Livin蛋白生物学特性及在肿瘤表达中的研究进展

杨立军　郑文武　周安传　苏晓哲　吴亚东　李珅

050051　河北省石家庄市第一医院泌尿外科



·综述与讲座·

Livin蛋白生物学特性及在肿瘤表达中的研究进展

杨立军郑文武周安传苏晓哲吴亚东李珅

050051河北省石家庄市第一医院泌尿外科

【摘要】Livin具有明显的抗细胞凋亡作用，因此对其生物学特性进行研究有重要意义。本文对Livin基因及蛋白结构、细胞和组织分布、抗细胞凋亡的作用和机制进行阐述，同时对Livin在黑色素瘤、肺癌、绒毛膜细胞癌、消化系统恶性肿瘤、膀胱移行细胞癌的关系进行阐述，为临床指导治疗、判断预后提供理论依据。

【关键词】Livin蛋白；生物学；肿瘤

凋亡抑制蛋白(IAP)是一类内源性抑制因子，其过度表达引起凋亡不足，与肿瘤发生密切相关。鉴于Livin具有明显的抗细胞凋亡作用,人们开始关注其与肿瘤发生的关系。有学者采用Northernblot或RT-PCR方法,证实LivinmRN在人多种类型的肿瘤细胞系中高表达,包括黑色素瘤(MeWo, A375, G361, SK Mel29),淋巴瘤(Ramos, Raji)、大肠癌(HT29, HT29MTX),前列腺癌(PC3, DU145),白血病(K562, HL60, Jurkat, MOLT4)及头颈部肉瘤(HeLa)等[1-3]。有文献报道以Livin基因为靶点的RNAi技术也可以有效的特异性阻断内源性Livin基因的表达，使得caspase-3活化，明显增强各种促凋亡因素(如阿霉素、紫外线照射、TNF-α)导致的细胞凋亡率[4]。用Livin基因的反义核酸和Smac肽反向调节Livin基因的抗凋亡活性也收到明显的效果，包括促进化疗药物的促凋亡作用[2,3]。近年来, Livin基因在膀胱移行细胞癌的诊断治疗及预后方面的研究日益深入，本文就其蛋白生物学特性及与肿瘤，尤其是膀胱移行细胞癌关系做一综述。

1Livin蛋白概述

1.1Livin基因及蛋白结构Livin是由 4个不同的实验小组采用IAP同源序列(BIR或RING)寻找的方法,分别从人类基因组cDNA文库中克隆得到[1]。Kasof 等[2]将该基因命名为Livin。Lin等[3]由人胎肾cDNA文库中分离到该基因,故将其称为KIAP(kidneyIAP );Vucic等[5]因发现该基因在人黑色素瘤细胞中表达较高,所以称之为ML-IAP(melanoma IAP);Ashhab等[6]发现了该基因存在2个剪接变异体,分别命名为Livinα和Livinβ，我们将其统称为Livin。Livin基因位于人染色体20q13.3,全长4.6 kb,包含7个外显子。基因转录产物mRNA长1.4 kb,这与Livin全长cDNA大小一致。此外还发现存在长约2.2 kb、2.8 kb 和4.0 kb的转录子,这可能与mRNA3′端非翻译区多腺苷酸化或存在未剪接加工成熟的前体RNA有关。Livin蛋白N端仅包含一个BIR结构,C端含一个RING环指结构。Livinα和Livinβ分别由298和280个氨基酸组成,二者相差的18个氨基酸由介于BIR和RING结构之间的第6外显子5′端54 bp的基因序列编码。Livin氨基酸残基C124,C127,H44及C151与锌原子结合，以稳定整个重叠结构。Livinα和Livinβ蛋白分子量分别为39 000和37 000[2,3,5,6]。

1.2Livin的细胞和组织分布Kasof等[2]用含有Livin基因的质粒转染HeLa细胞并检测其表达产物，发现细胞核与胞浆内同时成纤维细丝样染色，由此可知Livin同时呈丝状表达与胞质和胞核。Hariu等[7]用免疫组织化学染色检测肺癌细胞显示Livin蛋白在胞核和胞浆内均有显色。Vuvic等[8]通过研究乳腺癌细胞发现，Livin C末端RING结构与细胞内微丝结构结合，主要定位在细胞质中，而不在纺锤体上。而Ka和Hunt对不同时期的胎盘、滋养层细胞和绒毛膜癌细胞系以免疫组织化学法染色，阳性染色仅位于胞核。目前，Livin在细胞内的定位尚无定论。Livin在正常成人较高表达的组织有心、肺、脾、卵巢、胎盘及胎儿的脑、肾组织，而在表皮、淋巴、胎儿的心脏中低表达。两种亚型的组织分布不同，Livinα主要表达于脑、骨骼肌及外周血淋巴细胞，Livinβ主要表达于胎儿的心、胸腺以及成人和胎儿的肾[6]，Livin在正常组织中的表达分布仍需进一步研究。

2Livin抗细胞凋亡作用和机制

2.1抗死亡受体介导的细胞凋亡作用Vucic等[5]将Livin基因转染乳腺癌MCF7细胞,证实转染细胞对Fas, TNFR1(tumor necrosis factor receptor 1),DR4(death receptor 4)及DR5介导的细胞凋亡具有显著的抑制作用。Kasof等[2]将Livin基因转染HeLa细胞,结果显示转染细胞可有效阻断由FADD (Fasasociatedproteinwithdeathdomain),Bax,RIP,RIP3及DR6诱导的细胞凋亡，在Jurkat人T淋巴细胞株中,Livin可明显抑制由TNFα及抗CD95抗体诱导的细胞凋亡,其抗细胞凋亡作用强于Bcl-2[6]。另有研究表明BIR结构的完整在Livin抗细胞凋亡中发挥重要作用[2,5]。

2.2抗线粒体介导的细胞凋亡作用星状孢子素(Staurosporine,STS)是一种蛋白激酶C(PKC)抑制剂,可诱导线粒体释放细胞色素C,后者可进一步激活细胞凋亡的下游通路。Livinα对STS诱导的Jurkat细胞凋亡表现出一定的抑制作用,但作用弱于Bcl-2;而Livinβ则无此作用,显示了Livinα和Livinβ的抗细胞凋亡作用存在不同[6]。抗化疗药物介导的细胞凋亡作用:许多化疗药物可引起细胞DNA的损伤而诱导细胞凋亡。转染Livin基因的MCF7细胞可有效对抗阿霉素,4TBP4(4 terttiarybutyiphenol)诱导的细胞凋亡[5]。Livinβ可明显抑制依托泊苷(etoposide)诱导的Jurkat细胞凋亡[6]。

2.3抑制Caspase途径Livin可与激活形式的Caspase3和Caspase7结合,并抑制其生物活性。Livin还可与未加工的或断裂形式存在的Caspase9结合,抑制由Apaf1(apoptosis protein activating factor 1),细胞色素C及dATP诱导的Caspase9激活作用。Livin与Cspase的结合抑制作用具有高度的特异性和亲和性,这有赖于其BIR结构域的完整,BIR结构域内单个氨基酸的突变即可影响Livin与Caspase的结合并使Livin抗细胞凋亡作用明显降低甚至完全丧失[2,5]。

2.4激活TAK1/JNK1信号传导途径Livinβ可激活MAP(mitogen activated protern)激酶JNK1和JNK2,而Livin对JNK1的激活作用远远强于JNK2,并且是Livin对抗TNFα和ICE介导的细胞凋亡作用的一条重要途径。JNK蛋白家族可直接由MKK4/MKK7激活,但Livin对JNK1的激活并不依赖于MKK4/MKK7信号途径,而是通过TAB1/TAK1途径实现。TAK1是一上游MAP3激酶,在TGFβ1的刺激下可激活JNK1。TAB1是TAK1的共反应子(coactivator),TAB1本身对于JNK1无激活作用,但可促进TAK1介导的JNK1激活作用。Livinβ可与TAB1结合,并进一步激活TAK1[9]。此外,SMAC(second mitochondrial activator of caspases)及活性肽片段可与Livin的BIR结构域特异性结合,抑制Livin与caspase的结合及其抗细胞凋亡作用。因此存在着由SMAC介导的对Livin抗细胞凋亡作用的负性凋节机制[10]。

3Livin在肿瘤表达的相关研究

多种肿瘤细胞中Livin呈现阳性表达，其中黑色素瘤细胞系(G36，和SK-Mel29)中表达水平最高，提示该基因可能在肿瘤的发生和发展中起着重要作用。

3.2肺癌Vucic等[8]用Northern blotting检测到Livin在肺癌中呈现阳性表达。Tanabe等[13]对非小细胞肺癌和非肺癌组织进行检测发现，前者Livin阳性表达率显著高于后者(76.3% vs 6.7%，P<0.05)。Hariu等[7]以类似方法检测肺腺癌、鳞瘤、大细胞癌的阳性率分别为75%、70%、100%，认为Livin表达于大多数肺癌组织，与肿瘤的组织类型无关。鳞癌和腺癌的阳性染色均与组织中T细胞的诱导效应呈正相关。在化疗药物耐受的肺癌细胞中Livin蛋白表达水平较高，提示Livin可能作为肿瘤的标记物和肿瘤免疫的靶向。孙建国等[14]对非小细胞肺癌进行异构体检测发现Livinβ表达显著低于Livinα(P<0.05)。放化治疗后组织中Livin表达阳性率显著升高(43.5%)。在腺癌尤为明显，推断在化疗药物和放射线诱导癌细胞凋亡的同时，癌细胞合成表达抗凋亡的因子从而发生凋亡耐受，可能是临床上肺腺癌发生耐药的机制之一。术前已有转移的肿瘤组织Livin表达率(33.3%)高于未发生转移者，但因样本量偏少差异不显著。结果显示，凋亡抑制蛋白Livin在NSCLC表达，尤其是在肺腺癌患者中表达较高，不仅可作为肺腺癌的分子标志物，还有助于肺癌的诊断和组织分型。

3.3绒毛膜细胞癌Ka等[15]对早晚期妊娠胎盘通

过免疫印迹法进行检测，发现无Livin表达，可能与胎盘中含量低或检测方法不敏感所致。免疫组织化学染色得到与阴性对照明显不同的阳性表达，且仅仅表达于胞核。免疫活性蛋白在绒毛的细胞滋养细胞、间质细胞、合体滋养层的胞核内均可检测到，以后者为最低。Livin在绒毛膜癌细胞中含量比在正常滋养层细胞中更为丰富。认为Livin和其他抗凋亡因子一样，保证了绒毛膜滋养层细胞有丝分裂得以完整进行，在滋养层细胞的增殖中起了重要作用。

3.4消化系恶性肿瘤Livin在消化系肿瘤患者高表达，与人消化系肿瘤的发生存在一定关系。Westem blotting研究显示，Livin在胰腺癌AsPC-1株和结肠癌HT-29的表达最强，与GAPDH对照组中mRNA含量之比分别为0.78, 0.42。在胰腺癌细胞MIAPaCa-2和BxPC-3,胃癌细胞MKN-1以及结肠癌细胞LSI180和SW620中无表达。另外，对35例病理确诊的胃肠癌患者的血清ELISA检测Livin抗体，17例呈阳性反应，阳性率为47%。15例胃癌患者中6例血清(7例Ⅲ期中4例，2例Ⅳ期中1例，复发胃癌1例)与Livin蛋白有反应。胃癌、结肠癌、胰腺癌和肝癌细胞Livin mRNA均过度表达，以胃肠癌检出率相对较高(47%)，甚至高于抗survivin(40%)。与抗survivin抗体缺少相关性，表明对抗体Livin的检测可以用作癌症的检出，Livin可作为一种新型的癌抗原。除了上述恶性肿瘤外。Livin在多数肿瘤中均有表达。

3.5Livin在膀胱移行细胞癌中的表达与关系Gazzaniga等[16]研究发现正常旁肤组织无Livin基因表达，而肿瘤组织中Livinα表达阳性率为23%，但无β亚型表达。统计分析证实Livinα表达强度与肿瘤的分期、级别及转移程度均无关。Livinα表达阳性的患者术后肿瘤平均复发时间(3.5个月)远少于livinα表达阴性的患者(27.2个月)，复发间隔时间差异有统计学意义(P<0.0001)，提示Livinα表达是早期浅表膀肤癌预后不良的标志，可作为膀肤癌复发的监测指标。Livinα在膀肤癌的复发早期时表达，推测Livinα与其他抗凋亡因子共同在化疗诱导凋亡的耐受机制中发挥作用，但由于阳性例数不多，尚不足以断定该基因在肿瘤中的表达可干扰化疗药物诱导的细胞凋亡。国内何远桥等[17]研究发现Livin在正常膀胱组织无表达，而在膀胱移行细胞癌中表达率为85.2%，二者表达率差异有统计学意义(P<0.01),Livin的表达和膀胱移行细胞癌的病理分级、临床分期、是否复发无明显相关(P>0.05)。Livin在BTCC中高表达，提示Livin可通过抑制细胞凋亡，对BTCC的发生发展起重要作用;Livin在膀胱癌中有望成为一种有效、敏感的肿瘤标志物，并为BTCC的基因治疗提供新的方向。有文献报道对非浸润性膀胱癌患者的Livin、suivivin、Bclx及Bcl-2/BAX表达进行测定，并观察与复发的关系研究，发现Livin与非浸润性膀胱癌的进展有关，Livin与肿瘤的复发关系密切，可作为膀胱癌复发的早期监测指标[2]。

参考文献

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16Gazzaniga P,Gtadilone A,Giuliani L,et al.Expression and prognostic significance of LIVIN, SURVIVIN and other apoptosis related genes in the progression of super ficial bladder cancer.Ann Oncol,2003,14:85-90.

17何远桥，曾甫清，鞠文.凋亡抑制因子Livin在膀胱移行细胞癌组织中的表达及意义.临床泌尿外科杂志,2006，21：458-460.

(收稿日期：2015-09-09)

【中图分类号】R 73

【文献标识码】A

【文章编号】1002-7386(2016)03-0935-03

doi:10.3969/j.issn.1002-7386.2016.06.046