KAP1在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展及治療中作用的研究進展

劉秀文，曹錕，劉新光

1 廣東省醫(yī)學分子診斷重點實驗室，廣東東莞523808；2 廣東醫(yī)科大學基礎(chǔ)醫(yī)學院

惡性腫瘤是當前威脅人類健康的重要疾病，其整體發(fā)病率和死亡率均較高，并且呈現(xiàn)逐年上升趨勢。早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療能夠有效延長惡性腫瘤患者生存時間，改善生存質(zhì)量。因此，尋找有效的生物標志物成為惡性腫瘤早期診斷和靶向治療的關(guān)鍵。KRAB相關(guān)蛋白1（KAP1）又稱三重基序蛋白28、轉(zhuǎn)錄中介因子1β，最早于1996年由費雷德曼團隊采用親和層析法分離得到［1］。KAP1屬于TRIM蛋白家族的重要成員，能夠參與基因轉(zhuǎn)錄抑制、DNA損傷修復、免疫調(diào)節(jié)、胚胎發(fā)育以及病毒感染等［2］。越來越多研究發(fā)現(xiàn)，KAP1在多種惡性腫瘤細胞中高表達，并通過調(diào)控腫瘤細胞的增殖、侵襲、遷移等生物學行為，參與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。本文結(jié)合文獻就KAP1在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展及治療中作用的研究進展作一綜述。

1.AP1的分子結(jié)構(gòu)及其生物學功能

人類KAP1的編碼基因定位于染色體19q13.43，全長6 254個堿基，包含17個外顯子。KAP1由835個氨基酸殘基組成，定位于細胞核。KAP1的N端包含4個結(jié)構(gòu)元件：1個鋅指結(jié)構(gòu)、2個B盒和1個卷曲螺旋結(jié)構(gòu)，統(tǒng)稱為RBCC或TRIM結(jié)構(gòu)域。該結(jié)構(gòu)域作為同源三聚體與KRAB型鋅指蛋白的KRAB結(jié)構(gòu)域相互作用，進而抑制KRAB介導的基因轉(zhuǎn)錄［3］。KAP1的氨基酸殘基中間部分包含轉(zhuǎn)錄中介因子和異染色質(zhì)蛋白1（HP1）序列。HP1序列包含1個Pro-Xaa-Val-Xaa-Leu的五肽結(jié)構(gòu)，即PxVxL區(qū)域，可直接與HP1相互作用，在濃縮異染色質(zhì)方面發(fā)揮重要作用。KAP1的C端包含了植物同源結(jié)構(gòu)域（PHD）和溴結(jié)構(gòu)域（BrD），PHD與BrD相互作用可導致KAP1自身發(fā)生類泛素化修飾，進而招募組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶SETDB1、染色質(zhì)重塑體3和核小體重塑脫乙酰酶，這對KAP1發(fā)揮基因轉(zhuǎn)錄抑制和DNA損傷修復功能是必不可少的環(huán)節(jié)［4］。KAP1的分子結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1.AP1的分子結(jié)構(gòu)示意圖

2.AP1在惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用

2.1.AP1在惡性腫瘤發(fā)生中的作用 近年研究發(fā)現(xiàn)，KAP1異常表達在惡性腫瘤的發(fā)生中發(fā)揮重要作用。Wilms瘤是兒童常見的腎臟惡性腫瘤。最近KAP1被確定為Wilms瘤的易感基因，在約8%家族性Wilms瘤中發(fā)現(xiàn)KAP1基因的致病性突變，即KAP1基因19q13.32-q13.43雜合性缺失，該突變可影響KAP1基因甲基化并導致其不能發(fā)揮正常的功能。在胚胎腎臟發(fā)育期間，KAP1失活也有利于Wilms瘤發(fā)生，并且大多數(shù)攜帶KAP1基因突變的個體患有上皮組織學的腎母細胞瘤［5］。

作為腫瘤抑制因子，p53失活或突變與惡性腫瘤的發(fā)生息息相關(guān)。JIN等［6］研究發(fā)現(xiàn)，KAP1在肺癌中作為癌基因發(fā)揮作用，通過靶向泛素連接酶下調(diào)p53蛋白表達，促進肺癌細胞增殖。GAO等［7］研究發(fā)現(xiàn)，在宮頸癌SiHa細胞中，黑色素瘤相關(guān)抗原A3與KAP1相互作用，可抑制p53轉(zhuǎn)錄活性，從而抑制p53介導的細胞周期調(diào)控和細胞凋亡相關(guān)基因的表達。除了通過介導p53調(diào)控惡性腫瘤細胞增殖外，KAP1還可通過激活哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信號通路，促進惡性腫瘤細胞生長。LI等［8］研究發(fā)現(xiàn)，KAP1在宮頸癌組織中高表達，并可通過激活mTOR磷酸化及下游分子核糖體蛋白S6激酶1，促進宮頸癌細胞生長。此外，KAP1誘導的宮頸癌細胞增殖可被mTOR抑制劑依維莫司消除，進一步證實KAP1在宮頸癌發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

PENG等［9］研究報道，在膠質(zhì)瘤中，隨著腫瘤分期增加，KAP1表達逐漸升高。在肝癌中，泛素偶聯(lián)酶E2家族成員UBE2S與細胞核中的KAP1相互作用，二者相互作用增強了p27泛素化，顯著促進細胞周期進程，進而促進肝癌的發(fā)生、發(fā)展［10］。端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶能夠參與惡性腫瘤細胞的永生化和存活，該基因啟動子反復突變可導致其在惡性腫瘤細胞中異常表達。AGARWAL等［11］研究發(fā)現(xiàn)，在膀胱癌中，KAP1是端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶啟動子的轉(zhuǎn)錄激活劑，可促進膀胱癌細胞生長和增殖。此外，在骨肉瘤中，lncRNA PVT-1與KAP1結(jié)合增強了磷脂酰肌醇3-激酶催化亞基3型的SUMO化，從而增強腫瘤抑制復合物2的泛素化和降解，這有助于骨肉瘤干細胞的自我更新及其表型維持［12］。

通過以上研究發(fā)現(xiàn)，KAP1在腫瘤的發(fā)生中發(fā)揮重要作用，并可在一定程度上促進腫瘤進展。因此，KAP1可作為惡性腫瘤早期篩查的腫瘤標志物。

2.2.AP1在惡性腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移中的作用 上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化是細胞失去上皮特征并獲得間充質(zhì)特征的生物學過程，與惡性腫瘤細胞的侵襲和遷移密切相關(guān)。ZOU等［13］研究發(fā)現(xiàn)，在EB病毒相關(guān)胃癌中，EB病毒編碼的小核糖核酸1可促進SNHG8基因的表達，SNHG8作為miR-512-5p的分子海綿，可誘導KAP1、Bcl-2、CCND1以及CDH1等效應分子表達上調(diào)，進而促進EB病毒相關(guān)胃癌細胞的侵襲和遷移。黑色素瘤具有高度轉(zhuǎn)移性，其中一個重要原因是黑色素瘤細胞可以在增殖狀態(tài)和侵襲狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。但這種可塑性的分子機制目前尚不清楚。最近NYBERG等［14］研究發(fā)現(xiàn)，KAP1在侵襲性黑色素瘤細胞中高表達，而敲低KAP1可導致其侵襲性降低而促進其生長和增殖，其機制是KAP1通過負調(diào)節(jié)RNA聚合酶Ⅱ控制JUNB的轉(zhuǎn)錄延伸和表達，而JUNB能夠抑制黑色素瘤細胞侵襲但會促進其生長和增殖。三陰性乳腺癌是乳腺癌中預后相對較差的一種亞型，具有惡性程度高、侵襲性強、易復發(fā)轉(zhuǎn)移等特點。乳腺癌干細胞在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。PARKER［15］等研究發(fā)現(xiàn)，lncRNA BORG與KAP1相互作用，能夠誘導乳腺癌干細胞整合素α6和CD49f表達，驅(qū)動乳腺癌細胞遷移。LI等［16］研究報道，KAP1與多梳蛋白抑制復合體2成員EZH2相互作用，可協(xié)同激活趨化因子受體4，促進CD44+/CD24-/low細胞群增殖，這有助于提高乳腺癌細胞的增殖能力，而敲低KAP1則可逆轉(zhuǎn)上述過程，抑制乳腺癌細胞增殖。結(jié)果表明，KAP1在乳腺癌細胞增殖、侵襲和遷移等過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。CHEN等［17］在肺癌細胞中發(fā)現(xiàn)，敲低KAP1可阻斷TGF-β誘導的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，影響E-鈣黏蛋白和N-鈣黏蛋白啟動子的乙酰化和甲基化，抑制肺癌細胞侵襲和遷移。但在內(nèi)皮細胞中，La核糖核蛋白結(jié)構(gòu)域家族成員7（LARP7）招募KAP1至SLUG啟動子上，并通過組蛋白的去乙酰化抑制其轉(zhuǎn)錄，阻止內(nèi)皮細胞向間充質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化，從而抑制瓣膜增生［18］。

以上研究可見，KAP1能夠通過調(diào)控下游相關(guān)基因的表達影響惡性腫瘤細胞的侵襲和遷移。因此，特異性靶向KAP1能夠通過抑制惡性腫瘤細胞的侵襲和遷移，延緩腫瘤進展。

2.3.AP1在惡性腫瘤耐藥性中的作用 腫瘤耐藥性是目前化療中最難解決的問題，而KAP1表達與腫瘤耐藥性產(chǎn)生密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，當DNA發(fā)生損傷時，KAP1定位至DNA損傷位點并在損傷位點進行翻譯后修飾，其中KAP1 Ser824和KAP1 Ser473磷酸化均能參與DNA損傷修復。KAP1 Ser824去磷酸化可導致DNA雙鏈斷裂誘導的染色質(zhì)去凝聚能力喪失，造成細胞對DNA損傷誘導劑的敏感性增強［19］。KAP1 Ser473磷酸化缺失可導致DNA損傷灶增多，從而提高細胞對DNA損傷誘導劑的敏感性［20］。以上研究提示，KAP1能夠通過DNA損傷修復功能參與腫瘤耐藥性。

硼替佐米是一種選擇性蛋白酶體抑制劑，在肝癌治療中的應用前景廣闊，但其耐藥性仍是阻礙臨床應用的關(guān)鍵。硼替佐米耐藥性產(chǎn)生與蛋白酶體β5亞基的過表達或突變有關(guān)。ZHANG等［21］研究發(fā)現(xiàn)，KAP1是硼替佐米介導的肝癌細胞殺傷的拮抗劑，可通過轉(zhuǎn)錄激活蛋白酶體β1/2/5亞基的表達來增強蛋白酶體組裝及其活性，抑制硼替佐米誘導的肝癌細胞凋亡。WANG等［22］研究發(fā)現(xiàn)，血液神經(jīng)表達蛋白1（HN1）通過自噬-溶酶體途徑阻止高遷移率族蛋白1的泛素化和降解，可介導肝癌細胞對奧沙利鉑耐藥，這與HN1和KAP1的相互作用有關(guān)。此外，在肺癌中，KAP1通過抑制Raf-MEK-ERK信號通路，促進肺癌A549細胞耐藥性發(fā)生；敲低KAP1可導致肺癌A549細胞對5-氟尿嘧啶的敏感性增加，抑制肺癌A549細胞增殖［23］。

以上研究表明，KAP1過表達能夠促進惡性腫瘤耐藥性產(chǎn)生，而其低表達則可抑制耐藥性產(chǎn)生。因此，以KAP1為靶點的治療或許是解決惡性腫瘤耐藥性的新途徑。

2.4.AP1在腫瘤治療中的應用前景 免疫治療是一種新興的腫瘤治療手段，是通過調(diào)動機體自身免疫系統(tǒng)來殺滅腫瘤細胞以達到治療腫瘤的目的。機體的抗腫瘤免疫效應主要是由T淋巴細胞介導的適應性免疫應答，但腫瘤微環(huán)境的存在和腫瘤自身的低免疫原性導致腫瘤患者體內(nèi)T淋巴細胞出現(xiàn)活化障礙，使得機體的免疫應答被強烈抑制，這是腫瘤免疫治療的主要障礙之一。

研究發(fā)現(xiàn)，SETDB1-KAP1復合物是抗腫瘤免疫的主要抑制因子。抑制SETDB1-KAP1復合物可激活cGAS-STING先天免疫應答途徑并增強腫瘤微環(huán)境中CD8+T細胞浸潤，兩者協(xié)同作用可提高抗腫瘤反應［24］。CZERWINSKA等［25］探索了KAP1與黑色素瘤干性以及抗腫瘤免疫反應的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)KAP1可通過減弱干擾素信號傳導以促進“干性高/免疫低”的黑色素瘤表型，導致黑色素瘤周圍更少的免疫細胞浸潤，這不利于腫瘤的治療。CD133是腫瘤干細胞表面的標志物，其表達升高與腫瘤預后不良呈正相關(guān)關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，敲除KAP1可下調(diào)CD133表達，抑制腫瘤細胞的異質(zhì)性［26］。活化的受體相互作用蛋白激酶3磷酸化KAP1，可抑制KAP1染色質(zhì)結(jié)合活性，有助于NF-κB和其他轉(zhuǎn)錄因子的反式激活，促進樹突狀細胞成熟和細胞因子產(chǎn)生，從而增強機體抗腫瘤免疫能力［27］。此外，KAP1高表達還可抑制樹突狀細胞功能［28］。因此，KAP1高表達能夠抑制機體抗腫瘤免疫能力。

納米抗體具有自身體積小、效能穩(wěn)定及易于基因改造等優(yōu)點，在腫瘤治療中顯示出巨大潛力。研究發(fā)現(xiàn)，抗KAP1選擇性納米體NB237能夠顯著抑制膠質(zhì)母細胞瘤細胞和膠質(zhì)母細胞瘤干細胞在斑馬魚大腦中的侵襲和擴散［29］。此外，細胞程序性死亡配體1（PD-L1）是抑制抗腫瘤免疫的關(guān)鍵驅(qū)動因素。腫瘤細胞通過表達PD-L1并與T淋巴細胞表面的PD-1特異性結(jié)合，從而抑制適應性免疫應答以逃避免疫攻擊。維替泊芬是PD-L1的小分子抑制劑。研究發(fā)現(xiàn)，維替泊芬通過靶向高爾基體相關(guān)自噬及破壞STAT1-IRF1-KAP1信號級聯(lián)，在體內(nèi)外抑制干擾素誘導的PD-L1表達。因此，靶向KAP1的小分子抑制劑是一種可行的腫瘤免疫治療策略［30］。

綜上所述，KAP1是一種多功能蛋白質(zhì)，能夠參與基因轉(zhuǎn)錄抑制、DNA損傷修復、免疫調(diào)節(jié)、胚胎發(fā)育以及病毒感染等；KAP1在多種惡性腫瘤細胞中高表達，并通過調(diào)控腫瘤細胞的增殖、侵襲、遷移等生物學行為，參與惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，同時在腫瘤治療耐藥和免疫治療中發(fā)揮一定作用。但目前KAP1促進惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展的機制尚不完全清楚，仍需進一步研究。以KAP1為靶點的腫瘤治療在動物實驗中展現(xiàn)出了巨大潛力，相信未來針對KAP1的靶向藥物會成為惡性腫瘤新的治療選擇。