蛋白磷酸酶PHLPP在消化系统肿瘤中的研究进展

何晓燕　赵　晔　施瑞华



·综述·

蛋白磷酸酶PHLPP在消化系统肿瘤中的研究进展

何晓燕赵晔施瑞华

摘要：近年来，蛋白磷酸酶PHLPP的研究日益受到重视。PHLPP能特异性地使蛋白激酶B(Akt)、蛋白激酶C(PKC)以及S6激酶(S6K)等因子的相应保守位点去磷酸化，通过抑制多条肿瘤相关信号通路发挥抑癌作用。目前已发现PHLPP在多种消化系统肿瘤中表达下调，与肿瘤发生发展密切相关，有望成为消化系统肿瘤诊治的新靶点。

关键词：PHLPP；蛋白激酶B；蛋白激酶C；抗癌基因；消化系统肿瘤

作者单位：322100浙江金华，东阳市人民医院消化内科(何晓燕)；

210029南京医科大学第一附属医院消化内科(赵晔)；210009江苏南京，东南大学附属中大医院消化内科(施瑞华)

蛋白磷酸酶PHLPP[pleckstrin homology(PH)domain leucine-rich repeat protein phosphatase]是一类重要的蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶，为人体内的天然抗癌基因，在各物种中高度保守。目前研究显示，PHLPP家族由3个磷酸酶组成，即PHLPP1α、PHLPP1β和PHLPP2，其能使蛋白激酶B(Akt)、蛋白激酶C(PKC)以及S6激酶(S6K)等因子的相应保守位点直接去磷酸化，从而调控细胞多种生物学功能[1-2]。作为一种新型的抑癌基因，PHLPP与各类肿瘤关系的研究近年来备受关注。本文主要针对PHLPP的结构、功能及其与消化系统肿瘤关系的研究进展作一综述。

1PHLPP的结构和功能

目前发现PHLPP包含2个亚型，即PHLPP1和PHLPP2，其中PHLPP1基因包含2个剪切变异体，即PHLPP1α和PHLPP1β。PHLPP的主体结构均由N端的PH结构域、富亮氨酸重复序列(LRR)、中央的激酶催化结构域(含PP2C)和C末端的调节结构域(PDZ结构域)组成[1-2]。

PHLPP可以使Akt、PKC以及S6K等因子的特异性位点去磷酸化，通过抑制多条肿瘤相关信号通路发挥抑癌作用。Akt是磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)信号通路的关键分子，磷酸化活化的Akt可通过调节下游多种信号分子调控一系列细胞功能。Akt的异常磷酸化和肿瘤的生物学活性密切相关。PHLPP1及PHLPP2均可直接使Akt 羧基末端丝氨酸的473位点去磷酸化，降低Akt的活性，抑制PI3K/Akt通路，促进细胞凋亡且抑制细胞增殖，从而发挥抑癌作用[1-2]。PKC属于多功能丝氨酸和苏氨酸激酶，是细胞内信号传递的重要介质，与肿瘤的发生、发展及转移密切相关。PHLPP1和PHLPP2均可以使PKC分子中的疏水基团去磷酸化，降低细胞内PKC的活性，负性调节肿瘤的发生发展[3]。S6K属于丝氨酸/苏氨酸激酶家族，是细胞信号转导通路中的重要成员，与肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭密切相关。S6K具有类似Akt的磷酸化位点，PHLPP可直接使其脱磷酸化而失活，进而影响细胞的生物学功能[4]。除了Akt、PKC以及S6K，PHLPP还可作用于其他底物发挥作用，例如PHLPP1β可直接作用于Ras，从而对Ras-Raf-MEK-ERK信号通路产生负性调节作用[5]。

2PHLPP和消化系统肿瘤

近年来，不少学者对各类肿瘤中PHLPP的相关生物学变化进行了较为深入的研究。部分研究显示，PHLPP1及PHLPP2基因均位于肿瘤发生发展过程中的染色体脆性部位，提示其作为肿瘤抑制因子的功能特点。PHLPP1位于染色体18q21.33，该基因位点的杂合性缺失在结肠癌及胃癌组织中较为常见[6-7]。PHLPP2位于染色体16q22.3，该基因位点的杂合性缺失常发生在胰腺癌及肝细胞癌中[8-9]。

2.1PHLPP和结直肠癌

与其他消化系统肿瘤相比较，PHLPP在结直肠癌中的研究较为广泛。Liu等[6]的研究显示，结肠癌组织中的PHLPP1及PHLPP2表达水平明显下降。PHLPP1及PHLPP2的过表达可明显抑制结直肠癌细胞增殖，增加其对PI3K抑制剂的活性，从而有效对抗肿瘤的形成。进一步研究揭示，上述生物学现象可能是通过PHLPP/Akt和PHLPP/PKC途径实现的。Agarwal等[10]发现，PHLPP2的表达水平在正常结直肠黏膜、结直肠腺瘤及结直肠腺癌组织中呈梯度下降趋势，提示其可能在结直肠腺癌的发生发展过程中发挥重要作用，体外实验证实，PHLPP2可能通过抑制核因子-κB(NF-κB)信号通路中的关键分子IκB 激酶(IKK)来实现其肿瘤抑制功能。此外，Li等[11]报道，PHLPP1及PHLPP2基因的表达水平在结肠癌组织中显著下调。细胞实验表明，PHLPP1及PHLPP2均可直接使结直肠癌细胞内的Raf-1因子脱磷酸化，通过降低Raf-MEK-ERK信号通路活性而抑制结直肠癌细胞上皮间质转化，最终削弱肿瘤细胞的侵袭和迁移能力。动物实验进一步显示，PHLPP1基因敲除小鼠的生存时间明显下降，其体内结直肠腺癌生长速度显著提升。

上述研究结果显示，PHLPP1及PHLPP2是结直肠癌发生发展相关研究中具有潜力的切入点，结直肠癌中PHLPP1及PHLPP2低表达的具体机制随之引起学者们的关注。作为miR-224的靶基因，在结直肠癌细胞内，PHLPP1及PHLPP2的表达明显受到miR-224抑制[12]。在结直肠癌组织内，USP46和PHLPP蛋白表达均显著下调，两者表达水平呈明显正相关。体外研究显示，USP46因子可发挥去泛素化作用而稳定结肠癌细胞内PHLPP的含量，进而增强PHLPP的抑癌功能[13]。Gangula等[14]的研究亦显示，去泛素化酶USP12及其活化亚基WD重复蛋白形成的复合物可显著减弱结直肠癌细胞内PHLPP1的泛素化分解作用，进而增强其抑癌活性。Liu等[15]报道，mTOR可通过mTOR/p70S6K/PHLPP和mTOR/4E-BP-1/PHLPP通路显著增加结肠癌细胞内PHLPP1和PHLPP2的表达，而PHLPP1和PHLPP2又可以通过PHLPP/Akt/mTOR环路反馈性调节mTOR的表达活性。Li等[16]研究显示，在结肠癌细胞内，β-Trcp可显著提升已被酪蛋白激酶1(CK1)和糖原合成激酶3(GSK-3)磷酸化的PHLPP1蛋白的泛素化分解速度，进而下调结肠癌细胞内PHLPP1的表达水平。PHLPP的异常表达还可能与缺氧引起的结直肠癌化学治疗耐受相关，有研究报道，经过缺氧诱导，结肠癌细胞内的PHLPP1及PHLPP2表达明显下调，其具体机制尚不明确，但研究显示通过下调低氧诱导因子-1α(HIF-1α)、TSC2和4@E-BP-1等基因的表达，可部分补救缺氧引起的PHLPP丢失[17]。

作为潜在的治疗靶点，部分研究已致力于寻找相关药物，以期通过强化PHLPP的抑癌功能达到治疗结直肠癌的目的。Johnson等[18]研究发现，中药提取成分姜黄素可以有效抑制结直肠细胞的体外增殖活性，其生物学机制很可能是通过升高细胞内PHLPP的表达水平来抑制Akt的磷酸化活化，最终通过一系列级联反应达到抑制肿瘤细胞生长的目的。

2.2PHLPP与其他消化系统肿瘤

除了结直肠癌，PHLPP还可以在胃癌、胰腺癌及肝细胞癌等消化系统肿瘤中发挥其生物学活性。Wang等[19]研究发现，PHLPP1蛋白在正常胃黏膜组织、胃癌组织及癌组织转移性淋巴结中的表达阳性率分别为96.7%、56.9%和38.8%，PHLPP1阳性患者的总生存时间及无复发生存时间明显较PHLPP1阴性患者长。Gao等[20]在细胞水平进一步研究了PHLPP1在胃癌中的调节通路，发现SGT1因子可显著降低胃癌细胞中PHLPP1蛋白的含量，进而通过过度激活Akt信号通路调节胃癌细胞的生物学功能。Nitsche等[21]研究显示，PHLPP1的表达水平越高，胰腺导管腺癌患者的长期生存率越高，细胞实验表明高表达的PHLPP1能有效抑制胰腺癌细胞增殖，促进胰腺癌细胞凋亡，进一步证实PHLPP1具有抑制胰腺癌发生发展的生物学活性。Hou等[22]发现，肿瘤抑制因子FKBP5可显著抑制胰腺癌细胞的增殖能力，同时增强胰腺癌细胞对化学治疗药物吉西他滨的敏感性，这些生物学功能很大程度上是通过增强PHLPP对Akt的去磷酸化作用而实现的。肝细胞癌相关研究显示，由于促癌基因miR-331-3p的负性调节作用，PHLPP在肝癌细胞内显著下调，进而增强肝癌细胞的增殖及侵袭能力[23]。

3总结和展望

作为一类肿瘤抑制性磷酸酶，PHLPP可参与多种消化系统肿瘤的发生发展，是消化系统肿瘤防治研究的重要靶标。随着研究的深入，PHLPP相关的信号通路越来越完善，但仍有许多问题亟待解决。如在各类消化系统肿瘤中，PHLPP的上游调控因子复杂多样，是否存在统一的主控因子？如何靶向激活PHLPP而达到治疗不同消化系统肿瘤的目的？相信通过学者们的不懈努力，PHLPP在消化系统肿瘤的防治方面将具有良好的应用前景。

参考文献

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3Gao T, Brognard J, Newton AC. The phosphatase PHLPP controls the cellular levels of protein kinase C. J Biol Chem, 2008, 283: 6300-6311.

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(本文编辑：周骏)

(收稿日期：2014-11-03)

通信作者：施瑞华，Email: ruihuashi@126.com

基金项目：食管疾病研究创新团队(CXZZ11_0705)

DOI:10.3969/j.issn.1673-534X.2015.06.012