核糖体蛋白S3a在肿瘤细胞增殖分化和凋亡调控作用的研究概况

李英华，胡振林，张俊平(第二军医大学药学院生化药学教研室，上海 200433)

核糖体蛋白S3a在肿瘤细胞增殖分化和凋亡调控作用的研究概况

李英华，胡振林，张俊平(第二军医大学药学院生化药学教研室，上海 200433)

目的综述核糖体蛋白S3a在肿瘤细胞增殖分化和凋亡调控作用的研究进展。方法参阅近几年国内外相关文献，对核糖体蛋白S3a的结构、功能及其异常表达对肿瘤细胞增殖分化和凋亡的调控等方面的进展进行归纳总结。结果与结论核糖体蛋白S3a除了在蛋白质合成中起重要作用外，还有独特的核糖体外功能。其在多种肿瘤细胞中高表达，通过调控癌基因和抑癌基因的表达可影响肿瘤细胞的增殖分化与凋亡。

核糖体蛋白S3a;肿瘤细胞;增殖;分化与凋亡

核糖体蛋白是组成核糖体的主要成分，在蛋白质的合成过程中起重要作用，例如对rRNA进行折叠，对核糖体空间构象进行调整以形成有功能的三维结构，在核糖体的结合位点上协同rRNA催化蛋白质的合成。不同的核糖体蛋白具有独特的核糖体外功能［1］，它们参与调控细胞增殖、分化和凋亡，在细胞的生长、发育中起着关键性的作用，如核糖体蛋白L11与MyC结合抑制基因转录［2］，核糖体蛋白S29通过下调Bcl-2和激活p53诱导非小细胞性肺癌细胞凋亡［3］，核糖体蛋白S3作为NF-кB p65同二聚体或p65/p50异二聚体亚基可加强其DNA结合活性［4］。近年来对核糖体蛋白S3a(Ribosomal Protein S3a，RPS3a)的核糖体外功能的研究主要集中在其对肿瘤细胞增殖、分化及凋亡的影响等方面，本文将近年来对RPS3a的核糖体外功能的研究作一综述。

1 RPS3a的结构和蛋白质合成功能

RPS3a基因与大鼠v-fos转化因子(fos transformation effector，Fte-1)基因和在转化细胞中具有高丰度转录的13T基因、TNFα诱导的小鼠TU-11以及从Namalwa Burkitt淋巴癌cDNA文库中分离的nbl基因序列完全一致［5～7］。人RPS3a基因定位于第4号染色体q31.2～q31.3区，RPS3a mRNA全长960个核苷酸，编码263个氨基酸，蛋白质的分子量为29.8 KD。RPS3a是核糖体40S亚基组分之一。

有报道［8］称，RPS3a位于核糖体亚基的接触面上，该部位是核糖体结合翻译启动子eIF-2、eIF-3、eEF-2、Met-t RNA、Phe-t RNA以及mRNA与核糖体相结合的位置，其水平的变化将影响核糖体翻译功能的启动，很可能特异性的调控某些参与细胞生命活动的重要蛋白质的合成，影响细胞的正常代谢。

2 RPS3a在多种肿瘤组织中表达异常

研究者发现RPS3a在多种肿瘤细胞中异常升高，如结肠腺癌、髓质甲状腺癌、肝癌、颅内动脉瘤、鳞状细胞肺癌、弥漫性大B细胞淋巴结组织、SIV-相关的子淋巴瘤［9］。Zhu等［10］分别抽提60例正常人和颅内动脉瘤患者外周血单核细胞的RNA，基因芯片技术检测其外周血中的基因表达情况，在基因芯片所检测的共14 112个基因中，核糖体蛋白S3a是表达水平位于前3位的基因之一。Slizhikova等［11］发现在鳞状细胞肺癌患者中RPS3a的表达水平比正常人高70%，作者认为RPS3a连同其他标志物可作为诊断鳞状细胞肺癌的可靠指标。有文献报道，Fte-1/RPS3a mRNA和蛋白质水平在变异细胞中也会升高［5］。一般认为，核糖体蛋白的上调反映了肿瘤细胞分裂加强，需要与之相符的高水平的蛋白合成。但在神经母细胞瘤的研究中发现，虽然有大量的核糖体蛋白转录水平上调，但蛋白合成并未全面增加［12］，这表明核糖体蛋白的增加是一个独立的现象，可能具有独特的核糖体外功能。除此之外，也有报道发现，核糖体蛋白在一些肿瘤中表达降低、缺失或突变［13］，例如，Goodin等发现在人前列腺癌细胞向神经内分泌细胞分化的过程中，RPS3a mRNA的水平显著降低［14］。提示RPS3a表达改变可能在肿瘤的发生、发展、转移和肿瘤抑制中发挥重要的作用。

3 RPS3a对肿瘤细胞增殖分化、凋亡和耐药性的调控

3.1 RPS3a影响肿瘤细胞增殖周期Kho［15］在研究中检测RPS3a在细胞周期进程中的表达水平变化以了解它对蛋白质合成和细胞生长的影响。他们用3 H-亮氨酸掺入率测定细胞内蛋白质合成，发现与正常Rat-1细胞相比，蛋白合成率在Fte-1/RPS3a基因表达水平增加两倍的细胞中升高，在Fte-1/ RPS3a基因表达水平低的R2.2细胞中降低。而在Fte-1/RPS3a基因再转化的R2.2细胞中蛋白合成率又有所恢复。这表明蛋白合成率和这些细胞中Fte-1/RPS3a基因表达水平的关系与Fte-1/RPS3a编码蛋白质这个发现是一致的，并且提示蛋白合成率的下降与Fte-1/RPS3a表达水平低有关。在接下来的研究中，他们发现在人正常龟头细胞系Hs68中，20%血清刺激生长后再血清饥饿，在特定的时间点抽取RNA，经Northern Blot分析发现，血清刺激后，Fte-1/RPS3a mRNA表达明显上升，且在细胞周期S期表达最高，S期最主要的特征是DNA的合成，进行DNA分子的复制，且其合成与组蛋白合成强度同步，这提示高表达于肿瘤细胞中的Fte-1/ RPS3a可能作用于其细胞周期的S期，直接影响其增殖，其表达上调可以使细胞快速增殖，维持未分化状态或恶性表型，以及趋于凋亡［16］。在肿瘤治疗过程中如何有效的针对细胞周期调控网络中的关键蛋白来控制细胞的生长、分裂，阻止细胞增殖成为现在抗肿瘤药物开发的重点。因此当药物把高表达于细胞周期S期的核糖体蛋白S3a作为靶点，可能增加杀伤肿瘤细胞的强度。

3.2 RPS3a影响肿瘤细胞的分化在有些情况下，单个或某组核糖体蛋白基因的表达出现独立增高时，其与蛋白质合成和细胞增殖没有直接的关系，它们为功能型核糖体蛋白，具有核糖体外功能，参与并调节许多细胞的分化和凋亡活动［17］。

Cui等［18］发现高表达的Fte-1/RPS3a基因可以和转录因子CHOP结合以调控红细胞分化，CHOP是一种细胞应激相关蛋白，属于C/EBP家族成员，对细胞增生和分化有重要作用。促红细胞生成素或二甲基亚砜与Rauscher细胞共孵育48 h，可诱导细胞分化，分化程度用联苯胺染色法检测细胞中血红蛋白细胞阳性率(Hb+)来评价，结果发现，促红细胞生成素和二甲基亚砜诱导后，未转染和转染Fte-1/RPS3a质粒的Rauscher细胞的Hb+都很低，未转染Fte-1/RPS3a质粒细胞的Hb+分别为34%和49%，而转染Fte-1/RPS3a质粒后细胞分化有一定程度降低，其Hb+分为8%和7%，这提示高表达的Fte-1/RPS3a对细胞分化有抑制作用，并且这种抑制作用可被瞬时转染Fte-1/RPS3a的反义序列逆转，对应的Hb+分别为17%和29%;进一步研究发现，在转染Fte-1/RPS3a质粒的细胞内高表达CHOP也能逆转Fte-1/RPS3a高表达对细胞分化的抑制，其Hb+分别为18%和22%，这和瞬时转染Fte-1/ RPS3a的反义序列的结果类似，单独高表达CHOP可以显著增强Hb+，分别为53%和62%，单独转染Fte-1/RPS3a的反义序列则没有显著的影响，这提示在高表达Fte-1/RPS3a的细胞内提高Fte-1/RPS3a-CHOP异二聚体的量可能会抑制CHOP与其它会导致红细胞分化的蛋白如C/EBPS的结合，从而调控红细胞的分化。

3.3 RPS3a影响肿瘤细胞的凋亡细胞凋亡是一个主动、有序、基因控制的一系列酶参与的细胞程序性死亡的过程，由Kerr在1972年提出。细胞凋亡是保证个体正常发育成熟和维持生理过程中不可缺少的重要组成内容。很多肿瘤的发生、发展都是由于细胞增殖与凋亡平衡失调造成的。许多研究已经证明RPS3a能够影响肿瘤细胞的凋亡。3.3.1RPS3a表达水平降低可诱导细胞凋亡Naora等［19］在研究中发现，放线素菌D能诱导不同细胞(特别是一些可高表达nbl/RPS3a的细胞)凋亡，却不能诱导nbl/RPS3a表达水平低的细胞凋亡，并且放线素菌D诱导这些细胞凋亡后，nbl/RPS3a表达水平降低。瞬时转染nbl/RPS3a的反义序列，细胞活力下降，出现明显的细胞凋亡形态，如细胞核浓缩、染色体DNA断裂成梯状片段等。依托泊苷诱导HL-60细胞凋亡后nbl/RPS3a的水平也降低［20］。Naora等后续的研究证明，nbl/RPS3a在淋巴瘤c DNA文库中表达丰度很高，一些高表达nbl/RPS3a的细胞如HL-60、Jurkat细胞与nbl/ RPS3a的反义寡核苷酸链共孵育也会出现凋亡的这些典型特征［19］。Naora等一系列研究［8，21～23］提示降低这些细胞中的nbl/RPS3a表达水平可诱导凋亡，nbl/RPS3a高水平表达可看作是细胞处于对凋亡的“应激状态”。RPS3a在许多肿瘤细胞中组成性的高表达，可认为是处于“已应激的状态”，通过诱导肿瘤细胞分化而降低RPS3a的表达水平，即使细胞由凋亡的“已应激状态”调节至“未应激状态”(RPS3a低水平状态)，可使细胞耐受某些化疗药物引起的凋亡。

3.3.2 调控与凋亡相关基因的表达RPS3a影响肿瘤细胞凋亡的机制主要与肿瘤细胞抑癌基因的表达有关。Hu等［24］在研究中发现RPS3a可以与Bcl-2联合作用于多聚ADP核糖聚合酶(PARP)，显著抑制后者活性，已知PARP是存在于多数真核细胞中的一个多功能蛋白质翻译后修饰酶，它通过识别结构损伤的DNA片段而激活，被认为是DNA损伤的感受器，同时，PARP又是细胞凋亡核心成员胱天蛋白酶(caspase)的切割底物，因此，它在DNA损伤修复与细胞凋亡中发挥着重要作用，可启动由一系列药物(如烷化剂，活性氧化剂，拓扑异构酶II抑制剂和阿霉素等)引起的细胞凋亡，是重要的凋亡调节剂。Song等［25］曾以GST-RPS3a融合蛋白为诱饵，证明PARP与外源性和内源性的RPS3a都可以结合，且RPS3a是原癌基因Bcl-2和PARP相互作用的介质蛋白。研究者用富集PARP的HL-60细胞的核蛋白分别与RPS3a和GST-Bcl-2融合蛋白孵育，检测PARP的活性。结果表明，在RPS3a缺失时Bcl-2不能抑制PARP的活性，这就提示RPS3a与凋亡有关，它在Bcl-2和PARP的相互作用中作为桥梁蛋白，阻碍了Bcl-2对PARP的抑制作用从而阻止凋亡。因此可以推测，某些抗肿瘤药物促细胞凋亡也可能是RPS3a和Bcl-2共同参与的，RPS3a调节药物致敏性的机制可能是和Bcl-2共同参与。

Elena等人发现，v-fos转化因子Fte-1/RPS3a和EBNA-5蛋白在细胞核包含物中显示出高水平的共区域化，表明Fte-1/RPS3a可作为EBNA-5的结合伴侣，使其与核仁蛋白p14ARF结合以调节p53通路［26］。p53通路是肿瘤细胞中最主要的细胞周期调控通路之一，作为转录因子，p53调控下游靶标，可诱导细胞周期阻滞、凋亡、衰老［27］，p53还可以作为肿瘤干细胞的负调控因子发挥抑制肿瘤生长的作用［28］。p53主要通过与p14ARF和MDM2结合形成p14ARF-MDM2-p53三聚体复合物对细胞周期起负反馈调节以及诱导细胞凋亡，从而抑制细胞癌变［29］。因此RPS3a的表达改变可能通过影响p14ARF-MDM2-p53复合物来调控肿瘤细胞的增殖和凋亡。

4 结语

随着研究的不断深入，研究结果表明RPS3a可参与肿瘤细胞的增殖、分化调控，凋亡和耐药性等生物学行为，这方面的研究不仅有助于深入了解RPS3a在肿瘤发生、发展中的作用和肿瘤的发病机制，还可能因此发现具有临床意义的肿瘤特异性诊断标志物和肿瘤治疗新靶点，对肿瘤的预防和治疗具有重要意义。

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Progress on the role of Ribosomal Protein S3a in regulation of proliferation，differentiation and apoptosis in tumor cells

LI Ying-hua，HU Zhen-lin，ZHANG Jun-ping(Department of Biochemical Pharmacy，School of Pharmacy，Second Military Medical U-niversity，Shanghai 200433 China)

ObjectiveTo review the role of Ribosomal Protein S3a in regulation of proliferation，differentiation and apoptosis in tumor cells.MethodsThe relevant literatures were collected to make a summary of Ribosomal Protein S3a in regulation of proliferation，differentiation and apoptosis in tumor cells.Result and ConclusionRibosomal Protein S3a played an important role in protein synthesis and also had unique extra-ribosomal functions，such as DNA repair，cell growth and cell differentiation.In recent years，it was found that the expression of Ribosomal Protein S3a was enhancedin tumor cells.It was involved in the regulation of proliferation，differentiation，and apoptosis of tumor cells by affecting the expression of oncogenes and tumor suppressor genes.

Ribosomal Protein S3a;tumor cell;proliferation;differentiation and apoptosis

R34

A

1006－0111(2012)03－0165－04

10.3969/j.issn.1006－0111.2012.03.003

2011-04-18

［修回日期］2011-10-28

国家自然科学基金(91013014).

李英华(1986-)，女，硕士研究生.Tel:(021)81871331，E-mail:liyhua1234@126.com.

张俊平.Tel:(021)81871328，E-mail:jpzhang08@hotmail.com.