多聚嘧啶区结合蛋白1促进肿瘤发展分子机制的研究进展

王克朕，张慧鲲，谷峰，马勇杰

天津医科大学肿瘤医院国家肿瘤临床医学研究中心天津市肿瘤防治重点实验室天津市恶性肿瘤临床医学研究中心，天津 300060

恶性肿瘤严重危害人类健康，其发生发展与多种基因前体mRNA的可变剪接密切相关。多聚嘧啶区结合蛋白1（PTBP1）是RNA结合蛋白（RBP）核不均一性核糖核蛋白（hnRNP）家族的成员，能够参与调控包括可变剪接在内的多种转录后修饰过程。PTBP1参与神经细胞的生长分化、T细胞的活化、精子发生、胚胎发育、红细胞发育等多种细胞活动，在包括神经元转录、神经发生、突触成熟和分化在内的神经细胞整个发育过程中均扮演重要角色，其在正常神经发育过程中表达受到抑制，而在多种脑肿瘤细胞以及其他肿瘤细胞中高表达［1］。PTBP1在肿瘤细胞中的功能受RBP、微小RNA（miRNA）和长链非编码RNA（lncRNA）等多种分子调控，可直接或间接参与结直肠癌、肾细胞癌、乳腺癌和胶质瘤等多种肿瘤的发生发展，并在其中作为细胞能量代谢、增殖、凋亡、侵袭和转移的调节因子发挥促癌作用［2］。现将PTBP1促进肿瘤发展的分子机制综述如下。

1 PTBP1通过影响肿瘤细胞能量代谢发挥促癌作用

肿瘤特异性能量代谢，即Warburg效应，是肿瘤的关键特性之一。肿瘤细胞中糖酵解途径的增强是Warburg效应最显著的特征，糖酵解系统受多种基因调节，丙酮酸激酶M1（PKM1）、PKM2是其关键限速酶。PKM1和PKM2可分别促进三羧酸循环和糖酵解，PKM1在大脑和肌肉等高能量需求器官和组织中高表达，PKM2主要表达于肺、肾和脂肪等器官和组织。此外，PKM2也在多种增殖细胞如胚胎细胞和肿瘤细胞中表达［3］。有研究表明，PKM1表达上调可促进氧化磷酸化并抑制肿瘤发生，而PKM2表达上调可以促进肿瘤进展［4］。PTBP1作为PKM1的剪接抑制子，能够促进PKM1向PKM2转化，进而促进肿瘤的发生发展［5］。

横纹肌肉瘤（RMS）是一种好发于儿童的软组织肉瘤，在RMS细胞系及RMS临床病例中均可发现肌肉特异性miRNA miR-1和miR-133b表达下调以及PTBP1表达上调。RMS细胞中这两种miRNA的异位表达均可沉默PTBP1并介导自噬性细胞凋亡。此外，miR-133b也可下调嵌合基因PAX3-FOXO1表达，而PAX3-FOXO1通过促进PTBP1表达正向调控PKM2表达。上述发现提示，miR-1/PTBP1、miR-133b/PTBP1轴和miR-133b/PAX3-FOXO1/PTBP1轴在肿瘤特异性能量代谢的维持中发挥作用［6］。

芹菜素（AP）是一种从芹菜中提取的黄酮类化合物。在结肠癌中，AP可以阻断β-Catenin/c-Myc/PTBP1信号通路，在促进PKM1表达的同时降低PKM2的表达和活性，进而抑制细胞糖酵解途径，介导抑癌效应［7］。丝氨酸和精氨酸富含剪接因子3（SRSF3）是一种可以通过促进选择性4号外显子的纳入进而调控自身表达的剪接因子。SRSF3沉默可介导人结肠癌细胞的生长抑制并导致PKM1与PKM2比例增加，进而导致代谢途径从糖酵解向氧化磷酸化转移，最终使肿瘤细胞产生活性氧簇（ROS）并介导细胞自噬性死亡。PTBP1通过结合SRSF3的4号外显子抑制其纳入，导致与肿瘤发生相关的SRSF3功能性亚型表达增加，进而促进结肠癌细胞肿瘤特异性能量代谢［8］。

在膀胱癌细胞中，miR-145可从翻译水平下调原癌基因c-Myc蛋白表达，进而下调PTBP1表达［9］，而c-Myc和PTBP1表达降低可以阻断MAPK/ERK信号通路和PI3K/AKT信号通路，进而削弱肿瘤特异性能量代谢［10］。晚期糖基化终末产物受体（RAGE）及其配体高迁移率族蛋白B1（HMGB1）是影响胃癌合并糖尿病患者预后的独立危险因素。RAGE和HMGB1均可调节PTBP1的表达，抑制细胞糖酵解，进而影响胃癌细胞的增殖和迁移［11］。

研究显示，PTBP1在促进慢性髓细胞样白血病细胞生长中发挥关键作用。在慢性髓细胞样白血病治疗中，AIC-47和伊马替尼能够抑制PTBP1表达并上调PKM1表达，使其对肿瘤能量代谢的抑制效果更显著［5］。此外，PKM2可被PTBP1上调，进而促进Beclin-1磷酸化并介导核磷蛋白突变的急性髓系白血病的自噬激活［12］。另外，PTBP1的上调及其对PKM的可变剪接调节能够促进胰导管腺癌（PDAC）细胞耐药，使其转化为耐药型胰导管腺癌（DRPDAC）。在DR-PDAC中，PTBP1被招募至PKM的前体mRNA，敲低PTBP1可改善PDAC对化疗的应答［13］。因此，PTBP1具有作为潜在治疗靶点的可能。

2 PTBP1通过影响肿瘤细胞增殖和凋亡发挥促癌作用

研究显示，PTBP1可通过对RNA特异性腺苷脱氨酶1（ADAR1）的可变剪接调控肿瘤细胞增殖。PTBP1能够通过内部核糖体进入位点样元件调节ADAR1 p110亚型的翻译模式，使ADAR1 p110蛋白水平在胶质瘤细胞中上调，继而促进胶质瘤发生，而敲低ADAR1 p110可显著抑制胶质瘤细胞的增殖能力［14］。有研究发现，PTBP1在人肝细胞癌（HCC）的细胞和组织中表达增加，且其高表达与肿瘤体积增加和生存率降低呈正相关。在作用机制上，PTBP1通过与细胞周期蛋白D3（CCND3）mRNA的5"非翻译区（5"-UTR）相互作用促进CCND3蛋白的翻译，进而促进细胞周期进展和肿瘤生长。此外，研究发现，HCC中PTBP1与miR-194表达水平呈负相关，miR-194可通过结合PTBP1 mRNA的3"-UTR抑制PTBP1表达，导致CCND3蛋白水平降低进而抑制HCC细胞增殖。上述发现提示，PTBP1是HCC生长的关键增强因子，miR-194/PTBP1/CCND3轴在HCC发生发展中起关键作用，靶向该轴可能是治疗HCC的新方向［15］。

研究显示，PTBP1可通过剪接髓样细胞白血病蛋白1（MCL1）调控肿瘤细胞凋亡。MCL1属于B细胞淋巴瘤2（BCL-2）家族，在细胞内发挥重要的促凋亡作用。PTBP1通过调控MCL1对微管蛋白化疗药物的凋亡应答，进而调控其mRNA表达。下调PTBP1可促进MCL1蛋白表达及其基因在肿瘤细胞胞质中的积累，进而促进肿瘤细胞凋亡［16］。ZHU等［2］研究显示，PTBP1通过结合p27 mRNA 5"-UTR区的核糖体进入位点样元件，促进p27蛋白的翻译，进而促进细胞凋亡。而lncRNA OVAAL可通过竞争性结合PTBP1减少其与p27 mRNA的结合，抑制p27蛋白翻译以降低细胞凋亡。PANDAR是由重组周期蛋白依赖蛋白激酶抑制剂1（CDKN1A）基因的启动子区转录得到的一种参与调控肿瘤细胞凋亡和增殖的lncRNA。PTBP1通过调控促凋亡因子BCL-X的可变剪接促进其短亚型BCL-XS的表达，进而抑制肿瘤细胞凋亡，而PANDAR通过与PTBP1相互作用抑制其与BCL-X的结合，导致BCL-XS亚型减少，从而促进肿瘤细胞凋亡［17］。另有研究显示，胶质瘤组织和细胞中lncRNA PVT1和PTBP1表达增强，miR-128-1-5p表达降低，下调PVT1或上调miR-128-1-5p可通过抑制PTBP1表达来促进胶质瘤细胞凋亡，提示PTBP1通过抑制肿瘤细胞凋亡来参与胶质瘤的发生发展［18］。

3 PTBP1通过影响肿瘤细胞转移发挥促癌作用

研究显示，PTBP1介导的组织特异性剪接在不同组织的发育中起重要作用。在胶质母细胞瘤中，脑特异性miRNA miR-124减少可导致PTBP1表达升高。升高的PTBP1可介导人膜联蛋白A7（ANXA7）外显子的可变剪接，削弱其肿瘤抑制能力并促进胶质母细胞瘤的转移。另外，PTBP1对ANXA7脑特异性盒式外显子的剪接能够抑制核内ANXA7对癌蛋白表皮生长因子受体（EGFR）的靶向作用，提示miR-124/PTBP1/ANXA7轴通过增强EGFR信号促进胶质母细胞瘤的转移［19］。

WANG等［20］研究发现，PTBP1可调控结直肠癌细胞中多种靶基因的选择性剪接。PTBP1能够介导皮层肌动蛋白（CTTN）外显子11的剪接，PTBP1的敲除可以促进CTTN外显子11的删除进而抑制CTTN亚型a的表达，而CTTN亚型a表达下降可显著抑制结直肠癌细胞的迁移和侵袭，过表达CTTN亚型a则可以逆转PTBP1基因敲除对细胞运动的影响，提示PTBP1通过促进CTTN外显子11的纳入增强结直肠癌的迁移侵袭。另有研究显示，PTBP1通过与自噬相关蛋白10（ATG10）直接相互作用负反馈调节其表达水平，在结肠癌细胞中发挥关键作用。PTBP1下调可促进ATG10的表达，而过表达PTBP1则抑制ATG10的表达，敲低ATG10可介导结肠癌细胞的迁移和侵袭，故PTBP1通过下调ATG10促进结肠癌细胞的转移［21］。另外，癌基因KRAS突变可通过RAS-MAPK通路上调E26转录因子1（ELK1）表达水平，进而促进Myc和PTBP1表达，最终以细胞类型特异性的方式促进结肠癌细胞的增殖、迁移和分化。

HE等［22］发现，PTBP1可通过调控细胞分化周期蛋白（CDC42）和衰老相关分泌表型（SASP）促进肿瘤细胞转移。CDC42通过可变剪接产生的两种亚型（CDC42-v1、CDC42-v2）是肿瘤发生过程中丝状伪足形成的主要调节者，其中CDC42-v1发挥促癌作用且在卵巢癌组织中高表达，而CDC42-v2与之相反。PTBP1可通过调节CDC42可变剪接下调CDC42-v2的表达，进而促进卵巢癌的发生和转移。此外，PTBP1也可通过PTEN-PI3K/AKT信号通路和乏氧介导因子1α（HIF-1α）信号通路调节肾细胞癌肿瘤细胞的生长、迁移和侵袭。

4 PTBP1通过其他分子机制发挥促癌作用

环状RNA（circGLIS3）在非小细胞肺癌（NSCLC）中通过抑制多种抑癌miRNA发挥促癌作用，而NSCLC的发生发展过程中存在circ‐GLIS3/miR-644a/PTBP1正反馈环路。研究发现，PTBP1是miR-644a的一个新靶点，circGLIS3可以通过miR-644a上调PTBP1的表达，且PTBP1可以与circGLIS3的侧翼内含子结合以促进circGLIS3成环，进而发挥促癌作用。ZHAO等［23］研究显示，成纤维细胞生长因子受体1（FGFR1）的异常可变剪接在多种肿瘤类型中与肿瘤的发生发展及不良预后相关。FGFR1β亚型的表达水平及FGFR1β与FGFR1α的比例在基底型乳腺癌中均有升高，FGFR1β高表达的MCF-10A乳腺癌细胞生长和运动能力均有所增强。PTBP1可以通过结合FGFR1调控其两种亚型的表达，敲低PTBP1可使FGFR1β的表达水平显著升高，同时降低FGFR抑制剂BGJ-398对FGFR1β表达的抑制效果，进而促进乳腺癌细胞的生长。此外，有研究报道PTBP1能通过上调RAC1和NUMB促癌亚型表达进而促进结肠肿瘤发生［24］。

综上所述，PTBP1在多种恶性肿瘤中高表达且可以促进胶质瘤、结直肠癌、乳腺癌等肿瘤的恶性进展，其可通过影响肿瘤细胞的能量代谢以及增殖、凋亡、转移等方面发挥促癌作用，提示其具有作为临床诊断标志物和靶向治疗目标的潜力。