Skp2在恶性肿瘤发生发展中作用的研究进展

陶雪梅 综述，张国梁 审校

（天津医科大学一中心临床学院消化内科，天津市第一中心医院消化内科，天津300192）

随着分子生物学的研究进展，肿瘤已被认为是一个多基因多信号通路参与调节的复杂的分子过程，以细胞增长和增殖失控为特征，表现为细胞周期调控的紊乱。细胞周期调定点以G1/S期调控检测点最为重要，正调控因子可促进细胞通过调定点，而负调控因子则抑制细胞通过调定点，S期激酶相关蛋白 2（S-phaseassociated kinaseprotein 2，Skp2）可通过泛素蛋白酶体途径降解磷酸化的p27kip1从而促使细胞进入S期，导致肿瘤的发生。本文对Skp2的生物学作用及其在恶性肿瘤中发生、发展的最新进展进行综述。

1 Skp2的发现和结构

Skp2最初由Zhang等[1]从人的成纤维细胞中克隆出来，发现其能与S期激酶cyclin A-CDK2相互作用，且主要存在于恶变细胞的S期，故命名为S期激酶相关蛋白2（Skp2）。Skp2基因定位于人染色体5p13，全长31962bp，其基因编码的蛋白产物由436个氨基酸残基构成，分子质量为45 ku，因此也有人称之为P45蛋白。

2 Skp2的生物学作用

2.1 Skp2参与细胞周期进展 Skp2作为F-box蛋白家族成员之一，是细胞进入S期的重要调控蛋白，Skp2的表达水平在G0~G1非常低，在G1~S期开始出现，在S~G2期升高，在M期则快速下降，Skp2参与细胞周期进展主要通过泛素化降解途径起作用。p27kip1是重要的细胞周期负性调控因子，细胞由静止状态进入增殖状态需要p27kip1的降解；在G1/S转化过程中，cyclin E/A-CDK2的活化[2]是进入S期的必要因素，而cyclin E/A-CDK2的活化主要通过泛素蛋白酶降解途径，其作用于磷酸化的p27kip1，在cyclin E/A-CDK2蛋白激酶作用下p27kip1蛋白在187位苏氨酸（Thr187）[3]磷酸化，被泛素蛋白酶体复合物（SCF复合体）的底物识别亚基Skp2特异性识别，与Skp2的亮氨酸结构域（LRR）结合，进入泛素化蛋白酶水解途径降解，从而解除对cyclin-CDK的抑制作用，促进细胞通过R点及G1~S期的进程，快速调控细胞周期，调节细胞DNA的合成。

2.2 Skp2参与细胞衰老过程 细胞衰老可以作为一种重要的肿瘤抑制机制，癌基因或抑癌基因丢失引起的衰老，多数取决于诱导的p19Arf-p53通路。但是Lin等[4]通过提取野生型与Skp2-/-小鼠的成纤维细胞进行研究表明小鼠Skp2的失活驱动衰老机制并不依赖于p19Arf-p53通路及DNA损伤的激活，而是取决于p27kip1、p21和ATF4的表达上调，Skp2的失活所驱动的衰老信号同时也抑制了体内致癌信号的激活；此外，在人的p53-和PTEN-的PC3前列腺癌细胞中，使用Skp2-SCF复合体中cullin1的抑制剂MLN4924，抑制了肿瘤生长，触发了细胞衰老，表明Skp2可能参与细胞衰老过程。

2.3 Skp2参与DNA损伤修复作用 Mre11/Rad50/NBS1（MRN）复合体在用于检测DNA损伤中起重要作用，它能够招募活化的ATM到损伤的DNA灶。ATM是一种失调性毛细管扩张症突变激酶，具有控制基因组的稳定性和同源重组修复的作用。Wu等[5]发现在DNA损伤时，Skp2主要通过与MRN复合体中的NBS1蛋白相互作用，触发K63级联的NBS1蛋白泛素化，从而促进ATM激活，然后将激活的ATM招募到损伤的DNA灶，进行同源重组修复；而Skp2缺失则导致同源重组修复的缺陷，增加了IR的灵敏度。因此，Skp2的E3连接酶通过激活ATM，启动了基因的同源重组修复，参与了DNA损伤修复作用。

2.4 Skp2参与细胞凋亡过程 Skp2可能通过pRB肿瘤抑制因子调控细胞凋亡，pRB和Skp2相互作用，并阻断Skp2和p27kip1结合，而研究表明[6]敲除pRB可以克服在Skp2基因沉默时诱导的细胞凋亡，提示pRB-p27kip1途径的活化可能与Skp2介导的细胞增殖与凋亡有关。Skp2还可能通过降解FOXO1调控细胞凋亡过程[7]，FOXO1属于叉头转录因子家族的一种，这是一类DNA结合区具有翼状螺旋结构的转录因子，调控细胞周期的运转及凋亡。在AKT介导下的FOXO1在Ser256位点进行磷酸化，而后Skp2诱导FOXO1的泛素化和降解，从而参与细胞的凋亡。

2.5 Skp2具有致癌活性的功能 大量研究表明Skp2在多种恶性肿瘤中过度表达，包括淋巴瘤、前列腺癌、大肠癌、黑色素瘤、鼻咽癌、胰腺癌、乳腺癌，提示Skp2可能成为肿瘤诊断的预测因子，具有致癌活性[8]；其次Skp2在评估肿瘤恶性程度上具有一定的价值，例如Skp2的过度表达与肝癌组织学分级有关联[9]；此外，高表达的Skp2与口腔鳞状细胞癌、胰腺癌、胃癌、前列腺癌的转移有关；Skp2的表达也一直被视为乳腺癌、黑色素瘤、鼻咽癌预后的生物标志物。因此，推断Skp2过表达可能是某些肿瘤的致癌机制。

2.6 Skp2参与细胞信号转导的调控及转录调控 转录因子E2F-1[10]是细胞周期的重要调控因子，研究表明E2F-1能与Skp2紧密结合相互作用，引导泛素化降解途径；实验证实若阻断Skp2与E2F-1的相互作用可使E2F-1的泛素化程度减弱，表明Skp2参与E2F-1对细胞周期的调控。此外，Myc作为一种癌蛋白转录因子，与细胞的生长、分化、增殖和肿瘤的发生相关，Bretones等[11]发现Skp2不仅参与了Myc的蛋白泛素化降解，也是Myc转录活性的刺激因子，同时Myc协同Skp2诱导S期的转变，促进细胞进入S期，而Myc诱导的转录也依赖Skp2。提示Skp2可能参与细胞信号转导的调控及转录调控。

2.7 Skp2促进血管平滑肌细胞增殖及内膜增厚 在血管损伤时，Skp2对新生血管内膜的生成起到非常重要的作用，Wu等[12]通过对小鼠颈总动脉结扎28 d后，发现Skp2-/-的小鼠内膜增生厚度明显小于Skp2+/+的小鼠；在对腺病毒介导的球囊损伤颈动脉的大鼠模型中，发现DN-Skp2组中p27kip1表达增加且抑制血管平滑肌细胞增殖及内膜增厚；在腺病毒介导的结扎颈动脉的野生型大鼠模型中，发现Skp2蛋白大量表达并伴有p27kip1水平下降，且血管平滑肌细胞增殖明显，提示Skp2可能是促进体内损伤的血管平滑肌细胞增殖和内膜增厚的独立因子。

2.8 Skp2参与激素与受体信号机制的调控 细胞核受体-雌激素受体α（ERα）能够调控靶细胞中雌激素的水平，它的缺失是对激素治疗不敏感的乳腺肿瘤的一个标志。Bhatt等[13]的研究发现由ERα在Ser-294位点的磷酸化是由SCF复合物完成的，通过p38MAPK介导的Skp2在丝氨酸64位点磷酸化激活了Skp2的E3连接酶，激活后的E3连接酶与SCF复合物中的Cul7、Rbx1结合介导ERα磷酸化，p38MAPK是Skp2与ERα结合所必需的；基因敲除Skp2或抑制p38MAPK通路，则可恢复功能性ERα蛋白的表达及其控制细胞增殖的功能，为乳腺肿瘤的治疗提供了线索。

3 Skp2在细胞周期中的泛素蛋白酶体途径

Cyclin A-CDK2相关蛋白 P19skp1又被称为Skp1，F-box蛋白通过其结构域 CDC4与 Skp1、CDC53构成了一个多蛋白复合体，即E3泛素连接酶[14]，而CDC53来自多基因家族，即Cullins家族。Skp2作为F-box蛋白家族的一个成员，与Skp1、Cullins、Roc1/Rbx1一起构成了Skpl-Cullins-F-box(SCF)复合体[15]，即泛素连接酶复合体，完成泛素化降解过程中E3泛素连接酶必须参与的作用，在细胞周期的进展中具有重要意义。

F-box亚基特异性地识别底物后并与之结合[16]，在泛素激活酶（E1）、泛素结合酶（E2）、泛素连接酶（E3）等酶的催化作用下，底物分子与泛素分子结合，形成泛素-底物蛋白的复合体，然后泛素-底物蛋白复合体进26S蛋白酶体的催化中心，最后在26S蛋白酶体内被降解为短肽，底物蛋白最终经泛素蛋白酶体途径被泛素化降解，释放出泛素蛋白。

Skp2作为一种F-box蛋白，通过泛素蛋白酶降解途径(ubiquitin proteasome pathway）降解泛素化的蛋白质，对蛋白底物起着特异识别作用，从而严格调控细胞周期的有序进行。目前发现[17]E2F、cyclin D1、cyclin E、cyclin A、cyclin B、p57kip2、p1302Rb、CDC25B、p27kip1、p21waf1及p53等都是通过Skp2依赖性泛素蛋白酶体途径进行降解。这些底物主要在cyclin A-CDK2的参与下进行Ser-130磷酸化，在辅助蛋白CKS1作用下进入泛素化降解途径。目前研究较多的是Skp2-p27kip1通路，p27kip1的活动主要依靠泛素蛋白酶体途径，p27kip1羧基端的Thr-187先被CDK2磷酸化[3]，然后通过SCF复合体中的Skp2的LRR结构域结合，进而经过泛素活化酶E1、泛素结合酶E2及泛素连接酶E3等一系列催化步骤快速降解p27kip1，激活cyclin A/E-CDK2途径，促进细胞进入S期，调节细胞复制过程。Skp2降解p27kip1在细胞周期的G0~G1期是在胞浆中，而在细胞增殖的G2~S期则是在细胞核中。

后来学者的大量研究表明Skp2过度表达可促进p27kip1的降解，低水平表达的p27kip1在不同的恶性肿瘤中有较差的预后，而在这些低表达p27kip1的恶性肿瘤中，相反大多可以检测到高表达的Skp2，揭示了二者之间的负性关系。p27kip1作为Skp2作用的底物，在许多恶性肿瘤中可以检测到二者的异常表达，且二者呈负相关。因此，Skp2-p27kip1通路与肿瘤的关系也越来越受到重视。

4 Skp2与人类恶性肿瘤的关系

研究表明在大量人类恶性肿瘤中，Skp2表达明显升高，而p27kip1表达降低，二者呈负相关。Hashimoto等[18]运用免疫组化对74例肝内胆管癌患者进行研究，发现Skp2与p27kip1呈明显负相关（P=0.016），且高表达Skp2的患者预后较差。Liang等[19]对157例食管鳞状细胞癌患者进行了研究，免疫组化结果发现Skp2呈过表达，且其表达与肿瘤的TNM分期、分化程度及预后相关，Skp2低表达的患者中预后较好，实验证明Skp2可能作为食管鳞癌预后的独立预测因子。Chen等[20]在结肠癌中用免疫组化的方法测定Skp2和p27kip1的表达，发现在Skp2表达增高的组织中p27kip1的表达水平降低，在p27kip1表达增高的组织中Skp2的表达水平降低，二者具有明显的负相关性(P<0.005)，提示在结肠癌组织中Skp2过表达是导致p27kip1降低的原因。Shi等[21]研究了乳腺癌患者，发现Skp2和p27kip1的表达呈负相关，并且Skp2和肿瘤分化程度（P<0.005）及预后（P<0.05）相关，表达越高的患者分化程度越低，预后越差，提示二者在评估乳腺癌恶性程度及预后方面起到一定的作用。Uddin等[22]在156例卵巢上皮癌中用免疫组化法研究发现Skp2高表达（P<0.005），p27kip1低表达，二者呈负相关。

但也有报道二者之间并不相关，Drobnjak等[23]采用免疫组化研究了行前列腺癌根治术的162例美籍非洲人的前列腺标本时发现，Skp2与p27kip1的表达差异无统计学意义，提示在前列腺癌中Skp2的过表达并不是p27kip1降解的充分条件，尚有其他途径参与其降解过程，说明Skp2-p27kip1通路在不同肿瘤发病机制中的作用及意义并不相同，这与肿瘤产生的多协同学说相一致。

5 展望

Skp2是SCF复合物中的一种F-box蛋白，在恶性肿瘤的发生发展中起重要作用，它主要通过泛素蛋白酶体途径降解p27kip1，并与p27kip1呈负相关。因此，检测Skp2的表达对评估肿瘤的恶性程度及预后有积极意义，从基因水平对治愈恶性肿瘤提供了一条途径，但在不同器官、不同病理类型中的意义并不相同，且Skp2能否成为独立的预警因子，还有待进一步研究。

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