TRAP1与恶性肿瘤的关系及研究进展

袁 萌 综述 李晓莉 审校

TRAP1与恶性肿瘤的关系及研究进展

袁 萌 综述 李晓莉 审校

肿瘤坏死因子受体相关蛋白(Tumor necrosis factor receptor-associated protein 1，TRAP1)，又称HSP75，是热休克蛋白90(HSP90)的分子伴侣蛋白，可在多种人类恶性肿瘤细胞中表达。TRAP1参与机体细胞凋亡、代谢，细胞间黏附、运动、侵袭和转移，并与肿瘤细胞的耐药性相关。最新研究发现，在乳腺癌、结肠癌、卵巢癌等多种肿瘤的发生、发展过程中都可以检测到TRAP1的异常表达。进一步研究证实，TRAP1在肿瘤细胞内能量代谢的调控方面发挥着关键作用，阻断其功能可导致肿瘤细胞的死亡，同时不会影响正常细胞。作为一个新的肿瘤治疗靶点，TRAP1越来越受到人们的关注。

TRAP1；肿瘤；分子机制；治疗靶点

1995年Song等[1]利用酵母双杂交的方法第一次发现并命名肿瘤坏死因子受体相关蛋白(tumor necrosis factor receptor-associated protein 1，TRAP1)。同时这项研究证实，TRAP1在骨骼肌、肝、心、脑、肾等组织细胞，以及肿瘤细胞都有表达，参与多项细胞调节功能。最近研究发现TRAP1蛋白在肝部分切除术后肝再生调控中发挥调控作用，同时也可保护细胞质中线粒体完整性、维持细胞稳态平衡[2-4]。此外，TRAP1可以与调节蛋白结合，包括视网膜母细胞瘤的亲蛋白、亲环素D(CypD)[5]、钙结合蛋白[6]以及蛋白酶体调节颗粒TBP7[7]。本文将对TRAP1蛋白的结构、功能及TRAP1蛋白在多种恶性肿瘤的研究进展做如下综述。

1 TRAP1蛋白的结构

热休克蛋白90(Hsp90)是哺乳动物细胞中重要的分子伴侣蛋白，其家族主要包括包括Hsp90、Grp94和TRAP-1等[8]。人类编码TRAP1的基因定位于染色体16q13上，包括59.561个碱基、18个外显子、14个潜在转录点；TRAP1基因至少存在14种mRNA和6种蛋白产物(TRAP-1，1-6)。TRAP1最主要的转录产物全长2 263 bp，可编码704个氨基酸，分子量为80.110[9]。TRAP1蛋白包含三个主要结构域：N端是含有59个氨基酸的线粒体靶向序列，即ATP酶结构域，其中包含四个ATP结合位点；一个中间域；C端是Hsp90样结构域。在N末端的ATP结合区域，特殊构象的ATP与γ-磷酸基团相结合，进而发挥生理功能[10]。

2 TRAP1蛋白的功能

2.1 TRAP1与线粒体

细胞线粒体能量代谢功能在肿瘤能量代谢中发挥重要作用。TRAP1可以通过调节线粒体功能控制肿瘤细胞的能量代谢，主要表现在：(1)TRAP1的高表达能改变Drp1、Mfn1和Mfn2等融合/分裂相关蛋白的表达水平，分裂蛋白Drp1下调，融合蛋白Mfn1上调，进一步改变线粒体形态，使之更趋向于融合，维持细胞的能量代谢[11]；(2)亲环素D(CypD)是一种基质肽基脯氨酰异构酶，是线粒体膜通透性转换孔的组分之一。线粒体膜通透性转换孔(MPTP)开放是线粒体调亡途径中的重要环节。TRAP1可以通过与亲环素相互作用抑制MPTP的开放，抵抗线粒体介导的细胞凋亡[9]；(3)TRAP1的过表达可降低活性氧的产生、维持线粒体膜电势平衡、保证线粒体完整性。在线粒体内降解TRAP1使其ATP酶活性丧失，可造成ROS大量生成、细胞色素C释放，进一步引起线粒体膜电位丧失、基质肿胀，激活线粒体凋亡途径。用铁离子螯合剂去铁胺(Deferoxamine)处理正常肝细胞，会造成TRAP1表达降低，细胞内ROS生成增加；而维持TRAP1表达水平不变，将会逆转去铁胺对细胞的影响，减少细胞内ROS的量[10]。

2.2 TRAP1与细胞凋亡

TRAP1的升高或降低不仅会影响线粒体的功能，同时可以和细胞中多种蛋白相互结合，诱导细胞周期发生阻滞，抵抗细胞凋亡。主要表现在：(1)PTEN诱导激酶1(PINKl)是定位于线粒体上的一种丝苏氨酸激酶，该基因功能异常可能造成细胞死亡。研究发现PINK1通过和TRAP1相互作用并磷酸化TRAP1进而抑制氧化应激引起的细胞死亡[7]；(2)Ca2+结合蛋白Sorcin是Penta EF基因家族的Ca离子依赖的蛋白相互作用调节因子，Sorcin和TRAP1相互作用可维持Sorcin在线粒体定位，同时维持TRAP1的稳定性，这可能与肿瘤细胞逃避凋亡及多重耐药性相关[10]；(3)TRAP1还可定位于内质网，同蛋白酶调节亚单位TBP7相互作用，如发现细胞内蛋白损坏不能修复，则将其通过泛素化降解[7]。

3 TRAP1与恶性肿瘤

3.1 TRAP1与胃癌

胃癌是世界范围内发病率和死亡率相对较高的恶性肿瘤之一，李莉娜等[12]采用免疫组化检测胃恶性肿瘤组织中TRAP1的表达情况，并分析与临床病理参数的关系，结果显示在恶性肿瘤组织中TRAP1蛋白的表达水平呈明显升高，并与肿瘤病理类型、浸润情况以及患者OS和PFS密不可分，认为TRAP1可能成为胃恶性肿瘤预测预后的一项独立的因素。Han[13]等通过进一步研究发现TRAP1的表达与胃癌的浸润程度、有无淋巴结转移、远处转移以及TNM分期呈正相关；并用PCR分析TRAP1、cyclinB1、cyclinD1、cyclinE、基质金属蛋白酶2(MMP-2)及VEGF在不同胃癌细胞株SGC7901、BGC823、AGS和MGC803中的表达水平，发现其在MGC803胃癌细胞株中的表达水平最高，而在SGC7901胃癌细胞株的表达水平最低。这说明在胃癌细胞系中，TRAP1的表达与cyclinB1、cyclinD1、cyclinE、基质金属蛋白酶2(MMP-2)及VEGF的表达呈正相关，提示TRAP1可能通过介导cyclin B1、cyclin D1等的表达，调节胃癌细胞的恶性生物学行为，为未来胃癌诊断及免疫治疗提供新方向。

3.2 TRAP1与乳腺癌

根据2012中国肿瘤登记年报显示，我国近20年来乳腺癌发病率和死亡率持续增长，且其发病趋势日益年轻化[14]。Zhang[15]等通过对比正常乳腺上皮细胞和乳腺肿瘤组织中TRAP1的表达情况，证实TRAP1的表达水平与乳腺肿瘤的分级、淋巴结转移及远处转移呈正相关。进一步研究发现：过表达TRAP1的MDA-MB-231乳腺肿瘤细胞基础有氧呼吸速率升高、极限呼吸速率升高，干扰TRAP1表达的MCF-7乳腺肿瘤细胞基础有氧呼吸速率降低、极限呼吸速率降低。这说明敲除TRAP1基因可以抑制线粒体有氧呼吸，影响肿瘤细胞能量代谢，调控肿瘤恶性生物学行为。Francesca等[16]敲除紫杉醇耐药的乳腺癌细胞中TRAP1基因或使用TRAP1抑制剂(GTPP)，可以显著增加乳腺癌细胞对紫杉醇的敏感性，相反，TRAP1转染的乳腺癌细胞可以避免紫杉醇诱导的细胞凋亡。说明TRAP1过度表达可增加乳腺癌的紫杉醇耐药性。进一步研究其机制发现这可能与TRAP1调控内质网应激反应，促进抗药蛋白合成有关。综合二者结论推断TRAP1是与线粒体密切相关的潜在治疗靶点，同时为克服乳腺癌的化疗耐药性提供新思路。

3.3 TRAP1与前列腺癌

据调查结果显示，近几年我国男性前列腺癌发病率有上升趋势[17]。Leav等[18]对40例前列腺癌病理样本进行研究，证实TRAP1在前列腺癌中呈现高表达；进一步通过建立前列腺癌小鼠模型研究发现：以TRAP1/Hsp90通路为作用靶点的新型线粒体特异性Hsp90家族抑制剂(GA mitochondrial matrix inhibitors，Gamitrinibs)，可以快速靶向杀灭雄激素依赖和非依赖前列腺癌细胞，而对正常的前列腺上皮细胞BPH-1无杀伤作用。周亮等[19]采用ELISA检测前列腺癌患者血浆中TRAP1的表达情况，发现前列腺增生症及志愿者TRAPl蛋白的血浆浓度明显低于前列腺癌患者。进一步检测TRAP1在前列腺癌及癌旁组织中表达情况，观察到在正常对照组织中TRAP1表达情况远远低于前列腺癌组织，且与前列腺癌的病理学类型、临床分期及预后密不可分。以上结果显示TRAP1抑制剂有望为前列腺癌提供新的治疗手段，作为其预后指标。

3.4 TRAP1与卵巢癌

卵巢癌症状隐蔽，不易发现，寻求合适的早期筛查指标是必须的[20]。Aust等[21]采用免疫组化方法检测208例卵巢癌组织中TRAP1的表达，发现肿瘤组织中TRAP1的表达明显上调。随后敲除卵巢癌细胞中的TRAP1基因，卵巢细胞的侵袭力明显减弱。Ma等[22]研究发现TRAP1高表达的卵巢癌患者的PFS和OS均较差。Lv等[23]再次验证TRAP1在卵巢癌细胞表达上调，同时指出低表达的TRAP1患者比高表达TRAP1的患者表现出明显的生存优势，TRAP1有望成为卵巢癌患者的独立预后检测指标。卵巢癌的化疗主要是以铂类为基础联合其他药物的一线化疗，Matteo等[24]通过对比卵巢癌铂类耐药细胞及卵巢癌细胞中TRAP1的表达水平发现TRAP1在铂类耐药细胞中呈现高表达，具体耐药机制可能与内质网应激反应合成抗药蛋白有关。从以上研究成果不难看出TRAP1蛋白可作为卵巢癌的早期筛查指标、铂类耐药的治疗靶点。

3.5 TRAP1与结肠癌

结肠癌恶性程度高，预后差。如果发生转移，5年生存率仅为15%[25]。Gao等[26]通过对96例结肠癌标本研究发现：TRAP1在结肠癌细胞中呈现高表达，尤其在转移的结肠癌组织标本中，TRAP1的表达甚高。下调其表达可降低癌细胞在体内、体外的增殖能力，抑制肿瘤的侵袭和转移，同时通过促进线粒体分裂、抑制肿瘤细胞能量代谢、诱导肿瘤细胞凋亡。此外，Lettini[27]研究证实60%耐药的直肠癌细胞系中TRAP1的表达增高，进一步建立结肠癌小鼠模型证实TRAP1高表达的结肠癌细胞对治疗结肠癌常用的化疗药物5-氟尿嘧啶、奥沙利铂、伊立替康表现为耐药性。BRAF基因突变与结肠癌发生发展密切相关，Condelli等[28]研究发现，在结肠癌中，TRAP1参与调控BRAF蛋白的合成，而不影响它的稳定性；下调TRAP1可诱导PI3K-Akt-PTEN信号通路衰减，阻滞细胞有丝分裂进程，抑制肿瘤细胞增殖。进一步通过建立小鼠模型发现BRAF抑制剂能够同时抑制TRAP1丝氨酸磷酸化，恢复结肠癌耐药细胞的药物敏感性。综上所述，TRAP1的表达情况有助于我们了解结肠癌的淋巴结转移情况、预后情况及药物敏感性。

3.6 TRAP1与神经胶质母细胞瘤

多形性胶质母细胞瘤(GBM)致死率高，目前的治疗手段包括肿瘤细胞减灭术、放疗、替莫唑胺化疗[29]等。Ostrom等[30]分析236例脑胶质瘤中TRAP1的表达，发现肿瘤直径大、伴发转移或分期晚的脑胶质瘤中TRAP1表达增加；且TRAP1高表达的神经胶质瘤患者死亡风险高。替莫唑胺化疗联合放疗治疗多形性胶质母细胞瘤的5年生存率仅为9.8%，化疗耐药成为我们面临的一大挑战；Wu等[31]验证了TRAP1在胶质母细胞瘤组织的表达明显高于正常脑组织；干扰TRAP1，可诱导G2/M期阻滞，导致Akt磷酸化活性降低，诱导有丝分裂失败，明显减少GBM的细胞增殖和迁移；在胶质瘤的小鼠模型中，使用重组腺病毒导入TRAP1基因，可以降低胶质瘤对替莫唑胺的敏感度，减少化疗导致的肿瘤细胞死亡。相反干扰TRAP1替莫唑胺化疗可发挥最大药物效应，提示TRAP1抑制剂有望成为胶质瘤细胞替莫唑胺化疗的增敏剂。这些发现为多形性胶质母细胞瘤的预防和治疗打开新的视野。

3.7 TRAP-1与食管癌

食管癌的发病与人们饮食习惯相关，具有明显的地域性差异。Tian等[32]利用RNA干扰降低TRAP1在食管癌细胞系中的表达后，瘤细胞增生和体内移植瘤生长均被明显抑制。Ou等[33]研究发现TRAP1在食管癌组织中的表达明显高于正常组织，且TRAP1高表达与食管癌淋巴结转移的风险增加、不良预后有关。进一步通过研究TRAP1可以激活STAT3/MMP2通路，介导cyclin B1、cyclin D1等的表达，促进肿瘤细胞增殖；TRAP1高表达的食管癌细胞中，能够降低ROS的产生及线粒体去极化，同时促进抗凋亡蛋白Bcl-XL、Bcl-w和Mcl-1等的表达量升高，抑制细胞凋亡。说明TRAP1可以作为食管癌患者的独立预后因子，靶向抑制TRAP1的表达可以为食管癌治疗提供新策略。

3.8 TRAP1与其他肿瘤

Lee等[34]通过免疫组化方法研究Hsp90不同亚型在肺癌组织中的表达水平，结果发现TRAP1和GRP94在肺癌的表达率明显高于Hsp90α和Hsp90β，TRAP1在肺癌组织的进一步研究有待探索。Si等[35]通过电镜下观察TRAP1主要表达于肾细胞癌胞浆的线粒体上，少数表达于胞内其他部位，且与肾癌患者淋巴结转移、临床分期显著相关。Giuseppe等[36]分析TRAP1在86例甲状腺癌组织中的表达发现，随着甲状腺肿瘤恶性程度的增高，TRAP1的表达水平明显升高，且在放射碘难治性甲状腺癌中TRAP1的表达较高，这说明TRAP1的缺失在一定程度上可以加强甲状腺癌碘治疗的敏感性，并对治疗具有一定指导意义。

4 小结与展望

TRAP1蛋白在多种肿瘤细胞中都处于高表达状态，可以通过特异性检测肿瘤细胞中TRAP1蛋白含量来评估肿瘤的生存状态及肿瘤患者的预后。此外，TRAP1蛋白与卵巢癌、乳腺癌、结肠癌的耐药性相关，是否与其他肿瘤耐药性相关需要进一步探索。揭示TRAP1的生物学特性和调控机制，深入解读TRAP1在调控线粒体功能方面的作用，并为TRAP1或其通路抑制剂的靶向药物开发及临床研究奠定科研基础，具有十分重大意义，也必将成为今后研究的热点方向。

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(收稿：2016-11-27)

Research progress of the relationship between TRAP1 and malignant tumor

YUANMeng，LIXiaoli

Department of Internal Medicine，Harbin Medical University Cancer Hospital，Harbin 150081，China

Tumor necrosis factor receptor-associated protein 1(TRAP1)，also known as HSP75，is a molecular chaperone protein of heat shock protein 90(HSP90)which can be expressed in a variety of human malignant tumor cells.TRAP1 is involved in cell apoptosis，metabolism，intercellular adhesion，movement，invasion and metastasis，and is associated with tumor cell resistance.The latest studies have demonstrated that abnormal expression of TRAP1 was found in the development process of breast cancer，colon cancer，ovarian cancer and other tumors.Further studies have confirmed that TRAP1 plays a key role in the regulation of energy metabolism in tumor cells，by blocking its function can lead to the death of tumor cells，and will not affect the normal cells.As a new target for tumor therapy，TRAP1 is receiving more and more attention.

TRAP1；Tumor；Molecular mechanism；Therapeutic target

哈尔滨医科大学附属肿瘤医院内科(哈尔滨 150081)

袁萌，女，(1990-)，硕士研究生，从事呼吸系统肿瘤、胃肠道肿瘤及乳腺肿瘤的化疗及靶向治疗的研究。

李晓莉，E-mail：lilx4088@sina.com

R73

A

10.11904/j.issn.1002-3070.2017.04.016