S100A14蛋白在肿瘤发生发展中的研究进展

肖玉综述 李芬，陶泽璋审校

S100蛋白仅存在于脊椎动物中，是具有2个EF手相Ca2+结合位点的低分子量蛋白[1]，因其在100%饱和硫酸铵中的溶解性而得名[2]。迄今为止，已有21～25个S100蛋白家族成员被描述及研究，S100A14(旧称BCMP84、S100A15[3])便是其中的新成员之一。除了S100G参与胞质Ca2+缓冲的Ca2+调节性蛋白外，S100蛋白家族的其他所有成员都是参与细胞增殖等多种功能调控的Ca2+传感性蛋白[4]。

2002年，Pietas等[5]通过消减抑制杂交(SSH)技术分析人类肺癌细胞系H526，首次鉴定了人类S100家族的一个新成员，并将其命名为S100A14。与此同时，还提出了其在正常组织及肿瘤组织之间的差异化表达，为其后S100A14的研究奠定了基础。自2002年至今，关于S100A14的研究主要集中于肿瘤领域，在肺癌、乳腺癌、口腔鳞癌、胃癌、食管癌、胰腺癌、卵巢上皮肿瘤、肝癌、结直肠癌、尿路上皮癌等方面均有所发现，并对其相关机制作出部分深入研究，揭示了S100A14与肿瘤增殖、侵袭、转移及凋亡之间的联系。2019年，S100A14首次在免疫领域被描述，暗示了其在免疫方面的潜在功能。文章就近些年来关于S100A14的相关研究进展进行综述。

1 S100A14 结构与功能

S100A14是S100家族的成员之一，分为4个外显子和3个内含子，总基因组序列为2 165 bp，分子量为11 662 Da，等电点为4.99。其转录的cDNA长度为1 067 bp，编码区预测的蛋白为104个氨基酸。S100A14与S100A13蛋白的同源率较高为68%[5]。经推断，人S100A14及其小鼠同源基因的氨基酸序列包含2个EF手相Ca2+结合域、1个肉豆酰化基序、1个糖基化位点和几个潜在的蛋白激酶磷酸化位点[5]。S100A14在溶液中以同源二聚体的形式存在[6]，该基因定位于人类染色体1q21上[5]，在这个区域内至少有15个其他的S100基因紧密地聚集在一起。据报道，癌细胞系中，S100A14的主要受体已被确定为晚期糖基化终末产物受体(RAGE)[7]，除此之外，其也与Toll样受体4(TRL4)存在相互作用[8]，TRL4可能是其潜在受体之一。

S100蛋白不仅家族成员众多，且功能广泛。在细胞内，S100蛋白通过与酶、细胞骨架亚基、受体、转录因子、核酸等多种靶蛋白相互作用，参与细胞内增殖、分化、凋亡、Ca2+稳态、能量代谢、炎性反应、迁移及侵袭等方面的调控。一些S100蛋白被分泌或释放，并通过激活表面受体、G蛋白偶联受体、清道夫受体等，以自分泌和旁分泌的方式调节细胞功能[4]。当肿瘤细胞释放到细胞外环境中时，S100蛋白通过吸引炎性细胞参与肿瘤微环境的形成。S100A14作为S100蛋白家族新成员，目前研究主要集中于其对肿瘤增殖、侵袭、转移与凋亡的影响。在不同的肿瘤组织中，S100A14的表达有明显差异，并且发挥了不同甚至完全相反的作用。S100A14可能作为一种抑癌因子影响p53通路[9]，调节基质金属蛋白酶MMP1和MMP9的表达[3]。然而，近期研究表明S100A14可能在肿瘤细胞中发挥双重作用[10]，在表达野生型p53的细胞中，它作为p53的负调控因子，可能会降低p53蛋白的稳定性，导致MMP2水平的表达增强，进而增加肿瘤细胞的侵袭性;然而，在表达突变型p53的肿瘤细胞中，S100A14降低了MMP2水平，从而降低了侵袭性。除此之外，有研究表明，S100A14与肝癌及乳腺癌的干细胞样特性有关[11-12]，为其对肿瘤转移的机制研究提供另一种思路。

S100A14在免疫方面的功能尚不明确。Colón等[13]研究表明，S100A14在具有高危注射行为且未被HIV感染的人群中高表达，提示S100A14可能在免疫系统中发挥作用。但在免疫领域尚未有进一步研究的证据提供。

2 S100A14与肿瘤的关系

2.1 S100A14在肿瘤中的异常表达 Pietas等[5]使用241个匹配的肿瘤/正常个体样本阵列，测定了S100A14在10种不同人类肿瘤类型和9种肿瘤细胞系中的表达情况并用肿瘤图谱阵列表示。该研究表明，S100A14在卵巢、乳腺、子宫肿瘤组织均有明显的过表达，在肺、前列腺和甲状腺肿瘤中显示S100A14转录水平上调。相比之下，肾、直肠、结肠肿瘤明显表达不足，胃肿瘤表达较少。除此之外，还利用表位标记蛋白发现S100A14在2种人肺癌细胞系(H157/A549)和1种猴子永生化细胞系(COS-7)中定位于细胞质，其中核周为高表达区域。然而，在胰腺导管腺癌(PDAC)细胞系和人PDAC样本中，S100A14则表现出与上皮表型的强相关性[14]。

自2002年后，关于S100A14在肿瘤领域的研究日益增多。不同组织来源的肿瘤可能由于组织特异性,其表达也不同。在膀胱癌、乳腺癌、肝细胞癌、卵巢上皮肿瘤、宫颈癌、浆液性卵巢癌及转移性非小细胞肺癌中，S100A14在癌组织中成表达上调的趋势[15-20]；而在食管癌、口腔鳞癌、小肠腺癌等癌组织中却呈下调趋势[21-22]。

Sapkota等[21]通过RT-PCR分析了27例苏丹患者的口腔鳞癌组织mRNA，结果证实所检测的肿瘤中S100A14基因显著下调。而后，在食管鳞癌(ESCC)中，Chen等[9]在S100A14位点共鉴定出43 A>G、461 G>A、1 493 A>G、1 545 A>T四种单核苷酸多态性。在吸烟者中，与具有2个S100A14 461G等位基因的个体相比，具有至少1个S100A14 461A等位基因(AA或GA基因型) 的个体S100A14的表达降低，同时发生食管鳞癌的风险更高。然而，与GG基因型相比，S100A14 rs11548103 GA/AA变异的人群食管鳞癌发生风险显著降低[23]。S100A14 425 G >A基因变异的存在与胃癌的低分化表型和不良预后有关[24]。通过免疫组化染色，王岩等[25]发现S100A14在子宫内膜异位症相关性卵巢癌中的阳性率高达87.8%，显著高于对照组。KLF4低表达和S100A14高表达可能参与了卵巢子宫内膜异位症恶变。这些研究说明基因型的差异可影响S100A14的表达水平，并有可能影响患者预后。

2.2 S100A14与肿瘤患者的临床预后 试验证明，S100A14及HER2的表达水平与乳腺癌患者的无转移生存时间呈负相关[26]，其下调与食管鳞癌的去分化及临床分期有显著相关性[27]。S100A14表达水平是肝细胞癌患者总生存期(OS)的重要独立预后因素，其过表达是上皮性卵巢癌患者总生存期的独立预后危险因子[17]。对三阴性乳腺癌患者无病生存期和总生存期的调查分析发现，S100A14蛋白表达水平高的肿瘤患者预后较差[28]。KCNN4和S100A14的双基因标记可预测卵巢浆液性癌的复发[29]。众多研究表明，S100A14的表达水平与肿瘤的临床或病理分级存在相关性，然而在不同肿瘤中，其相关性并不一致。McKiernan等[15]对165例新发乳腺癌患者分析发现，S100A14高表达的乳腺癌患者总体生存时间更短，临床预后更差。S100A14高表达与肺腺癌患者的总生存期和进展后生存期显著相关，预测预后不良[30]。赵海月[31]研究表明，无论是蛋白或mRNA水平,KCNN4和S100A14表达增高与满意肿瘤细胞减灭术后的浆液性卵巢癌患者的复发增高显著相关。相反的是，S100A14的缺失或低表达亦与小肠腺癌的临床高分期相关[22]。这种异质性或许会为后续临床应用带来一定的困难。

3 S100A14在肿瘤发生中的作用及机制

3.1 S100A14在肿瘤发生中的相关机制

3.1.1 S100A14在肿瘤中扮演的角色：S100A14在不同类型肿瘤的发生相关机制中扮演着不同的角色,如在肝细胞癌、乳腺癌和食管鳞癌中促进肿瘤发生、发展[16-27,32], 而在口腔鳞状细胞癌中却扮演着抑制肿瘤的角色[3]。

S100A14具体如何参与进肿瘤的发生发展，目前尚无统一定论，有待进一步研究证明。

3.1.2 S100A14的作用机制及相关通路研究： 有关于S100A14作用机制的研究并不集中。Chen等[9]的研究支持了S100A14可能在p53通路中发挥抑癌作用的观点。该团队还在后续的研究中证明S100A14蛋白通过p53依赖性转录调控影响基质金属蛋白酶2(MMP2)的表达和功能，并参与细胞侵袭[10]。由此可见，S100A14可能是p53的下游基因。Sapkota等[3]在19例口腔鳞癌中发现MMP1和MMP9的mRNA表达水平与S100A14呈负相关，证明了S100A14通过调节MMP1和MMP9的表达和活性参与调控口腔鳞状细胞癌的细胞侵袭能力。S100A14调控HER2磷酸化和信号转导，并通过HER2转导或激活PI3K/AKT、Ras/Raf/MEK/MAPK等致癌信号通路，并刺激细胞生长[26]。此外，S100A14的过表达和敲除使得细胞中S100A16蛋白的表达也发生相应的上调和下调[33]，该过程拟通过转录后调控实现。S100A14与S100A16之间的单向调控关系也为它们之间的相互作用提供了证据。在12-O-十四烷酰佛波醋酸酯-13(TPA)的刺激下，Krüppel样转录因子4 (KLF4)激活了S100A14的启动子，使其表达上调，进而提高乳腺癌细胞的运动能力[32]。SOX2通过绑定S100A14信使RNA的3′-UTR区域使得S100A14的表达增强[34]。低剂量的细胞外S100A14通过激活ERK1/2、MAPK和NFκB信号通路，促进KYSE180细胞的增殖和存活[7]。同时，该研究还证明了S100A14与RAGE的相互作用。在胰腺癌细胞中，S100A14随着神经胶质瘤相关癌基因1(Gli1)的敲低而下调。已有研究表明S100A4可通过Gli1信号通路发挥作用[35]，而S100A14能否影响Gli1信号通路尚待进一步研究。过表达S100A14增加了宫颈癌细胞中N-cadherin和Vimentin的表达，降低了E-cadherin的表达[18]；也通过PI3K/ AKT通路促进了卵巢上皮癌细胞增殖，肿瘤发生、迁移和侵袭[17]。另外，在肿瘤耐药方面，其表达升高与铂基类化疗药物耐药性的产生相关[19]。

综上，S100A14与p53、基质金属蛋白酶(1、2、9)、HER2、S100A16蛋白、KLF4、SOX2等可产生相互影响；有可能通过PI3K/AKT、Ras/Raf/MEK/ MAPK、ERK1/2、MAPK和NF-κB等信号通路参与肿瘤的发生发展过程。

3.2 S100A14在肿瘤转移和侵袭中的作用 肿瘤细胞的迁移及侵袭能力是肿瘤重要的生物学特征,与患者预后有明显相关性。当肿瘤患者发生转移会使病情迅速恶化, 各种治疗方法均收效甚微。实验发现逆转录病毒载体介导的S100A14过表达导致口腔鳞癌来源的CaLH3和H357细胞系的侵袭电位显著降低[3]，S100A14可通过G1期阻滞来抑制口腔癌细胞的增殖[36]，还可诱导胃癌细胞的分化并抑制细胞的转移。Sry相关的HMG盒基因2(SOX2)蛋白促进S100A14的表达并抑制尿路上皮癌细胞的增殖及运动能力[34]。S100A14能够降低基质金属蛋白酶1(MMP1)和9(MMP9)的表达[3]。基质金属蛋白酶 (matrix metalloproteinase, MMPs)是一类降解细胞外基质多种成分的蛋白酶，在肿瘤转移过程中有重要的作用。在高转移性肿瘤中，MMP2及MMP9的高表达可降解Ⅳ型胶原蛋白而促进肿瘤的侵袭和转移[37]。S100A14作用于基质金属蛋白酶，从而具有抑制肿瘤侵袭性的能力。上述结果中，S100A14发挥了抑癌基因的作用，然而相当一部分实验证据表明，S100A14可促进肿瘤的侵袭和转移。例如，S100A14表达量的上调可增加乳腺癌细胞的运动能力[32]，促进肝癌细胞在体外和体内的增殖、侵袭和转移[16]，还可与RAGE结合并在不同剂量下促进细胞增殖或触发细胞凋亡[7]。S100A14的过表达可促进卵巢上皮肿瘤和肺腺癌的增殖、迁移及侵袭能力[17, 38]；增加人宫颈癌细胞G2/M期的比例从而促进增殖、迁移和侵袭[18]。S100A14也可作为上皮间质转化(EMT)的中介因子。

4 S100A14在免疫反应中的保护作用

近年来，研究者们对S100A14在肿瘤领域所发挥的功能进行了较为详细地讨论，而于免疫方面却鲜有报道。Colón等[13]发现，在共用注射针头吸食毒品的人群中，有一部分血清HIV阴性的特殊人群血清中S100A14高表达。进一步研究表明，S100A14通过TRL4受体促进单核细胞分泌肿瘤坏死因子α(TNF-α)，从而激活自然杀伤细胞(NK细胞)。S100A14具有维持NK细胞活化的能力。

5 S100A14的研究展望

S100蛋白家族的成员众多，近些年来对S100蛋白的研究也较为广泛。其中多数既能于胞内表达，又可分泌至胞外，功能涵盖多个方面，但有关S100A14蛋白的研究内容却并不丰富，结论不一。

近几年，S100A14蛋白的研究仍然主要集中于肿瘤的增殖、侵袭及转移方面，其中有关食管鳞癌的相关研究内容相对较多，而其他肿瘤则并不集中。尤其在机制方面，由于研究方向较为散乱，故尚未形成明确的作用体系。因此对于S100A14在肿瘤组织内异常表达的深层机制亟待更为全面和透彻了解,在肿瘤的增殖、侵袭及转移方面的作用仍需要提供更多更为丰富的证据支持。除此之外，在肿瘤领域的其他方面——如S100A14与S100家族成员之间的联合作用，S100A14与肿瘤干细胞样特性的关系，S100A14与肿瘤耐药性及抗辐射性之间的关联、S100A14的细胞外生物学功能研究等，仍需要进一步探求。有研究表明，糖尿病合并冠脉病变组血清S100A14水平显著高于单纯糖尿病组，且随冠脉病变支数的增多,血清S100A14水平也逐渐升高[39]。这为探讨S100A14与慢性病的关系提供了思路。S100A14在结构方面虽然涉及文章不多，但对其结构的解析较为彻底。未来，其结构差异(如单核苷酸多态性等)所导致功能差异的相关研究的出现有助于进一步认识和了解S100A14蛋白的功能。另外，最近有研究发现S100A14在免疫方面发挥作用，其在免疫领域的潜在能力仍需要探索，这有可能成为未来S100A14研究的新方向。

综上所知，S100A14在多种肿瘤中异常表达，通过与某些蛋白或因子的相互作用，激活PI3K/AKT、ERK1/2、MAPK和NF-κB等信号通路参与肿瘤的侵袭、转移、增殖和凋亡过程。 RAGE或TRL4是其潜在受体，p53为其下游基因。多个研究表明S100A14的差异表达也许是肿瘤发生、发展的一个普遍机制, 这为肿瘤的分子调控及预测患者预后提供了新思路。未来，将机制转化为临床，希望可以发现更多潜在的针对S100A14的靶向抗肿瘤药物, 提高肿瘤患者的生存时间及生活质量。