核糖体蛋白如何影响肿瘤的发生发展及治疗

田飞 ，武云

（1.内蒙古医科大学，内蒙古 呼和浩特；2.包头市中心医院，内蒙古 包头）

近些年来，随着人们生活方式的与周围生存环境的改变，恶性肿瘤的发病率呈递增趋势，但随着最新的靶向药物与免疫药物应用于临床，恶性肿瘤患者的生存期与生存质量得到一定的提高，但治愈率仍较低，目前的针对恶性肿瘤仍缺乏一些对肿瘤早期诊断敏感的标记物及特异性靶点的抗肿瘤药物。近年来，随着技术手段的进步和科学研究的深入，核糖体蛋白（ribosomal，RP）在肿瘤早期诊断与肿瘤发生发展中的作用越来越多地被人们发现，对于RP在肿瘤诊断与发生发展中的作用的探索成为科学领域的一大热点。核糖体蛋白质（ribosomal protein，RP）是一种广泛存在的RNA结合蛋白，既往认为RP的功能仅仅是与核糖体RNA（rRNA）共同参与蛋白质的合成。近些年来发现组成核糖体的RP有80多种。RP在进化过程中高度保守，其氨基酸序列在几乎所有哺乳动物中均相同，在原核细菌、真菌和酵母菌中也极其相似。RP根据来源的大小亚基分别被命名为RPL和RPS，在蛋白质合成过程中起重要作用。例如，对rRNA进行折叠，使其形成能行使功能的三维结构；调整核糖体的空间构象，使其与RNA结合进行蛋白质合成等等。近年来，随着对核糖体研究的深入，越来越多的研究发现核糖体蛋白的异常表达或者突变对癌症的发生发展具有重要的调节作用。核糖体蛋白的基因突变、表达异常或蛋白修饰异常都会引起核糖体和/或核糖体蛋白的功能变化，进而导致诸如肿瘤等疾病的发生。肿瘤细胞的一个最显著特点就是过度增殖，而核糖体主要是参与蛋白合成，在肿瘤细胞的快速生长中需要更高效的核糖体翻译机制。肿瘤的发生发展常伴有基因组的不稳定性而导致编码核糖体蛋白的基因改变，肿瘤周边区域的乏氧和营养不足，治疗所使用的化学药物和放疗都有可能影响到核糖体的合成，核糖体蛋白的失衡或者功能障碍会导致肿瘤的发生发展。

核糖体蛋白在肿瘤发生发展的作用：一部分游离RP（ribosomal protein），如RPL11和RPL5可以通过抑制癌蛋白c-Myc的表达发挥抑癌基因的作用[1-4]。反之，一些RPL36A在肝细胞癌中高表达，促进细胞增殖，并参与化疗耐药[5-6]。一些RP的改变可以导致相应核糖体大小亚基其他RP的结合改变而危及整个肿瘤细胞的生存。临床上，核糖体蛋白家族在肿瘤组织和肿瘤周围组织中呈现明显的差异表达，提示RP家族与肿瘤细胞之间有着内在联系。RP除了在肿瘤组织和癌旁组织中检测外，也可以在体液，血液和排泄物中检测，如粪便中RPS27L水平与癌组织中呈正相关[7]，可以作为早期诊断的潜在指标。治疗前后粪便中的RPL19水平联合血清CEA水平可以判断结直肠癌患者的预后[8-9]，然而相关血清等体液或者排泄物中RP蛋白在宫颈癌中的表达与疗效评价缺乏报道。

近年来多项研究指出核糖体蛋白表达水平在恶性肿瘤组织及其血浆中与周边正常组织及血浆中，存在差异表达，并且与肿瘤的临床分期及病理分级存在相关性，使RP可能成为肿瘤诊断，治疗及评价预后的潜在指标。多项研究发现核糖体蛋白L6（RPL6）相比与正常癌旁组织，在前列腺癌中高表达，并且与肿瘤恶性程度直接相关,有望成为前列腺癌辅助诊断及预后评估的重要手段[10]。RPS16蛋白在前列腺癌组织中的表达均高于对应的良性组织（P=0.008）；IHC检测发现RPS16蛋白在前列腺癌和良性组织中染色强度差异明显（P=0.009）。RPS16蛋白表达和患者年龄、是否转移无相关性,与肿瘤临床分期（P=0.044）、病理分级（P=0.004）显著相关。RPS16-si RNA不仅能显著降低前列腺癌DU145及LNCa P细胞RPS16蛋白水平,并且能明显抑制其细胞增殖和侵袭；细胞周期停滞在G2/M期[11]。 相关研究表明：我们的结果显示，与配对的非癌组织和非转化上皮细胞相比，RPL15在人类原发性结肠癌组织和培养细胞系中显著上调。结肠癌组织中RPL15的高表达与患者的临床病理特征密切相关。我们测定了RPL15对人细胞核仁维持、核糖体生物合成和细胞增殖的影响。我们发现RPL15是维持核仁结构和形成核仁中前60S亚单位所必需的。RPL15缺失导致核糖体应激，导致未转化的人上皮细胞G1-G1/S细胞周期停滞，而结肠癌细胞凋亡。总之，这些结果表明RPL15参与了人类结肠癌的发生，可能是结肠癌治疗的潜在临床生物标志物和/或靶点。与MNGM相比，RPS15A在GC中的表达明显上调，其表达与TNM分期、肿瘤大小、分化程度、淋巴结转移及患者生存率差密切相关。RPS15A的异位表达明显增强了GC细胞的增殖和转移[12]。RPS15A的过表达也促进了GC细胞上皮-间充质转化（EMT）表型的形成。研究发现，RPS15A通过诱导p65核转录因子NF-κB亚基的核移位和磷酸化、NF-κB报告子的反式激活以及上调NF-κB信号通路的靶基因，激活了NF-κB信号通路。此外，RPS15A过表达激活，而RPS15A敲除抑制GC细胞中Akt/IKK-β信号轴。Akt抑制剂LY294002和IKK抑制剂Bay117082均能中和RPS15A过度表达引起的p65和p-p65核移位。我们的研究结果表明，RPS15A通过Akt/IKK-β信号通路激活NF-κB通路，从而促进EMT和GC转移。这一新发现的RPS15A/Akt/IKK-β/NF-κB信号通路可能是预防GC进展的潜在治疗靶点[13]。

核糖体蛋白在肿瘤治疗中的作用放射治疗（XRT）是前列腺癌（PCa）的标准治疗方法。虽然剂量递增增加局部控制，毒性阻碍进一步升级。通过添加辅助疗法，可能会有更广泛的改善，辅助疗法可以与辐射协同作用，从而提高疗效。我们已经鉴定出一种天然化合物（Nexrutine，Nx），它能抑制PCa细胞的存活和生长，并与辐射结合。联合研究显示Nx与辐射在体外多个PCa细胞系和转基因小鼠前列腺癌（TRAMP）模型中都有很强的相互作用。Nx通过下调核糖体蛋白S6K（RPS6KB1）、CyclinD1、Chk1和HIF-1α，延长G2/M检测点阻滞，增强IR的生长抑制作用。RPS6KB1在前列腺癌中表达上调，其表达与肿瘤分级有关。PCa细胞RPS6KB1基因敲除增加了其对辐射诱导生存抑制的敏感性。总之，我们提供了科学证据（i）支持Nx作为PCa患者接受XRT的辅助治疗（ii）表明RPS6KB1是Nx介导的组合益处的重要参与者，并强调RPS6KB1是PCa治疗的新靶点[14]。相关研究表明，慢性粒细胞白血病（CML）的特征是肿瘤蛋白BCR-ABL的表达。BCR-ABL抑制剂彻底改变了CML化疗，而急变期（BC）CML患者的反应较差。由于抑制核糖体蛋白S6磷酸化修饰逆转了慢性粒细胞白血病细胞中BCR-ABL抑制剂的耐药性，抑制了顺铂对肺癌细胞的毒性，我们推测，联合使用抑制剂和顺铂可能有助于消除慢性粒细胞白血病细胞。令我们惊讶的是，S6K1抑制只降低了p53-BC-CML细胞中顺铂诱导的DNA损伤和细胞死亡，而没有降低p53-BC-CML细胞中的DNA损伤和细胞死亡。在CML的发展过程中，p53的表达或减少或突变。p53的表达影响CML细胞的药物反应。我们的结果证实，S6K1抑制逆转顺铂毒性依赖于CML细胞中的p53表达。此外，p53通过减弱3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶-1（PDK1）的磷酸化作用来减弱S6K1的磷酸化和定位。此外，S6K1通过DNA PKC作用来调节H2AX磷酸化和PARP切割。总之，我们的结果表明P53/PDK1/S6K1是一种新的调节顺铂毒性的途径[15]。