RPS15A在肿瘤发生发展中的研究进展

曾繁浩 综述，颜汝平，杨德林 审校

(昆明医科大学第二附属医院 泌尿外科，云南 昆明 651101)

核糖体是一种结构复杂的大分子物质，主要由一个40S和一个60S的核糖核蛋白亚单位组成，分别称为“小”和“大”亚单位，内含480个大小不等的独特核糖体蛋白(ribosomal proteins，RPs)，它是蛋白质生物合成的工厂，其主要参与遗传信息的翻译，它对细胞的生长、增殖以及分化等生物学过程至关重要[1]。RPS是核糖体组成的关键成分，在细胞内执行与增殖、分化、DNA修复、凋亡、细胞死亡、炎症、肿瘤发生和转录调节以及其他一些与生物过程相关的额外核糖体功能[2]。蛋白质的合成是细胞生存的关键，其合成速率决定着细胞的生长和增殖速度。同理，肿瘤细胞的快速增殖依赖于蛋白质的合成速率，而蛋白质的合成速率取决于核糖体的数量，为了实现细胞生长和增殖过程中对蛋白质需求的增加，细胞必须通过加快核糖体生物合成速率来增强其合成蛋白质的能力[3]。核糖体蛋白RPS15A(ribosomal protein s15a，RPS15A)是40S核糖体亚单位的组成部分，是核糖体蛋白家族中的一员，能够在翻译的早期促进信使RNA和核糖体的相互作用。若RPS15A基因表达发生异常，可导致包括肿瘤在内的疾病发生，本文主要对RPS15A在肿瘤发生发展中的作用进行综述。

1 核糖体及核糖体蛋白的概述

核糖体是复杂的核糖核蛋白机器，在细胞中催化蛋白质合成，在核糖体的复杂生物发生过程中，RRNA被折叠、修饰、加工并与RPS组装形成两个核糖体亚单位，称为大亚基和小亚基，这一过程主要发生在一个特殊的核仁室中，该过程主要分五个步骤完成：P-RRNA和RP的合成、P-RRNA的碱基修饰、P-RRNA的折叠、P-RRNA与RP的组装以及对P-RRNA进行内切和外切核溶解处理，由大约200种不同的生物发生因子(也称为核糖体组装因子)和大约80种核仁小RNA介导完成[1]。核糖体中小亚基的功能是将信使MRNA和TRNAS结合起来翻译遗传密码，在真核生物的小亚基内含一个18S的RRNA和33个不同的RPS；真核生物核糖体大亚基中，有催化肽键形成的肽基转移酶中心，内含5S RRNA、5.8S RRNA、25S～28S RRNA以及47个RPS，RRNA和RPS相互结合形成功能性核糖体，由于核糖体的功能与细胞的正常生长和增殖密切相关，若核糖体生物过程发生失调则可导致多种人类疾病，如核糖体病、发育缺陷、血液功能障碍疾病或者癌症[4]。RPS15A蛋白是核糖体蛋白家族中的一员，是一个分子量为14.8KDa的蛋白质。研究发现，RPS15A除了参与组装核糖体外，还具有调节细胞生长、增殖、凋亡等细胞生物学功能的核糖体外功能[5]。

2 RPS15A在肿瘤中的表达及与患者的预后

肿瘤的发生发展，往往伴随着基因的异常表达，随着对RPS15A的研究，结果发现，RPS15A的异常表达通常与核糖体病的发生、血液病以及肿瘤的发生相关，并影响着患者的临床分期和预后。DBA(diamond-blackfan anemia)病是第一个报道的核糖体病，该疾病是一种罕见的、遗传性的、先天性骨髓衰竭综合征，典型的临床表现为正常染色大细胞性贫血和急性红细胞减少症。在日本，研究表明，该病的发生可能与RPS15A基因的突变有关[6]。据现有的研究结果，在肿瘤的细胞或组织中，RPS15A均处于高表达状态，如泌尿生殖系统肿瘤中的乳腺癌[7]、卵巢癌[8]和肾细胞癌[9]，消化系统中的大肠癌[10]、肝癌[5]、胃癌[11]、胰腺癌[12]等。通过分析患者的临床资料，发现RPS15A的表达还与部分肿瘤患者的预后及临床分期相关。如RPS15A基因的表达与乳腺癌患者的TNM分期及更大的肿瘤直径相关，该基因表达水平的高低与乳腺癌患者的预后密切相关[7]。Chen等[13]研究也得出类似结论，即RPS15A基因的高表达与大肠癌患者的年龄、术前未接受新辅助治疗、较高的原发性区域淋巴结病理(pathological node，pN)分期和同步性远处转移有关，在低表达患者中，患者的总体生存率要明显高于高表达患者，因此，RPS15A基因的高表达同样被认为有可能是大肠癌患者预后不良的独立危险因素。此外，RPS15A的表达还与胃癌的TNM分期、肿瘤大小、分化、淋巴结转移和肝癌患者的不良预后密切相关[5，14，15]。

3 RPS15A对肿瘤细胞的生物学功能影响

癌症的一个定义标志即细胞的异常增殖，即使在营养不良和有毒的微环境中，细胞的生长增殖速度也远远超过正常细胞，而细胞的增殖通常与细胞生长的微环境、血管生成、细胞周期密切相关。RPS15A同其它致癌基因一样，具有通过调控肿瘤细胞的生物学功能来介导肿瘤的发生与发展的能力，它通过促进肿瘤细胞的增殖，加快细胞周期的进程促进肿瘤的发生。若抑制RPS15A基因的表达，则可抑制细胞的增殖，阻滞细胞周期。在Feng等[16]的实验中，敲低RPS15A基因的表达可明显抑制乳腺癌细胞的增殖，使得细胞周期阻滞在G2/M期和诱导细胞的凋亡。体外实验表明，抑制大肠癌细胞RKO中RPS15A的表达，也可观察到细胞阻滞在G2/M期，但在SW620细胞中则是阻滞在G0/G1期[17]。另外，沉默RPS15A基因后，可使胃癌细胞体外增殖率显著降低，细胞被阻滞在G0/G1期，细胞生长受到抑制，迁移率降低；裸鼠体内成瘤实验进一步证实，RPS15A基因的沉默对肿瘤生长有良好的抑制作用[11]。对于胶质母细胞瘤，敲除RPS15A基因的表达能明显抑制胶质母细胞瘤细胞在体外的生长和克隆形成，并诱导细胞周期阻滞在G0/G1期和促进细胞的凋亡，抑制胶质母细胞瘤细胞的体外增殖和迁移，以及在裸鼠体内的肿瘤生长[18]。

4 RPS15A在肿瘤发生发展中的分子机制

分子机制的深入研究将有助于进一步了解一个致癌基因在肿瘤中发挥的具体作用，为发现肿瘤治疗的新靶点或作为新的诊断标志物提供理论基础。根据RPS15A基因在肿瘤发展中的分子机制研究发现，敲低RPS15A基因的表达后可通过P53/P21/细胞周期蛋白依赖性激酶1(cyclin dependent kinase 1，CDK1)[13]通路诱导大肠癌细胞HCT116和DLD-1的细胞周期阻滞在G0/G1期，抑制大肠癌细胞的生长和增殖。类似的研究，微小RNA-29a-3p(microRNA-29a-3p，miR-29a-3p)与RPS15A互为负相关调控关系，miR-29a-3p可靶向于RPS15A蛋白，通过miR-29a-3p/RPS15A通路抑制RPS15A基因的表达，上调钙结合蛋白P21、BCL2，下调细胞周期蛋白依赖性激酶4(cyclin dependent kinase 4，CDK4)、细胞周期蛋白D1、凋亡调节因子BCL2相关X(bcl-2 associated x，BAX)等来抑制大肠癌细胞的生长和促进凋亡[10]。在非小细胞肺癌细胞中，对于RPS15A促进肿瘤细胞生长的机制研究中，miRNAs与RPS15A的表达呈负性调节作用，miR-147b可直接作用于RPS15A的3′端非翻译(3′-untranslated region，3′-UTR)区域抑制RPS15A基因的表达诱导Wnt/β-catenin信号通路的传导来限制非小细胞肺癌细胞的增殖和侵袭[19]。RRNA的转录是在RNA聚合酶I(RNA polymerase I，RNA pol I)介导下核糖体生物合成的关键步骤，该步骤最终决定了核糖体的数量，从而影响细胞的生长、增殖和对环境刺激的反应以及细胞的生理状态[20]。肝炎病毒相关肝癌进化的乙肝病毒HBx癌蛋白通过激活Ras和TATA结合蛋白来激活RNA pol I依赖性启动子，促进RRNA的转录，加快RRNA合成和核糖体生物发生的速率，因此，在Xie等[21]的研究中发现，RPS15A促进肝细胞生长的作用可能有两种机制，一种为HBx抗原依赖性方式，另外一种为介导细胞周期进程的方式，此外，RPS15A还可通过Wnt/β-catenin信号通路增强成纤维细胞生长因子的表达，从而在成纤维细胞生长因子-配体-受体结合后激活血管内皮细胞的粘着斑激酶(Focal adhesion kinase，FAK)和丝氨酸/苏氨酸激酶1(serine/threonine kinase 1，AKT)通路，促进血管生成和肝癌的演变。

5 展望

蛋白质的合成是细胞生存的关键，其合成速率决定着细胞的生长和增殖速度，核糖体作为蛋白质合成的关键场所，决定着正常细胞以及肿瘤细胞的增殖与生长。组成核糖体的关键成分RPs除了参与核糖体的组装外还具有许多核糖体外功能，若发生异常，则可导致包括肿瘤在内的疾病的发生。RPS15A作为RPs中的一员，被证实是一个新的致癌因子，在许多肿瘤疾病中表达异常，通过近些年对RPS15A基因的研究，发现RPS15A基因的高表达可能导致细胞的生物学功能发生改变，如促进肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭、抑制肿瘤细胞的凋亡，影响肿瘤细胞的细胞周期进程等等。且目前的体外实验以及部分体内研究结果显示，若敲除RPS15A基因或抑制其表达，则可抑制肿瘤细胞的生长，因此，RPS15A有可能是肿瘤治疗的一个新靶点。