HPIP蛋白结构功能及在恶性肿瘤发生发展中的研究进展

150081 哈尔滨医科大学附属肿瘤医院



HPIP蛋白结构功能及在恶性肿瘤发生发展中的研究进展

王榆平综述陈秀玮审校

150081 哈尔滨医科大学附属肿瘤医院

关键词：HPIP/PBXIP1蛋白；结构功能；恶性肿瘤

HPIP蛋白是近期发现的人类蛋白，在2000年，有学者首次以PBX1为诱饵,利用酵母双杂交技术从胎儿肝脏cDNA文库中提取得到HPIP蛋白[1],2012年中国学者周蕾等从人类乳腺文库中以雌激素受体β(ERβ)AF2结构为诱饵，筛选出HPIP蛋白[2]。近期国内外研究证实HPIP蛋白在人类恶性肿瘤组织中有超表达，如乳腺癌、肝癌、胃癌、口腔癌、结直肠癌，而且在肿瘤的发生、迁移、浸润、扩散等中起着重要作用。

1HPIP/PBXIP1蛋白结构与功能

HPIP蛋白的全长是由cDNA编码的731个氨基酸组成，是核质穿梭蛋白，主要位于细胞质、细胞膜中，少量位于细胞核[1],HPIP蛋白最初确定为PBX1相互作用蛋白，后来也确定为TBK1(雌激素激活激酶)相互作用蛋白[3]。在HPIP蛋白结构N端富含亮氨酸区(氨基酸190～218)，研究发现长春新碱可以通过裂解其微管蛋白从而破坏其结构，在C端结构域(氨基酸443～731)存在出核转运活动，而研究表明CRM1(出核转运蛋白1)抑制剂来普霉素B可以抑制其活动，CMR1很可能是HPIP蛋白出核转运的受体[1]。经过分析HPIP蛋白氨基酸序列中存在2个公认的核定位信号(在氨基酸160和489)，HPIP蛋白在早期造血前体中表达[1]，其参与器官的形成和肿瘤发生[4]。HPIP蛋白是在原始人类造血干/祖细胞CD34+中高表达，而在分化成熟的CD34+细胞中表达甚微。另外在CD34+细胞和K562细胞中HPIP蛋白的高表达能增强P13K(磷脂酰肌醇激酶)/AKT(蛋白激酶)通路的激活，HPIP蛋白在红细胞系以转录因子GATA1和CTCF为靶子，通过调节P13K/AKT通路在红系分化中起着重要作用，HPIP蛋白的表达在响应于红细胞分化信号如DMSO和促红细胞生成素诱导白血病K562细胞，红细胞系特异性转录因子GATA-1结合到HPIP蛋白启动子和HPIP蛋白转录激活依赖CCCTC结合因子(CTCF)[4]。研究发现Pbx1可以与它的原癌基因衍生物E2A-Pbx1共同结合于DNA的模序ATCAATCAA序列，而HPIP蛋白可通过与PBX的相互作用从而抑制E2A-PBX1的转录激活，同时抑制PBX1/Hox(同源框蛋白)复合体转录成DNA[1]。因此，HPIP具有能调节造血干细胞正常生长分化过程，抑制白血病发生的作用[5]。HPIP蛋白表达于各种白血病细胞株HL60、K562细胞、U-937细胞和人脐血CD34+细胞中及造血器官骨髓、脾脏、扁桃体、淋巴结中[4]。美国的研究小组揭示了HPIP蛋白能够磷酸化AKT和MAPK(丝裂原激活的蛋白激酶)，并与雌激素受体a以及微管相互作用，提示它在雌激素受体信号通路中具有重要作用[6-7]。应用P13K特异性抑制剂Y-294002，导致在HPIP表达CD34+细胞的增殖数减少和K562细胞的分化降低。慢性病毒介导人类CD34+细胞中HPIP的过表达，能增强体外造血集落形成，然而敲除HPIP蛋白导致造血集落的减少，红细胞增殖数明显高于HPIP高表达的细胞[1]。

2HPIP/PBXIP1蛋白与恶性肿瘤

2.1HPIP/PBXIP1蛋白与口腔癌

据研究报道：在口腔上皮前期病变和口腔鳞癌组织样本中，HPIP蛋白的表达明显增加，在体外分析显示，HPIP蛋白抑制鳞状上皮细胞癌抗原9细胞系(SCC9)的分化和增殖，同时抑制角质形成细胞系(NHEK)的碳酸脂质的迁移[8]。但是HPIP蛋白对角质形成细胞系的分化没有显著的作用，在正常口腔黏膜中，HPIP蛋白明显定位于基底层和棘层，而在颗粒层和角化层几乎没有发现。在炎症浸润细胞中，HPIP蛋白的表达呈阳性[9]。在口腔鳞状细胞癌前病变组织中HPIP蛋白表达阳性细胞的数量明显高于Ki-67表达阳性的细胞数量，HPIP蛋白表达阳性细胞所在的区域被认为是上皮细胞结构受到明显干扰，HPIP蛋白促进口腔鳞状细胞癌的侵袭与其抑制正常碳酸脂膜的迁移有直接的关系，提示HPIP蛋白可能应用于口腔癌抗癌疗法的潜在靶标[8]。

2.2HPIP/PBXIP1蛋白与乳腺癌

HPIP蛋白在人类乳腺浸润性导管癌中高表达，采用免疫印迹法分析原发性乳腺癌组织与其周围正常乳腺组织中HPIP蛋白的表达水平，发现乳腺癌患者癌组织与其正常组织相比，HPIP蛋白的表达水平显著升高；分析MDA-MB231细胞系提示HPIP蛋白在细胞表面区域以一个点状的方式表达，就像FA点和黏着蛋白、桩蛋白、斑联蛋白、FAK(粘着斑激酶)等共存，HPIP蛋白与FAK和HPIP蛋白与钙粘附蛋白2分子间的相互作用，并通过FA动态调节肿瘤细胞的粘附和迁移。HPIP通过促进FAK的磷酸化即磷酸化粘着癍激酶(Y397)直接作用于和激活FAK是HPIP蛋白介导肿瘤细胞迁移的重要途径。HPIP蛋白在MCF7细胞系的Y397点的异位表达增加FAK的磷酸化，跨越HPIP蛋白的583-731段氨基酸区域是参与FAK的活化的重要结构区域，HPIP蛋白的缺失突变体失去激活FAK的能力[10]。HPIP蛋白的表达与乳腺癌患者的病理分型及预后有着密切关联，HPIP蛋白高表达估计患者预后差，与肿瘤的进展性分期呈正相关[10]。通过实验，我们确定HPIP蛋白在乳腺癌中存在几种关键的调节作用机制：①HPIP蛋白聚集在FA点，它调节FA的转化和迁移；②在FA点，HPIP蛋白与FA的复合体相互作用,FA复合体包含FAK的羟基端结构，激活并依赖FAK调节肿瘤细胞的迁移；③通过分解FA复合体来调节FAs。HPIP蛋白通过活化丝裂原活化蛋白激酶介导的磷酸化来激活钙蛋白酶2，确保了踝蛋白抗体水解；④钙蛋白酶2结构框架通过HPIP导致HPIP蛋白质水解，从而抑制FAK的激活和降低FA分解信号[10]。MDM2依赖HPIP蛋白降低乳腺癌细胞雌激素激活激酶TBK1的磷酸化作用，且确定HPIP蛋白为一种新型的p53转录靶标[3]。最近研究显示，在乳腺癌中HPIP蛋白通过激活PI3K/AKT和Src/MAP激酶通路来参与乳腺癌细胞增殖、迁移和锚着非依赖性增长[11]。HPIP蛋白与ERβAF2结构域相互作用，HPIP蛋白能降低雌激素受体的转录活性，但是能增强ERβ的转录活性在雌激素受体抑制剂存在的情况下，所以HPIP蛋白通过影响ERβ信号传导在乳腺癌的发生、发展中发挥至关重要的作用[2]。

2.3HPIP/PBXIP1蛋白与肝癌

本实验患者肝癌细胞HPIP蛋白高表达，并且确定HPIP蛋白是通过激活G2/M点，来调节肝癌细胞增殖。HPIP蛋白能促进人肝癌细胞系锚着依赖性和锚着非依赖性生长，HPIP蛋白的531-631段氨基酸区域对肝癌细胞的生长起重要调节作用[12]。HPIP蛋白促进肝癌细胞增殖，同时激活G2/M细胞周期，并且伴随着细胞周期蛋白B1的显著增加，细胞周期蛋白B1和GADD45a是HPIP蛋白激活G2/M点所必备的，剔除细胞周期蛋白B1或GADD45a都能抑制HPIP激活G2/M点[12]，细胞周期蛋白B1高表达的肿瘤患者生存期明显短于细胞周期蛋白B1低表达的肿瘤患者[13]。HPIP蛋白过表达，M期细胞的比例显著增加，而HPIP蛋白剔除降低了M期的细胞，结果显示肝癌中HPIP蛋白的激活在G2-M过渡期，在体内或体外肝癌细胞中敲除HPIP蛋白能抑制癌细胞等生长，表明其可能成为肝癌基因治疗的有效靶点[12]。有研究表明，miR-148A微小RNA,通过靶向降低HPIP蛋白的表达，能降低肝癌细胞的生长、浸润和转移[14]。

2.4HPIP/PBXIP1蛋白与胃癌

本实验选取手术治疗的胃癌患者的组织标本及部分临床资料，术前均未接受放化疗或生物治疗等干预治疗，采用免疫组化方法检测HPIP蛋白在胃癌及癌旁组织中的表达水平，结果发现HPIP蛋白在胃癌组织中存在着不同程度的表达，其阳性表达主要表达于胃癌细胞的胞质，HPIP蛋白表达阳性胃癌患者的临床及病理信息通过多因素分析，发现HPIP蛋白的表达和患者性别、年龄、肿瘤大小没有相关性，但与胃癌组织类型、分化程度及是否有淋巴结转移有一定的关联性。胃腺癌组织中HPIP蛋白表达高于印戒细胞癌组织、低分化胃癌组织中的表达高于高-中分化胃癌组织，淋巴结转移阳性的患者HPIP蛋白 阳性表达率显著高于淋巴结转移阴性患者。细胞学实验表明HPIP蛋白在BGC823、SGC7901中有表达，在MGC803、MKN28 中无表达,发现过量表达HPIP蛋白的细胞生长明显高于正常组，敲低组则生长减慢[15]。HPIP蛋白在胃癌的发生发展过程中起着重要的作用，是一种具有潜在价值的胃癌分子标志物，有可能作为胃癌早期发现检测指标和基因治疗的候选靶向[15]。

2.5HPIP/PBXIP1蛋白与结直肠癌

应用免疫组化实验方法对人类大肠肿瘤组织和大肠非肿瘤组织中HPIP蛋白的表达进行研究，表明HPIP蛋白主要分布在细胞质，在结直肠癌中HPIP蛋白的表达显著上调；癌组织中HPIP高表达的患者的无病生存期和总生存期明显短于癌组织中HPIP蛋白表达低的患者，表明HPIP可以预测结直肠癌患者的临床结果及预后。在结直肠癌细胞锚性依赖性生长HPIP蛋白研究，所有表达内源性HPIP蛋白7个结直肠癌细胞系(Lovo，CACO2，HT-29，LS174，SW480，HCT-8，和HCT-116)中，HCT-8细胞系表示HPIP在最高水平，HCT-116细胞系表达HPIP在最低水平，SW480细胞系表达HPIP在中等水平[16]。本实验采用细胞计数分析方法研究表明，HPIP蛋白通过激活G1/S期和G2/M期的转化来促进结直肠癌细胞的增殖，还发现HPIP蛋白表达的显著增加能促进细胞周期蛋白A和细胞周期蛋白D1的激活，HPIP蛋白通过泛素-蛋白酶体调节细胞周期蛋白B1的稳定性。HPIP蛋白促进肿瘤作用细胞迁移和侵袭，通过激活MAPK/ERK1/2和PI3K/AKT通路途径来促进结直肠肿瘤细胞的增殖、迁移和间质转换[16]。HPIP蛋白抑制结直肠癌细胞的凋亡，BCL2是HPIP调节细胞凋亡的关键。用LY294002或PD98059来治疗结直肠癌是通过阻断AKT和ERK1/2的磷酸化，大大缓解HPIP来调节结直肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力，并影响细胞周期中的周期蛋白D1、细胞周期蛋白A和细胞周期蛋白B1的表达以及黏附蛋白和钙粘附分子调节间质转化,活化的MAPK和AKT增强结直肠肿瘤细胞HPIP蛋白调节增殖、迁移和间质转化[16]。

综上所述，HPIP蛋白在人类多种恶性肿瘤中表达阳性，并且与癌组织的病理类型及临床分期有着密切的关系，以及患者癌组织中HPIP蛋白的表达程度与患者的预后有着密切的关系，虽然HPIP蛋白在口腔癌、乳腺癌，肝癌、胃癌、大肠癌等中发现并研究，但还有其他领域尚未对HPIP蛋白进行研究。

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(编辑：甘艳)

(收稿日期2015-06-05修回日期 2015-09-22)

文章编号：1001-5930(2016)04-0688-03

中图分类号：R730.23

文献标识码：B

DOI：10.3969/j.issn.1001-5930.2016.04.054

通信作者：陈秀玮

基金项目：黑龙江省自然科学基金项目(编号：H201336)