29-VPS26 形成聚合體，攜帶貨物蛋白在內體-反面高爾基體管網狀結構轉運、線粒體-過氧化物酶體轉運、細胞轉胞吞作用、細胞內吞作用以及泛素化蛋白質降解等諸多細胞生命活動中發揮了重要作用。逆轉錄酶功能受損與人類神經退行性疾病密切相關，其中主要包括了帕金森病和阿爾茨海默病。此外，VPS35 可與N-RAS 相互作用進而促進黑色素瘤細胞增殖，沉默VPS35 則可以通過使MAPK 信號失活來抑制黑色素瘤細胞的增殖[3～4]。不僅如此，還有學者指出VPS35 能通過調節裂變融合動力學和線粒體衍生囊泡（MDV）的運輸來調節線粒體穩態。VPS35 逆轉錄復合物分為兩個亞復合物：貨物選擇性復合物三聚體（CSC）和分選連接蛋白（SNX）二聚體。CSC 由 VPS26、VPS29 和VPS35 組成，負責與貨物蛋白質的結合和分選。SNX二聚體由 SNX1、SNX2、SNX5、SNX6 和 SNX32 組成，是招募反轉錄酶到核內體這一過程所必需的成分。

2 VPS35 與 WNT 信號通路

Wntless（WLS）蛋白是VPS35 的貨物蛋白，VPS35 從內體將WLS 蛋白逆向轉運至反面高爾基體進行再循環利用，否則WLS 蛋白將會被溶酶體降解[5]。除此之外，WLS 也是 WNT 蛋白受體，WLS能將WNT 蛋白從高爾基體運輸到細胞膜。逆轉錄復合物功能障礙與阿爾茨海默病、帕金森病等神經退行性疾病以及各種發育過程都有關，其中包括了果蠅的翅膀和眼睛發育以及骨骼發育。在此背景下，逆轉錄酶復合物和WNT 信號通路的相互作用被廣泛研究。VPS35 與WNT 信號通路的作用機制表現為VPS35結合WLS 后將其從內體運輸到反面高爾基體，繼而影響WNT 蛋白從高爾基體向細胞膜的轉運，是WNT 蛋白正常釋放和隨后激活WNT 信號通路所必需的。

3 VPS35 與帕金森病

位于16 號染色體上的VPS35 基因是第一個被人們用外顯子測序發現的帕金森病的致病基因，該基因編碼由796 個氨基酸組成VPS35 蛋白，幾乎在人體組織中廣泛表達[6]。該蛋白定位于內體上，與其他外周膜蛋白組裝形成反轉錄體復合物。VPS35突變如何誘導人類多巴胺能神經元變性尚不清楚。由于反轉錄體復合物回收介導水解酶轉運至溶酶體的受體，有人認為VPS35 突變會導致溶酶體和自噬功能受損。最近的研究還表明，VPS35 和反轉錄體復合物影響線粒體穩態，表明VPS35 突變會引起線粒體功能障礙。研究已經確定了VPS35 在神經傳遞中的關鍵作用，而其他研究報道了VPS35 與家族性帕金森病相關其他基因之間的相互作用，包括α-突觸核蛋白-PARKIN-LRRK2[7]。已有學者指明WNT信號通路在中腦多巴胺神經元的發育中發揮著重要作用。WNT信號通路是由蛋白質WNT 配體和膜蛋白受體結合而激發的一組多下游通道的信號轉導途徑，經此途徑，通過細胞表面受體胞內段的活化過程將細胞外的信號傳遞到細胞內。已有學者用帕金森病的動物病理模型及患者的臨床治療中證實了這點。此外，線粒體功能障礙也是廣泛報道的帕金森病特征，VPS35 的突變會誘導線粒體斷裂和多巴胺神經元死亡，突變的VPS35 還能與動力相關蛋白（DLP1）相互作用進而增強DLP1 復合物從線粒體到溶酶體的蛋白水解轉換、增加線粒體的裂變[8]，有相關文獻表明可以通過抑制線粒體裂變來預防VPS35 誘導的線粒體缺陷和神經元功能障礙，VPS35-DLP1 相互作用是線粒體中的DLP1 復合物在線粒體裂變過程中依賴逆轉錄酶回收的關鍵，這也為控制過度裂變和相關的線粒體缺陷提供了新的治療靶點。有研究者研究了將VPS35 基因導入中樞神經系統對三重轉基因（3xTg）小鼠神經病理學和行為缺陷發展的影響[9]。與對照組相比，過度表達VPS35 的動物改善了空間學習和工作記憶，這與β-淀粉樣蛋白（Aβ）水平、沉積和TAU 蛋白磷酸化顯著降低有關。此外，同樣的動物在突觸病理學和神經炎癥方面有顯著改善。體外研究證實VPS35 通過降低淀粉樣前體蛋白（APP）的總水平而上調，并導致其代謝產物顯著減少。結果首次證明VPS35 直接參與阿爾茨海默病樣表型的形成，因此被視為阿爾茨海默病的新治療靶點。還有相關報道指明VPS35 能夠通過溶酶體調控多巴胺受體D1 的降解速率[10]。VPS35 作用于帕金森的通路分為三個子通路：經典、非經典平面細胞極性（PCP）通路和非經典WNT/鈣通路。當WNT/β-catenin 或者WNT-PCP 通路功能退化時即可導致帕金森病的主要癥狀。當VPS35 缺陷時，WLS 再循環數量減少，WNT蛋白外分泌減少，WNT分泌受損會抑制WNT/β-catenin 通路從而使多巴胺神經元損傷。帕金森病的發病機制是極其復雜的，在研究的時候要把多種因素列入考慮范圍，而不能局限在某一因素內，VPS35 與其他基因是否存在相互作用仍有待進一步驗證，若是能摸索清楚這些發病機制的相互作用，或許可以為帕金森病提供創新的治療方法，給患者帶來新的希望。

4 VPS35 與阿爾茨海默病

VPS35 在各種類型的腦細胞中發揮重要作用，其中包括錐體神經元、多巴胺神經元和小膠質細胞。最近報道呈VPS35 在功能失調性室管膜細胞中發揮作用。腦積水是包括阿爾茨海默病在內的多種腦部疾病的一種病理狀態，功能失調性內皮祖細胞（EPCs）被認為與腦積水的發生有關[11]。有相關研究報道，VPS35 對EPCs的分化、纖毛發生和生存至關重要，這對預防新生兒腦積水具有重大意義。VPS35功能的喪失導致BACE1 活性和Aβ 肽水平的增加，受損的逆轉錄酶功能導致BACE1 活化和Aβ 產生改變，從而促進阿爾茨海默病疾病以年齡依賴的方式進展[12]，目前為止已經開發了許多動物模型用來研究阿爾茨海默病的病理特征，這也同時證明了VPS35 在控制阿爾茨海默病神經病理學的早期發作中起著重要作用，為阿爾茨海默病發病機制中逆轉錄分選途徑發揮作用提供了越來越多的證據[13]。VPS35 作用于阿爾茨海默病的發病機制表現為，在阿爾茨海默病患者的小膠質細胞中VPS35 表達量下降，而缺乏VPS35 的小膠質細胞膜上吞噬受體比正常的小膠質細胞少。VPS35 會影響小膠質細胞的吞噬作用。逆轉錄酶活性的變化可能通過調節晚期核內體的APP 轉運和代謝，升高罹患散發性阿爾茨海默病的風險[14]。有意思的是，鑒于研究過程中發現的帕金森病與阿爾茨海默病的一些相似性，有研究人員提出假設：帕金森病和阿爾茨海默病可能共有一個常見的內溶酶體途徑的缺陷，當然，這一假設還有待進一步的實驗驗證。

5 VPS35 與腫瘤

雖然VPS35 在神經退行性疾病中的作用已被充分證實，但對其在癌癥中的作用我們還知之甚少。有學者發現，VPS35 能與胞質溶膠中的異戊二烯化的N-RAS 相互作用，沉默VPS35 會導致N-RAS 在水泡和管狀結構上的部分錯誤定位，減少RAS 蛋白的GTP 負載，并抑制致癌N-RAS 驅動的腫瘤細胞系中的增殖和MAPK 信號的傳導[15]。目前為止，僅有VPS35 在肝癌和乳腺癌中的相關研究被報道。

5.1 VPS35 對肝癌的增殖作用 文獻顯示，研究人員在一個小的肝細胞肝癌（LIHC）隊列中進行了全外顯子組和RNA 測序，并描述了腫瘤突變等位基因的轉錄模式（即在基因組中識別出的體細胞突變如何在RNA 上轉錄的）[16]。通過使用圖形聚類算法和在體內的功能驗證識別了VPS35-逆轉錄酶復合物的一個組分，它通過PI3K/AKT 信號通路促進腫瘤生長。研究結果表明，VPS35 通過增加FGFR3的分類和運輸來發揮其致癌作用。同期還有一篇文獻報道了受KLF7 調節的VPS35 過表達可促進體外和體內腫瘤的生長[17]，并有助于細胞侵襲、抑制細胞周期和阻斷細胞凋亡。VPS35 參與跨膜受體的核內體-質膜分選和再循環，通過PI3K/AKT 通路參與下游信號通路，在VPS35 敲除的肝癌細胞中，膜成纖維細胞生長因子受體3（FGFR3）的分布顯著減少，這證明了VPS35 對跨膜受體分選和轉運的影響。大多數LIHC 組織顯示有FGFR3 和/或FGFR4的過度表達。這些結果一致地證明了VPS35 在肝癌中發揮了重要的作用。

5.2 VPS35 在乳腺癌癌癥組織樣本中的表達VPS35 過表達與乳腺癌更具侵襲性的表型相關，并在無進展生存期及總生存期分析中均顯示預后較差[18]。同時，下調VPS35 可抑制乳腺癌細胞的增殖、遷移和侵襲，提示VPS35 促進了乳腺癌的進展。VPS35的沉默也加入了自噬過程，表明VPS35 對自噬的完成至關重要。

6 討論

VPS35 是逆轉錄酶復合體系統的主要組成部分，除了貨物分揀及運輸外，還通過支持逆轉錄復合體系統的整體功能發揮作用，也作為細胞內降解途徑的關鍵調節劑。它是整個復合體中最關鍵的蛋白，因此將其敲除就足以導致整個復合體功能障礙，并且低水平的VPS35 可以通過影響其他兩種核心蛋白（VPS26 和VPS29）的表達來影響復合物的形成[19]。基于逆轉錄復合體在細胞生理學中起著的各種作用，對維持機體正常運轉的重要性也不言而喻，就目前的發現而言，VPS35 與帕金森病、阿爾茨海默病、線粒體穩態、腦積水、肝癌、乳腺癌等都具有相關性。該蛋白無論是在神經退行性疾病還是腫瘤中，都發揮著重要的作用，但是我們目前對它的了解也只是冰山一角，且疾病的發病機制極其復雜，正如上文所指，有研究人員提出“帕金森病和阿爾茨海默病可能共有一個常見的內溶酶體途徑的缺陷”的假設，然而這也只是眾多疑問之一，此類假定的致病作用仍需要在疾病相關動物模型中進行額外驗證，關鍵問題也仍有待提出和回答。因此，我們不能僅把此蛋白定義為某一疾病的專屬，而應該要擴寬思路，把多種因素列入考慮范圍內，用聯系的眼光看待問題，VPS35與其他基因是否存在相互作用仍待進一步探索，繼續深入研究或許會有里程碑式的新發現，對人類健康而言也具有重大現實意義。