Ago2蛋白在肿瘤中的研究进展

赵玉泽(综述)，刘学军，杜毓锋(审校)

(1.山西医科大学第一临床医学院，太原 030001； 2.山西医科大学第一医院老年病科，太原 030001)



Ago2蛋白在肿瘤中的研究进展

赵玉泽1△(综述)，刘学军2※，杜毓锋2(审校)

(1.山西医科大学第一临床医学院，太原 030001； 2.山西医科大学第一医院老年病科，太原 030001)

摘要：Argonaute2(Ago2)蛋白在生物体内广泛表达,是RNA诱导沉默复合体的核心成分,具有核糖核酸内切酶活性,可通过促进微RNA的成熟并调节其生物合成及功能，进而抑制靶基因的表达，在多种病理生理过程中起关键性作用。Ago2表达水平变化或功能失调时，可作为抑癌或致癌基因参与多种肿瘤的发生、发展，与肿瘤细胞的增殖与分化、新生血管的发生、对缺氧应激的耐受性等密切相关。随着研究的深入，Ago2有望成为肿瘤诊断与治疗的新靶点，该文就Ago2在肿瘤中的研究进展予以综述。

关键词：肿瘤；Ago2；微RNA

Argonaute(Ago)蛋白是一类相对分子质量约为100 000的结构高度保守的碱性蛋白家族，广泛存在于生物体内。这个蛋白家族中，只有Ago2蛋白是RNA诱导沉默复合体(RNA-induced silencing complex，RISC)的重要成分，具有核酸内切酶活性，可通过与微RNA(microRNA，miRNA)结合而调节成熟miRNAs的活性，参与信使RNA的基因沉默，进而影响细胞的一系列生物学活性[1]。近年来不少研究发现，Ago2可调节肿瘤细胞的增殖、分化、凋亡和缺氧应激等，与肿瘤的发生、发展及预后密切相关，现已发现在乳腺癌[2]、卵巢癌[3-4]、胃癌[5]、肺癌[6-7]等多种肿瘤中均存在Ago2的异常表达。现就Ago2的作用机制及其在肿瘤中的研究进展予以综述。

1Ago2的结构

人类体内表达Ago1、Ago2、Ago3和Ago4 4个亚型，在哺乳动物体内仅Ago2保持有核酸内切酶的活性，这种活性与RNA干扰机制有关[1]。真核生物的Ago蛋白结构包含PAZ[8]、MID[9]和MID-PIWI[10]区域。真核细胞Ago蛋白PAZ结构高度保守，依靠氢键和静电与RNA结合，并决定了RISC的向导功能；PIWI位于蛋白C末端，由300个非常保守的氨基酸构成，具有与核糖核酸酶H相似的结构特征，可切割双链RNA中的一条单链，为RISC中的酶切割活性中心[11]。除此之外，PIWI还存在具有独立催化活性的、可与Dicer蛋白结合的区域，而Dicer蛋白本身也是RISC的重要组成部分，因此Ago可能通过与Dicer蛋白的结合从而进入RISC装配过程[12]。Ago2的MID结构内有一个类似于真核起始因子4E中的7-甲基鸟嘌呤帽状结构，此结构使Ago2与信使RNA的7-甲基鸟嘌呤结合，从而抑制信使RNA的转录起始[13]。

2Ago2的功能

miRNA是包含约22个核苷酸的单链非编码RNA，与信使RNA转录后水平的基因调控有关；miRNA被证实可调节多种生物学过程(包括细胞增殖、分化、凋亡、应激等)，其表达的缺失、突变及功能障碍与肿瘤的发生、发展密切相关，具有癌基因或抑癌基因的功能[14-15]。Ago2蛋白作为RISC的重要组成部分，可调节miRNA的合成及功能并与其结合而进一步抑制靶信使RNA的表达，实现RNA干扰，最终影响肿瘤的发生、发展。miRNA的成熟基本符合同一形式：首先，在细胞核中，miRNA基因转录为茎环状结构的长链非编码初级miRNA(primary miRNA，pri-miRNA)，Drosha将其剪切为约 70 nt 的前体miRNA(precursor miRNA，pre-miRNA)，之后进入细胞质，在Dicer蛋白的作用下，最终被加工为成熟的单链miRNA[16-17]。Ago2与成熟miRNA结合后，通过碱基互补配对的方式识别靶信使RNA，完全互补配对时，Ago2介导的核酸内切酶活性增强，对靶信使RNA进行剪切或下调，不完全配对时，Ago2则干扰相应蛋白质的表达[18-19]。即Ago2通过抑制特定基因的转录或翻译从而使靶基因沉默并阻碍其表达。与先前研究不同，有报道某些miRNA的成熟(如miR-451)，可不依赖Dicer的参与而直接经Ago2剪切并加工[20-21]。可见，Ago2在RISC中所发挥的关键性酶切作用是RNA干扰的关键环节，该过程的异常可使靶基因表达水平发生变化，从而导致多种疾病的发生。

3Ago2与肿瘤

miRNA广泛参与肿瘤细胞增殖、浸润、转移等恶性生物学行为，然而因为miRNA错综复杂的表型及其在各部位、组织中表达水平与功能的不同，对其进行癌基因或抑癌基因的明确分类至今仍很困难，而Ago2作为调节蛋白，可通过调节不同种类的miRNA发挥促癌或抑癌的作用[22]。探讨Ago2在不同组织及不同肿瘤分期、分级中的表达水平，从而更深层次地挖掘肿瘤发生、发展的机制已成为国内外研究的新热点。

3.1Ago2与乳腺癌Shen等[2]在128例乳腺癌中发现，Ago2可与表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)相互作用，缺氧使EGFR与Ago2的结合增强，提高了Ago2-Y393的磷酸化程度，导致Dicer与Ago2的结合减弱，从而抑制miRNA从pre-miRNA向成熟miRNA的发展过程，进一步增加了缺氧状态下肿瘤细胞的寿命及侵袭力，最终导致磷酸化Ago2高表达较低表达的乳腺癌患者的生存期显著缩短。该研究提示，在缺氧条件下，Ago2可通过与EGFR的相互作用而提高肿瘤细胞对缺氧的应激反应并影响肿瘤的生物学进程。Wu等[23]也发现缺氧与Aog2之间存在密切关联，缺氧可提高Ago2核酸内切酶的活性及miRNA的水平并抑制其靶信使RNA表达，其原因可能是缺氧通过引发Ⅰ型胶原脯氨酰基-4-羟化酶的高表达而介导Ago2的脯氨酰羟化作用并使其向应激颗粒方向集聚。

3.2Ago2与卵巢癌Vaksman等[3]报道，在晚期卵巢浆液癌患者中，Ago2 信使RNA在胸腹水中表达最高、实体转移灶次之、原发灶最低，且Ago2信使RNA和蛋白水平在未化疗患者胸腹水中的高表达与无进展生存时间呈负相关；Ago1信使RNA的相对高水平表达与肿瘤高级别的组织学分类有关，提示Ago家族的异常表达在卵巢癌发生、发展中发挥重要作用，他们推测Ago2和Ago1在功能上存在差异可能是由于仅Ago2参与了RISC的形成。与以上结论相反，在对卵巢癌相关树突状细胞的研究中，Cubillos-Ruiz等[4]认为，Ago2可能对肿瘤的治疗有积极作用，他们发现在细胞内注入合成的内源性双链pre-miR-155后，作为卵巢癌抑癌基因的miR-155优先与Ago2而非Ago1、Ago4结合之后进入RISC，随即miR-155的活性被显著加强，并可进一步通过调节信使RNA的表型而提高抗肿瘤免疫应答的效能。提示在卵巢癌中，Ago2可提高抑癌基因的活性，这一作用是通过体内补充miRNA来抗肿瘤治疗的关键。可见，Ago2的作用究竟是抑癌还是致癌取决于其调节的miRNA的功能。

3.3Ago2与消化道肿瘤Liu等[24]在94例中国乙型肝炎病毒相关肝细胞癌患者中发现了Ago2信使RNA的表达较正常组织上调，同时发现其下游与肝细胞癌侵袭、转移有关的miR-30d及miR-151表达扩增。而miR-151位于上调黏附斑激酶基因的内含子中，其过表达将显著增加肝细胞癌的迁移和侵袭力[25]。Ago2是否可进一步增加黏附斑激酶基因的表达而参与肝细胞癌，Cheng等[26]证实了这一猜测，Ago2的过表达可通过上调黏附斑激酶基因的转录从而促进肝细胞癌的发生和转移。在胃癌中，Zhang等[5]发现，Ago2表达的上调与肿瘤不良的分级、分期密切相关，且推测Ago2与女性患者有较大的相关性，提示Ago2可能参与了激素信号通路；同时发现Ago2在原癌基因人类EGFR2阳性患者中的表达水平明显高于阴性患者，由于人类EGFR2与胃癌的预后相关，提示Ago2的高表达与胃癌的不良预后相关。然而，在结直肠癌中关于Ago2的报道并不一致，有研究证实在结直肠癌的细胞系及人类组织标本中存在Ago2信使RNA和蛋白的普遍高表达[1]；而Kim等[27]发现，Ago2信使RNA表达水平在人结直肠癌组织中并无明显改变。除了Ago2的过表达，Ago2的缺失突变也与肿瘤进展相关。文献报道，在高微卫星不稳定性胃癌和结肠癌患者中分别有40%与35%的患者存在Ago2的缺失突变，研究者推测其中的机制可能是Ago2的缺失使其对miRNA的调控管制解除，从而进一步促进了肿瘤的进展[28]。

3.4Ago2与肺癌Diederichs等[6]运用RNA干扰技术在非小细胞肺癌中发现，下调Ago2的表达水平可使癌基因miR-100 的表达下调，同时抑癌基因miR-34a、miR-125b的表达上调，提示Ago2在非小细胞肺癌中可能与肿瘤的发生、发展呈负相关；同时他们提出，对含突变型EGFR的PC-9细胞(非小细胞肺癌细胞系)运用shEGFR-2467进行RNA干扰后，Ago2可对这种细胞产生细胞毒作用而发挥抑癌功能，而对含野生型EGFR的PC-9细胞进行RNA干扰后，Ago2对此细胞并无细胞毒作用，且Ago2对未进行EGFR RNA干扰的PC-9细胞同样无细胞毒作用。该研究提示，Ago2可能通过RNA干扰技术在EGFR突变型的非小细胞肺癌中起抑癌作用，改善对酪氨酸激酶抑制剂耐药的非小细胞肺癌患者的生存率，成为非小细胞肺癌诊断与治疗的新生物学靶标。Zhang等[7]在研究中发现，Ago2在人肾细胞株293T中的过表达可引起特定miRNA表达，尤其是上调let-7与下调miR-17-92。 而在肺腺癌中，let-7、miR-17-92分别起抑癌[29]与致癌的作用[30]。Zhang等[31]发现，稳定过表达的Ago2在人肾细胞株293T和人肺腺癌细胞株H1299细胞中均可影响let-7、miR-17-92等特定miRNA和信使RNA的表达，并在细胞培养及异型肿瘤接种的小裸鼠体内抑制了肿瘤细胞的增殖和转移，而Ago2在人类肺腺癌组织中的表达较其相应的癌旁及正常组织低。

3.5Ago2与多发性骨髓瘤多发性骨髓瘤的发展与新生血管形成密切相关，Zhou等[32]在多发性骨髓瘤细胞系中观察到Ago2可抑制肿瘤细胞增殖并促进其凋亡；同时有研究报道，Ago2可抑制人脐静脉上皮细胞的生长和血管形成，提示Ago2与血管的发生有关[33-34]。Wu等[35]进一步通过多发性骨髓瘤的体内及体外研究发现，Ago2的过表达可使促血管发生的let-7家族和miR-17/92基因簇及抗血管发生的miR-145表达失调，从而促进新生血管形成，最终导致肿瘤发展与恶化。

3.6Ago2与其他肿瘤随着对Ago2研究的深入，科学家发现其涉及的肿瘤种类越来越多。Sand等[36]研究显示，Ago2在皮肤基底细胞癌、鳞癌、癌前病变日光性角化病中的表达均高于正常组织。在头颈部鳞癌中，Ago2同样存在着基因扩增及过表达[37]。在髓细胞白血病中，剔除Ago2可引起细胞凋亡，在HEK-293细胞中还可抑制小干扰RNA介导的致癌基因转染[38]。在膀胱尿路上皮中，Ago2的高表达与肿瘤的发生、发展及不良预后有关，提示其有可能成为评价膀胱癌预后的新生物学标志[39]。除了在这些肿瘤中的高表达，也有学者发现，在恶性黑色素瘤中Ago2的表达水平较正常黑色素细胞中明显降低，同时也会下调相应的RNA干扰效能[40]。

4小结

Ago2在肿瘤中的功能可能随个体的发育、代谢、组织的类型和部位等不同而变化，Ago2在不同组织中的特异性还需要更多的实验来证实。Ago2可通过调节miRNA而介导相应的靶信使RNA的沉默，最终参与肿瘤的发生、发展。然而，Ago2在特定肿瘤组织中具体调控哪些相关miRNA目前尚不清楚，此外，Ago2与EGFR的相互关联也值得更深、更广的探索。因此，探讨Ago2在不同肿瘤中的具体作用机制，有助于将Ago2作为新的分子标志物应用于肿瘤的早期诊断，并为使用RNA干扰技术来实现肿瘤的靶向治疗提供依据。

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Research Advances of Ago2 in TumorsZHAOYu-ze1,LIUXue-jun2,DUYu-feng2.(1.TheFirstClinicalSchool,ShanxiMedicalUniversity,Taiyuan030001,China； 2.DepartmentofGeriatrics,theFirstHospitalofShanxiMedicalUniversity,Taiyuan030001,China)

Abstract：Argonaute 2(Ago2) protein with endoribonuclease activity is the core of RNA-induced silencing complex,it has been identified to be widely expressed in human somatic cells and involved in post-transcriptional gene silencing by regulating the biogenesis and function of small RNAs such as microRNA,and thus plays key roles in physiological and pathological processes.Ago2 expression level changes or dysfunction can make it act as a tumor suppressor or oncogene to influence carcinogenesis,such as tumor cell proliferation and differentiation,angiogenesis and stress response.Therefore,Ago2 has the potential value of becoming a new marker to the diagnose and therapy of human cancer.Here is to make a review of the research progress of Ago2 in tumors.

Key words：Neoplasms; Argonaute 2; MicroRNA

收稿日期：2014-08-18修回日期：2014-11-14编辑：郑雪

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.11.024

中图分类号：R734.2

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)11-1986-04