核糖体S6蛋白激酶4在恶性肿瘤中研究进展

孙国瑞，许军鹏，罗利琼，黄冬梅，陈立刚，李明阳

1.空军军医大学 基础医学院，陕西 西安 710032；2.四川省妇幼保健院 儿童心脏病中心，四川 成都 610031；3.北部战区总医院 神经外科，辽宁 沈阳 110016

恶性肿瘤的形成是由于细胞分裂、增殖失去控制，其发生、发展是一个多步骤的持续过程，其中蛋白激酶在恶性肿瘤进展中的作用极其关键。核糖体S6蛋白激酶(ribosomal s6 kinase，RSK)是一组丝/苏氨酸激酶，RSK家族共分为4个亚型。与其他3个亚型相比，RSK4的分布具有选择性且相对低表达[1]。有研究显示，相比于RSK家族的其他亚型，RSK4在不依赖磷酸氨基肽依赖蛋白激酶-1(phosphoinositide dependent protein kinase-1，PDK1)磷酸化且无血清的环境下即出现大部分激活，RSK4在功能上具有独特性[2]。对于RSK4作用功能的深入探索将有助于开辟肿瘤研究新的领域[3]。本文就近年来RSK4在恶性肿瘤中的研究进展作一综述。

1 RSK4 的功能

RSK家族的4种亚型存在73%～80%的序列同源性，其蛋白包含两个不同的激酶结构域，分别为N末端激酶活性区(N-terminal kinase domain，NTKD)与C末端激酶活性区(C-terminal kinase domain，CTKD)。两者通过约100个氨基酸长度具有调控作用的区域连接起来，该区域中含有疏水模体与转向模体。NTKD通过疏水模体的磷酸化被CTKD激活，并负责下游的底物磷酸化[4]。此外，RSK的C末端有可促进相互作用的PDZ域结合基序，而且C端处有与ERK结合时必需的对接域，可促进细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)介导的激活[5]。RSK4含有4个对生长因子激活有效的基本磷酸化位点：Ser232、Ser372、Ser389与Thr581。ERK在NTKD激活环内使得Thr581磷酸化，而且激活Ser389并对其磷酸化起促进作用。ERK还可使Ser372磷酸化，而Ser389所在疏水基序被CTKD磷酸化，从而NTKD激活环位点Ser232发生磷酸化，进而RSK4被完全激活[6]。此外，含有Ser389的疏水基序与PDK1结合片段相结合，其磷酸化为PDK1创造了一个新的对接位点。一旦PDK1与RSK发生解离，磷酸化的Ser389与NTKD结合，RSK4被激活，但RSK4却不需要PDK1来维持其较高的基础活性。此外，位于CTKD的激活环中的Thr581被ERK1/2磷酸化后有利于RSK4转移至质膜，而质膜中的酶可以使其进一步被激活[7]。

2 RSK4与肿瘤

2.1 RSK4的抑癌作用 RSK4在某些恶性肿瘤中的表达水平低于对应正常组织。在结直肠癌患者样本中，RSK4在结直肠癌组织中阳性表达率仅为15.0%，而RSK4在邻近上皮组织、正常组织中的的阳性表达率分别为41.3%、50.0%[8]。有研究发现，RSK4表达在胃腺癌中显著低于癌旁正常组织[9]。在卵巢癌的相关研究中也发现，相较于卵巢正常组织与良性肿瘤组织，癌组织的RSK4表达最低[10]。有研究显示，乳腺癌中RSK4的表达低于正常乳腺组织，而癌组织中RSK4启动子甲基化水平却高于正常组织[11]。此外，多种肿瘤的细胞凋亡增加、增殖减缓、侵袭迁移能力下降、化疗敏感性增强以及预后良好均与RSK4的高表达相关。有研究发现，RSK4的表达水平是结直肠癌患者的独立预后指标，而且RSK4表达水平越低，患者的临床分期越高；RSK4可通过抑制上皮—间质转化抑制结直肠癌的转移，而RSK4的过表达可对肿瘤细胞凋亡起促进作用[12]。在肺癌研究中，肿瘤体积大、淋巴结转移等也与RSK4的低表达有关，RSK4的过表达会降低肺癌细胞的凋亡率与侵袭迁移能力[13]。有研究显示，RSK4的外源性表达能够减少乳腺癌细胞的增殖，并且增加细胞在G0期和G1期的累积，RSK4高表达与乳腺癌患者预后良好相关[14]。有研究发现，在乳腺癌细胞中转染RSK4慢病毒后发现细胞增殖被抑制，RSK4可以通过对促转移因子CXCR4和claudin2的负性调节来抑制乳腺癌细胞的增殖和转移[15]。过表达RSK4可以逆转乳腺癌细胞对阿霉素的化疗抵抗，部分通过抑制PI3K/AKT通路介导[16]。

2.2 RSK4的促癌作用 RSK4的表达在多种肿瘤中发挥抑癌作用，但是RSK4在一些肿瘤中存在的促癌效应同样不可忽视。在乳腺癌中，RSK4蛋白在乳腺导管上皮中高表达，在良性乳腺病中低表达，在浸润性乳腺癌中高表达[17]；在肺癌中，RSK4在过半的原发性肺癌中过表达并且有利于肿瘤的生长[18]；在子宫内膜样卵巢癌中，RSK4启动子甲基化水平较低与较高的肿瘤分级显著相关[19]。RSK4在食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)肿瘤干细胞(cancer stem cells，CSCs)中富集，其高表达提示患者存在放疗抵抗，预后较差。RSK4可以直接磷酸化糖原合成酶激酶-3β的Ser9位点，激活β-catenin信号通路，干扰RSK4通路会减弱CSCs的特性，提高ESCC的放疗敏感性，利用小分子抑制剂BI-D1870抑制RSK4可使ESCC患者源性异种移植瘤的放疗增敏[20]。有研究发现，RSK4的表达与肿瘤分级、3年生存率与5年生存率均有明显的相关性；RSK4在胶质瘤组织中的表达较正常组织明显升高，而且RSK4可能是一个新的胶质瘤预后预测因子，有望成为胶质瘤治疗的一个潜在靶点[21]。还有研究表明，RSK4能够导致肿瘤细胞对化疗耐药。RSK4是乳腺癌对PI3K抑制剂药物耐药的重要因素，RSK4能够旁路激活rpS6与eIF4B的磷酸化水平，促进对PI3K抑制剂的耐药作用，使用ERK/RSK通路抑制剂抑制RSK4活性会明显消除乳腺癌的耐药性[22]；RSK4过表达同样会使得肾癌细胞对舒尼替尼产生耐药性，RSK4表达越高，肾癌细胞的耐药性越强，当RSK4表达较低时，肾癌细胞对舒尼替尼治疗的敏感性会有所提高[23]。

3 RSK4的小分子抑制剂

目前还没有针对RSK4的特异性小分子抑制剂。在已知的几种RSK家族小分子抑制剂中，SL0101与BI-D1870是两种针对NTKD的竞争性抑制剂，氟甲基酮-吡咯并嘧啶支架(fluoromethylketone-pyrrolopyrimidine scaffold，FMK)是针对CTKD的不可逆抑制剂。尽管3种RSK抑制剂在不同方面存在不可忽略的缺陷，但它们依然是目前应用于肿瘤学研究的重点之一。提取于热带植物的乙酰化黄酮醇苷SL0101，在一组纯化的激酶上进行测试，发现其具有特异的RSK抑制活性[24]。虽然SL0101已被证明可以在体外阻断所有RSK亚型的活性，但SL0101对细胞内RSK抑制活性较差，SL0101的EC50在细胞内只有50 μmmol/L，可能是由于存在脱靶或药物代谢等方面的问题。有研究已证实，SL0101类似物不仅在体外可以抑制三阴性乳腺癌细胞的增殖，在动物体内也可以抑制肿瘤转移灶形成[25]。BI-D1870是一种更有效的RSK活性抑制剂，在浓度10 μmmol/L时可以实现对细胞内RSK活性的完全抑制[26]。BI-D1870对RSK具有显著选择性，对PLK1也具有类似的抑制作用。BI-D1870的两个二氟苯基吡啶衍生物LJH685与LJI1308，在体外3～13 μmmol/L的IC50值范围内，对所有RSK亚型都具有抑制作用，具备了体内研究的良好条件[27]。尽管FMK对RSK的抑制作用较为特异，但高浓度的FMK也可以抑制S6K1、EphA2和Src，FMK只能抑制RSK的CTKD激活，一旦NTKD激活后，CTKD的激活作用可有可无，这些弊端使FMK的临床应用受到一定限制。

4 结语

综上所述，相对于RSK家族的其他亚型，目前关于RSK4在恶性肿瘤中的研究进展相对缓慢。RSK4与恶性肿瘤的发生、发展关系密切，而且对肿瘤患者的生存预后具有重要的预测价值。RSK4在某些肿瘤中可发挥抑癌作用，然而在一些种类的肿瘤中，RSK4表现出一定的促癌作用。此外，目前尚无针对RSK4的特异性小分子抑制剂，已知的RSK家族抑制剂均存在不同程度的局限性。在未来肿瘤研究中，RSK4在各种肿瘤中发挥的生物学功能、RSK4对化疗耐药性的影响以及RSK4特异性小分子抑制剂的研发均具有广阔的研究前景，RSK4的进一步深入研究将为人类攻克肿瘤难题注入新的活力。