Pim-3蛋白和Bcl-2蛋白生物学特性及在恶性肿瘤中的相关性研究进展

李昕睿 综述 杨敏 审校

遵义医科大学附属医院血液内科，贵州 遵义 563003

临床研究表明，原癌基因的突变、易位与扩增激活使得癌基因具有转化为致癌的潜能。Pim-3蛋白激酶经磷酸化的方式实现对特异性底物的磷酸化，对于细胞生长、增殖、凋亡具有关键性作用，其表达水平过高影响着肿瘤发生。Bcl-2蛋白具有抗凋亡的作用，对肿瘤的发生发展起着重要的作用。本文通过分析Pim-3蛋白与Bcl-2蛋白在恶性肿瘤中的相关性，为临床诊疗、预后分析等提供新的思路。

1 Pim-3与恶性肿瘤

Pim激酶家族最早在进行Moloney小鼠白血病病毒(moloney murine leukemia virus，MMLV)的前病毒整合过程中发现，后被证实Pim激酶家族是一组钙/钙调蛋白调节激酶(calcium/calmodulin-regulatede kinase，CAMP)家族。Moloney小鼠白血病病毒(Pim)家族的原癌基因与肿瘤进展和细胞凋亡调控有关。Pim家族的前病毒整合位点是一组由Pim-1、Pim-2和Pim-3组成的同源丝氨酸/苏氨酸激酶，它们都有一个共同的ATP锚活化位点，并在结构序例有高度的相似性。其最初被认为是Moloney小鼠白血病病毒感染中的亲病毒克隆位点，在细胞过程和细胞信号通路中起着至关重要的作用[1]。Pim-3的首次出现是在鼠嗜铬细胞瘤PC12细胞中作为去极化诱导基因KID-1，后被证实其与pim-1和pim-2序列的高度一致，因此被命名为pim-3。Pim-3在细胞增殖、分化、凋亡等重要的细胞进程中发挥着重要的调控作用，其表达也受多种条件的调控，如相关的生长因子和细胞因子[2]。目前，人们普遍认为Pim-3的生物学效应主要有以下几个方面：(1)通过磷酸化使Bad蛋白失活，传递生存信号；(2)影响细胞周期进程；(3)调控蛋白质的合成；(4)调节Myc转录活性[3]。

有实验研究表明，Pim激酶过度表达可影响细胞周期的进程和细胞的生长，而若敲除Pim激酶则二者均可出现延迟。Pim激酶作为重要调控因子参与了人类多种恶性肿瘤的发生发展。相关报道显示，Pim-3在肝癌[4]、弥漫大B细胞性淋巴瘤[5]、肉瘤[6]、肝癌[7]、直肠癌[8]、胃腺癌[9]、食管癌[10]等相关癌症及癌前病变中均有高阳性率，所以它可能是肿瘤发病的重要因素[11]。Pim激酶家族在血液系统恶性肿瘤中也存在过度表达，如弥漫性大B细胞淋巴瘤(DLBCL)、多发性骨髓瘤、白血病等[12-13]。由于这些原因，近年来不同亚型的Pim激酶已被认为是晚期癌症个体化治疗的临床生物标志物和潜在的治疗靶点[14]。

2 Bcl-2与恶性肿瘤

Bcl-2(B-cell lymphoma2)蛋白是Bcl-2蛋白家族的成员，也是最早发现的细胞凋亡调节蛋白之一[15]。Bcl-2蛋白家族分为两大类：一类为抗凋亡蛋白；另一类为促凋亡蛋白。Bcl-2家族成员的多肽链中，都至少含有一个与Bcl-2同源的保守的螺旋结构域(BHl-BH4)。其中在抗凋亡蛋白中，大多数只含有BH1、BH2这两个结构域，仅有少数是含有全部的四个结构域(BH1、BH2、BH3、BH4)；在促凋亡蛋白中，大部分不含有BH4结构域，全部的抗凋亡蛋白均含有BH3结构域。在多种肿瘤细胞中，Bcl-2家族抗凋亡成员的表达出现上调，而促凋亡成员的表达常下调。Bcl-2基因通过t(14；18)染色体异位的断点区域被发现的一种原癌基因，位于染色体18q21.33上。而t(14；18)染色体异位是人类B细胞淋巴瘤，特别是滤泡性淋巴瘤(FL)中常见的一种染色体异常[16]。

Bcl-2蛋白在细胞凋亡的调控中起到重要作用。Bcl-2蛋白多位于细胞中的线粒体内膜、核膜及胞浆内质网膜上,其具有稳定线粒体膜通透性的作用，通过调控Bax蛋白，进而可以抑制CytC的释放，抑制了caspase-9和caspase-3的活性，从而抑制细胞凋亡[17]。

研究发现，Bcl-2的表达和调控对肿瘤的发生发展有较大的影响[18]。近年来，Bcl-2在多种肿瘤细胞中高表达的报道不断增多。许多的人类恶性肿瘤如乳腺癌[19]、宫颈癌[20]、神经母细胞瘤[21]、胶质瘤[22]、黑色素瘤[23]、肺癌[24]、鳞状细胞癌[25]、胃癌[26]、消化道肿瘤[27]、淋巴瘤[28]等，都存在着Bcl-2的过度表达，且高表达的Bcl-2可抑制细胞凋亡，增强细胞的侵袭和迁移能力，进而导致恶性肿瘤的发生发展。然而，在一些细胞类型中，Bcl-2高表达并不是诱导侵袭的充分条件，还需和其他分子或其他条件，才能共同促进细胞迁移和侵袭，例如在神经母细胞瘤中，Bcl-2与N-Myc存在共表达[29]；在肝细胞癌中，Bcl-2与Twist-1共表达[30]，从而促进细胞迁移和侵袭。

Bcl-2也与一些恶性肿瘤的预后相关。侯振江等[31]研究表明，Bcl-2蛋白对提示食管癌的预后有一定价值。LEAHY等[32]的相关研究结果显示，在结肠癌中Bcl-2阳性率与肿瘤分化程度呈负相关。BACHMANN等[33]发现，Bcl-2(-938CC)基因型可作为淋巴结阴性的乳腺癌病人死亡的一个独立危险因素。此外，在乳腺癌中，Bcl-2的表达也与患者的预后呈正相关[34]。段永涛等[35]的相关研究提示，Bcl-2有可能是诱发急性髓性白血病的因素之一。在初发的AML中，Bcl-2mRNA的表达量高于健康成年人；治疗缓解后其表达量低于初诊患者；复发时，表达量又升高，提示在AML中，当Bcl-2呈高表达时，往往可提示疾病进展程度。

Bcl-2/IgH基因异常是人类淋巴瘤患者最常见的异常染色体。Bcl-2基因在大多数非霍奇金淋巴瘤中广泛表达[36]。Bcl-2异常表达影响着非霍奇金淋巴瘤的发生发展。有研究表明，Bcl-2表达情况也与非霍奇金淋巴瘤的恶性程度相关。低度恶性非霍奇金淋巴瘤中的Bcl-2表达要高于中高度恶性非霍奇金淋巴瘤。进而Bcl-2可作为提示非霍奇金淋巴瘤预后不良的独立的生物学指标[37]。

3 Pim-3与Bcl-2在不同细胞中的生物学效应

在相关报道中，Pim激酶可以通过影响Bcl-2家族发挥抗凋亡作用，Bcl-2家族通过调控促凋亡蛋白Bad和Bax和抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xl影响细胞凋亡。目前已有报道，在人肾上皮细胞HEK293细胞中，已确定3个残基(Ser112、Ser136和Ser155)为Pim激酶家族在体内影响Bcl-2家族主要的磷酸化位点[38]。Pim-3对Ser112特异性最低，对Ser136和Ser155磷酸化效果最好。Pim-3在体外也能磷酸化Bad中的其他位点，包括体内另一个潜在的位点Ser170[38]。Pim-3磷酸化Ser155上的Bad可以阻止Bad与抗凋亡蛋白Bcl-xl结合[39]。

相关研究表明，在小鼠的肝组织中，增加Pim-3的表达，肝癌的发病率会提高，并且其磷酸化位点与Bcl-2家族有关。Pim-3的高表达后增加了Ser112处Bad磷酸化的数量，而Pim-3 shRNA下调则减少了Ser112处的Bad磷酸化[40]。ZAN等[41]的研究表明，在急性肾衰小鼠肝组织中，miR124的过表达可以使得Pim-3和Bcl-2的表达降低；miR124下调会导致肝细胞中Pim-3和Bcl-2升高。

4 Pim-3蛋白与Bcl-2蛋白在恶性肿瘤中的相关性

Pim-3已被证明与Bcl-2在相关恶性肿瘤中存在协同作用。LI等[42]在人胰腺癌细胞系中发现，Pim-3可以抑制Bad并维持Bcl-xl的表达，从而抑制人胰腺癌细胞凋亡。以往的研究也表明，Pim-3在结肠癌中异常表达，通过磷酸化Bad蛋白，可阻断Bad介导的凋亡信号，并可通过调节Bcl-2家族蛋白的功能来抑制线粒体凋亡途径[43]。王琛等[44]的研究表明，在食管鳞癌中，pim-3基因表达的下调能明显上调P21和Bax基因的表达,同时下调Bcl-2的表达。徐珂佳等[45]发现，在食管癌的小鼠模型中，予以三氧化二砷抑制食管癌后出现了Pim-3与Bcl-2同时受到抑制，考虑有可能是三氧化二砷通过抑制了Pim-3使Bcl-2表达降低，促进肿瘤细胞凋亡。GUO等[46]在肝癌细胞系HepG2/5-FU和Bel7402/5-FU发现，Pim-3可以通过抑制Bcl-2、Bcl-xl的表达和Bad的磷酸化来促进顺铂诱导的细胞凋亡。

5 结语

细胞的翻译和转录是由不同的激酶家族调控的，在细胞过程和细胞信号通路中起着至关重要的作用。Pim-3蛋白与Bcl-2蛋白是都是重要的抗凋亡蛋白，参与多种生物学过程，包括细胞增殖、细胞分化和凋亡，与肿瘤的发生、进展、预后等。近年来，Bcl-2作为重要的分子标志物，在评估非霍奇金淋巴瘤患者预后状况中具有较高的判断价值。Pim-3的生物学功能尚未完全清楚，但已发现该基因在多种恶性肿瘤中过表达。在一部分恶性肿瘤中，Pim-3蛋白与Bcl-2蛋白存在协同作用，共同影响细胞的凋亡，且与肿瘤的恶性程度有所关联。在非霍奇金淋巴瘤中，Bcl-2已经被认为是一个临床生物标志物和潜在的治疗靶点并且可提示预后不良，但是其与Pim-3的关联性研究较少。随着研究的逐步深入，在非霍奇金淋巴瘤中Pim-3有可能成为新的个体化治疗的临床生物标志物和潜在的治疗靶点，为非霍奇金淋巴瘤的诊疗以及判断预后提供新的角度。