细胞周期检测点激酶l研究进展

郑林峰，倪型灏（浙江省肿瘤医院，浙江 杭州310022）

细胞周期检测点激酶l研究进展

郑林峰，倪型灏
（浙江省肿瘤医院，浙江 杭州310022）

本文结合国内外相关文献，分析细胞周期检测点激酶1（Chk1）的结构、功能、生物学机制和在人类肿瘤发生、发展中的作用，总结Chk1抑制剂在肿瘤治疗中的应用现状，为今后治疗肿瘤和抑制肿瘤发生提供新的思路。

细胞周期检测点激酶1；肿瘤；抑制剂

真核细胞中的遗传物质常常持续遭受着各种损害。这些损害可能来自机体内源性的复制应激反应，也可能来自一些外部因素，如活性氧、紫外线、电离辐射和化学试剂。它们在细胞内引起了DNA损伤反应（DDR），并导致基因组发生不同的改变，如DNA突变、DNA单/双链断裂、碱基缺失、转移、融合等［1］。在应答DNA损伤反应的过程中，存在着一系列复杂的修复通路，直接介导受损DNA的检测和修复，细胞周期检测点激酶1（Chk1）在此过程中起到重要的调节作用。近年来，Chk1已成为国内外学者研究的热点，已有研究表明Chk1的表达紊乱可能与多种恶性肿瘤发生发展、浸润转移、预后及肿瘤耐药等有密切关系。本文就Chk1的研究近况作一综述。

1　Chk1的结构与功能

人类的Chk1基因发现于染色体11q24，目前已知的转录变异体有7种，分子量为54 kD，包含13个外显子，cDNA全长1891bp，由476个氨基酸组成的丝氨酸/苏氨酸激酶蛋白作为编码蛋白，包括一个N-末端激酶结构域，一个可变连接区，一个SQ/TQ区以及一个C-末端的抑制性结构域。N端催化底物磷酸化的激酶区域，C端接受磷酸化调节的丝氨酸/谷氨酰胺区［2］。

作为生物进化过程中非常保守的蛋白激酶，Chk1最早发现于裂殖酵母中，在人体和多种生物的组织及细胞的胞浆和胞核中均可表达，但发挥作用的主要场所位于细胞核内。在DNA损伤引起的细胞周期检测点调节中，Chk1起着关键的作用，并且参与染色体及纺锤体的装配，也是与染色质结构稳定性相关的结构活性酶，在DNA损伤修复完成后，细胞周期重新启动中也起到重要作用。Chk1一般不影响体细胞的正常生长，但Chk1基因的突变影响DNA的损伤修复，如可能导致DNA复制不完全和细胞凋亡等［3］。

2　Chk1对细胞周期的调控作用

完整的细胞周期检测点包括感受器、信号传导通路和效应器。目前对DNA损伤应答反应在最初反应过程中是如何激活细胞周期检测点的机制研究尚不确切，但多数研究表明，毛细血管扩张性共济失调突变基因（ATM）和ATM/Rad3相关蛋白基因（ATR）作为最重要的感受器，在检测到DNA损伤后，通过中介因子将信号传导至整个通路的核心-Chk1。在这个过程中，稳定表达的Chk1蛋白会引起一系列的级联效应，如细胞周期的阻滞、错配修复系统的活化以及修复后细胞周期的恢复［4-5］。在信号的传递过程中，ATR-Chk1-Cdc25反应通路是细胞应对离子辐射和复制压力的最主要通路。发生DNA损伤后，尤其是存在DNA双链断裂（DSBs）时，细胞在识别DNA损伤的信号后激活ATR，在信号下行传导的同时磷酸化Chk1上的多个丝氨酸位点，后者在被激活后继而磷酸化Cdc25，加速Cdc25的泛素化降解，最终使细胞周期停滞。多数时候ATR作为主要感受器将信号传递给Chk1，但也有研究发现ATM亦可以通过磷酸化Chk1的Ser317位点激活整个信号通路［6］。目前的研究证实Chk1在被活化后，通过激活DNA损伤检查点、DNA复制检查点或纺锤体组装检查点，可以使细胞周期分别停滞在G1/S期、S期和G2/M期这三个不同的时期，而不仅只固定于一个时期［7-9］。

正常表达的Chk1确保了在整个细胞分裂过程中DNA复制的稳定性和完整性。如果Chk1的表达发生改变，携带错误基因的子代细胞可能会越过检测位点继续生长增殖，增加细胞发生恶性转化的概率［10］。

3　Chk1与肿瘤的关系

肿瘤发生的主要原因就是在细胞生长过程中，在体内外各种DNA损伤因素的作用，致使染色体DNA的缺失、重排、碱基修饰等多种形式的异常，而这种基因组异常的逐渐累积最终导致肿瘤的发生［11］。也就是说，维护基因组发生缺陷的机制导致染色体的畸变，而这种畸变的累积最终可导致肿瘤的发生，这种机制包括细胞周期检测点路径和DNA修复路径。Chk1是一个重要的周期检测点中调节蛋白，其蛋白的稳定表达有利于维护DNA损伤修复和细胞周期检测点调节，以保证细胞基因组的完整和稳定［12］。从其功能上看，Chk1可视为一个肿瘤抑制因子，当Chk1基因失活后，Chk1表现就会呈现出单倍体剂量不足，本应停止增殖或生理性凋亡的细胞不停地进入细胞周期，使得DNA损伤在复制中逐渐积累，从而导致细胞的恶性增殖［13］。研究发现，正常细胞中Chk1的表达较低，但在某些恶性肿瘤中却存在着高表达［14］。Chk1的过度表达可能是导致人类胃癌、肺癌、结肠癌、膀胱癌、宫颈癌及卵巢癌等癌症发生的重要机制之一［15-20］。然而，也有研究发现Chk1缺失可能是乳腺癌和一些癌症的早期分子生物学事件［21］。有学者发现Chk1突变是由于单个腺苷酸的插入或缺失所致，这种突变与肿瘤高度的微卫星不稳定性有关［22］。近来发现在小细胞肺癌细胞中有一种较短的Chk1，这种较短的Chk1缺乏Ⅺ亚结构中的32个氨基酸，有可能是Chk1罕见的多态性，或者是生殖细胞的突变造成的，提示Chk1不仅与肺部肿瘤的形成有关，而且与肺的发育有关［23］。Yuan等［24］研究发现，抑制Chk1的表达可以降低FLT3-ITD阳性的急性髓性白血病细胞的增殖。Greenow等［25］通过对敲除了Chk1及APC基因的小鼠小肠的研究发现，Chk1的纯合性缺失不能与Wnt信号驱动兼容，且抑制小鼠小肠Wnt信号驱动下肿瘤的发生。相反，Wnt信号驱动背景下Chk1的杂合性缺失会导致DNA损伤的增加，并加快了肿瘤的发生及发展。

3　Chk1抑制剂的研究进展

Chk1表达缺失的肿瘤细胞往往会表现出多重缺陷，如细胞增殖缓慢、细胞周期检测点的停滞反应消失和对DNA损伤剂的敏感性增加等［26-27］。通过解除Chk1对细胞周期检测点的阻滞作用进而促使肿瘤细胞凋亡，这一机制成为了目前肿瘤研究的新热点，同时也是众多学者寻找潜在的Chk1抑制剂的研究基础。不仅可以通过应用Chk1抑制剂联合化疗或放疗来治疗肿瘤，也可以通过单独使用Chk1抑制剂终止肿瘤细胞的增殖。Chk1抑制剂与DNA损伤试剂联用可使DNA损伤试剂对肿瘤细胞具有选择性，解除受损的裸p53癌细胞的G2期和S期阻滞，使其继续发育，最终通过有丝分裂突变或细胞凋亡途径诱导其过早死亡。而正常细胞受G2期检测点解除的影响较小，可在G1期检测点借助p53修复损伤DNA［28］。应用Chk1抑制剂解除S期和G2期检测点可提高DNA损伤试剂对癌细胞的灵敏度并提高其选择性。但目前仅有少量关于Chk1抑制剂及Chk1/2双重抑制剂的资料有望进入临床应用，如Sch 900776（MK-8776），AZD7762 和LY2603618还处于临床试验阶段。其他抑制剂如UCN-01、CBP-501和XL-844（EXEL-9844）仅仅进入临床前期评估和临床评估。由于这些抑制剂可抑制参与致癌过程的其他目标如 PDK-1、CDK2、MAPKAPK2、FLT-3、PDGF和KDR等，对正常细胞也有毒性，因此选择性欠佳［29］。由于细胞毒性和具有争议性的给药模式，使得第一代的Chk1抑制剂在临床上的研究进展已经停止［10］。近年来，一系列硫代喹唑啉酮类作为Chk1变构抑制剂已经进行临床应用［30］。这些药物可以增强抗肿瘤活性，取代S期和/或G2期检测点调节的抗代谢和DNA损伤性药物，包括吉西他滨、伊立替康（SN-38），顺铂，多烯紫杉醇等，并且这些药物在p53基因缺陷的结肠癌、乳腺癌、前列腺癌和白血病等肿瘤中作用明显［31-32］。过去的观点认为，Chk1抑制剂只在与化疗或放疗联合时才会发挥抗癌效应，但Wang等［33］发现通过人工激活Chk1就足以杀死癌细胞，这使Chk1抑制剂单剂治疗肿瘤成为可能。目前已有SAR020106、CCT-244747、S-024、S-144、D-501036、V-158411和LY2606368等Chk1抑制剂单剂抗肿瘤的研究报道，唯独LY2606368有待进入Ⅲ期临床试验［29］。

4　小结与展望

综上所述，Chk1可激活并导致细胞周期阻滞引起DNA损伤修复，以此维持细胞基因组的稳定性和完整性，然而其过度表达可能是一些恶性肿瘤发生、发展的重要机制之一。因此，通过动物模型和肿瘤高危人群DNA损伤反应来探讨和深入研究Chk1及其抑制剂，为今后治疗肿瘤和抑制肿瘤发生提供了新的思路，同时在肿瘤靶向特异性治疗新技术及新药物的开发方面有广阔的应用前景。

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