SNARE蛋白在肿瘤发生中作用的研究进展

王 诗，谢 凯，任志健综述，任斌辉审校

0 引 言

据2021年世界卫生组织国际癌症研究署(IARC)发布的2020年全球最新癌症统计数据显示，2020年全世界新增癌症病例约1929万例，新增癌症死亡病例约996万例,其中中国新增癌症病例457万例、新增癌症死亡病例300万例[1]。虽然随着医疗水平的提高、癌症早筛的普及，癌症的整体死亡率有所下降，但癌症的高发生率和高死亡率仍是危害人类健康的主要因素，目前，探究新的肿瘤标志物、寻求新的癌症治疗靶点以及克服肿瘤化疗耐药一直是临床工作者及科学研究者们钻研的热点和难点。

SNARE(Soluble NSF attachment Protein receptors)蛋白，即可溶性N-乙基马来酰亚胺(N-ethylmaleimide-Sensitive Factor, NSF)附着蛋白受体蛋白，是一类广泛分布于真核细胞中的蛋白质家族，主要包括囊泡相关膜蛋白(vesicle-associated membrane protein，VAMP)、突触融合蛋白(syntaxin，STX)以及突触小体相关蛋白(synaptosomal-associated protein，SNAP)三类蛋白质。早期SNARE蛋白相关研究多集中于其在正常生理活动如胞吐、膜融合、神经递质传递等方面的中的作用。随着对SNARE蛋白的深入研究，人们发现了SNAREs和SNAREs相关蛋白在肿瘤发生发展中具有重要作用，深入了解这些蛋白质参与肿瘤发生发展的机制，将有助于研发新的肿瘤标志物或抗癌靶点。本文就SNARE蛋白在肿瘤发生发展中研究进展作一综述，以期为SNARE蛋白在恶性肿瘤中的后续研究提供新思路。

1 SNARE蛋白简介

早期研究发现，在蛋白质膜间运输的过程中，NSF和可溶性 NSF附着蛋白(soluble NSF Attachment Proteins, SNAPs) 是两种必不可少的蛋白，其后囊泡及细胞膜上的多种受体蛋白(SNAPs Receptors)也相继被发现。

1.1SNARE蛋白复合体结构1998年，Sutton等[2]发现了由VAMP2、SNAP25和STX1A组装成的异三聚体SNARE复合物晶体结构，该结构揭示SNARE复合体是一个α螺旋的四螺旋束，位于中心的是一高度保守的相互作用的氨基酸侧链离子层，由精氨酸和三个谷氨酰胺残基组成。该发现奠定了SNARE蛋白在膜融合过程中行使功能的复合体形式，并为后期人们对SNARE蛋白的分类以及功能的深入研究提供了理论依据。

1.2SNARE蛋白的分类最初，Sollner等[3-4]将SNAPs受体蛋白统称为SNARE蛋白，并根据其位置分为位于囊泡膜上的v-SNAREs(vesicle-SNAREs，主要包括VAMPs)和位于靶膜上的t-SNAREs(target-SNAREs，主要包括STX和SNAP25)，除此之外，还包含一些对膜融合过程起调控作用的辅助蛋白(如突触结合蛋白Synaptotagmin,突触素Synaptophysin和Munc18蛋白等)。然而，随着SNARE复合体结构的发现，以及对SNARE蛋白功能的进一步认识，以往简单的定位分类已难以满足需求。于是基于SNARE蛋白对离子层的贡献，Fasshauer等[5]对SNARE蛋白进行了重新分类，即R-SNAREs和Q-SNAREs，其中R-SNAREs为该离子层提供精氨酸(Arg，R)，主要包括SNAP蛋白和STX蛋白，Q-SNAREs提供互补谷氨酰胺(Glu，Q)，主要包括VAMP蛋白和Synaptotagmin等。全新的Q-R分类在后期研究中得到了广泛的应用。

1.3SNARE蛋白的功能一直以来， SNARE蛋白的功能均基于SNARE假说，即膜融合是通过SNARE复合体的特异性识别、结合来完成的。该假说认为，SNARE蛋白的四条α螺旋束形成一个亮氨酸拉链式结构，促使囊泡和细胞膜之间相互靠近，囊泡膜与细胞膜接触后形成类似管道结构的融合孔，从而介导物质在囊泡和细胞之间进行转运。但近两年有研究表明这种结构不够严谨， SNARE复合体介导的膜融合更多地类似于高度复杂、灵敏且快速触发的阀门结构，融合孔短期持续开放所传递的物质可能让受体细胞对信号不敏感，而阀门结构的动态性开放与关闭更符合信号传递的刺激与级联反应，其实验结果也证实了这一点[6]。不论SNARE蛋白发挥作用的具体机制如何，不可否认的是其在细胞与细胞之间、以及细胞器之间物质传递与膜融合中的作用都不容小觑。

2 SNARE蛋白在肿瘤发生中的作用

正常细胞从可控发展为不可控并最终形成肿瘤的过程称为肿瘤发生。肿瘤发生是一个渐进式的过程，涉及了多级反应以及突变的不断积累。多项研究发现，SNARE蛋白介导的膜融合从多方面参与了肿瘤的发生发展，如肿瘤侵袭转移时侵袭性伪足的形成、肿瘤微环境中外泌体的分泌释放以及肿瘤细胞的自噬活动等。

2.1SNARE蛋白参与侵袭性伪足的形成恶性肿瘤的侵袭转移是影响预后的主要因素，而获得侵袭性表型是肿瘤转移的先决条件。肿瘤细胞的侵袭主要涉及侵袭性伪足的形成[7]、细胞外基质黏附受体整合素(integrin)的分布[8, 9]和降解细胞外基质的蛋白水解酶基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)的分三个方面泌[10-11]。研究发现，涉及SNAREs 蛋白SNAP23和STX13的膜转运途径通过向细胞膜传递EGFR、β1整合素和Src激酶来促进侵袭性伪足的形成。体外实验表明，抑制SNAP23、STX13的表达可干扰EGFR、Src和β1整合素之间的相互作用，并降低了EGFR和Src的磷酸化，从而抑制肿瘤细胞的侵袭[10, 12]。在宫颈腺癌和胰腺癌中，syntaxin-3、4介导整合素的运输,促进细胞迁移和存活[13]。另一方面，MMP的有效运输也依赖于SNAREs蛋白[14-15]。免疫共沉淀实验表明，Bet1与乳腺癌细胞中的STX4和Vti1b以及Vti1a和VAMP4 / 8形成新的内体SNARE复合物，将MT1-MMP从内质网运输至细胞膜，参与侵袭性伪足的形成，从而促进肿瘤细胞迁移[16]。由此可见，多个SNARE蛋白在肿瘤的侵袭转移过程中发挥了重要作用。

2.2SNARE蛋白调节外泌体的分泌在癌症中，外泌体可能通过调节肿瘤免疫应答、阻断上皮-间充质转化和促进血管生成来参与肿瘤的生长和转移[17]。近年来，外泌体分泌到细胞外环境的过程逐渐得到阐明，主要依靠RAB家族和SNARE蛋白家族的帮助[18]。其中参与外泌体释放的SNARE复合物包括多泡小体膜上的v-SNAREs和细胞膜上的t-SNAREs，二者形成介导外泌体分泌的稳定三元复合物。作为v-SNAREs，囊泡相关膜蛋白VAMP2、VAMP3、VAMP7和VAMP8可调节肿瘤细胞的胞吐作用[19-22]。 此外，SNAP23是一种重要的t-SNARE，主要位于质膜上，其磷酸化不仅促进SNARE复合物的形成，而且还增加外泌体分泌[23-25]。在肝细胞癌中，SNAP23与VAMP3形成复合物，促进肝细胞癌肿瘤微环境中外泌体的分泌[26]。在非小细胞肺癌中，SNARE蛋白YKT6的抑制导致外泌体的释放减少[27]。在胰腺癌中，TKT6-VAMP3复合物对介导其外泌体分泌前的膜融合过程至关重要[20]。因此，SNARE蛋白对肿瘤微环境中外泌体的分泌释放发挥了重要作用。

2.3SNARE蛋白参与自噬活动自噬促进恶性细胞存活、血管生成，并限制坏死、炎症和肿瘤发生。自噬失调与许多不同的病理有关，如癌症、炎症和神经退化[28]。自噬晚期过程中的一个核心步骤是完成自噬体与溶酶体之间的融合，从而形成自噬溶酶体。加深对肿瘤自噬认识对探讨新型癌症治疗方法具有重要意义。在癌症生物学中，SNARE复合体介导的膜融合是调节晚期自噬溶酶体形成的核心步骤[29-30]。如STX17是核内体/溶酶体融合过程中所需的重要SNARE蛋白。Itakura 等[31-32]的研究发现，自噬小体外膜上的STX17能够与溶酶体膜上的SNARE蛋白 VAMP8 以及SNAP29相互作用，诱导自噬小体外膜和溶酶体膜之间的融合，促进自噬溶酶体的形成，而抑制STX17则会导致自噬小体的积累，从而使自噬受阻。视网膜母细胞瘤中，体外敲除STX17也可阻断自噬小体的形成[33]。此外，VAMP8是另一种调节自噬过程的重要SNARE蛋白。在人类非小细胞肺癌中的研究表明， SNAP25-VAMP8相互作用能够维持自噬通量和自噬溶酶体流出，从而促进肿瘤进展[34]。以上研究表明，SNARE蛋白在自噬活动中发挥至关重要的作用，某些SNARE蛋白的功能抑制会严重影响自噬，进而影响自噬相关肿瘤的发生发展。

3 SNARE蛋白与肿瘤标志物

自世界卫生组织明确提出癌症的“三早”策略，即早发现、早诊断、早治疗以来，癌症筛查普及、早就诊和早治疗，已经成为世界公认的癌症防控最强力且最有效的措施及途径，而探索新的肿瘤标志物用于肿瘤早期筛查是肿瘤防治的关键。研究表明，SNARE蛋白在多种肿瘤中异常表达，并与肿瘤的发生发展密切相关。有研究发现，STX6在食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)样本中表达上调，且STX6表达水平与肿瘤的大小、组织学分化、淋巴结转移和深度显著相关，一方面，STX6沉默以p53依赖的方式抑制ESCC细胞的生存和增殖，另一方面，STX6影响整合素的转运，调控ESCC细胞的迁移[35]。该研究揭示了STX6在ESCC进展中的致瘤作用，可能是一个有价值的ESCC治疗靶点。本课题组先前研究也表明，SNAP23在卵巢癌中是一种潜在的癌基因，可在体外促进卵巢癌细胞增殖和迁移[36]。SNAP47在肺腺癌中高表达，且SNAP47表达水平与肺腺癌的发生发展密切相关，我们推测SNAP47可能通过运输一些信号因子或者其他肿瘤相关物质等，来促过肺腺癌的侵袭转移等恶性表型[37-38]。此外，在结直肠癌、乳腺癌等癌症类型中，STX2、STX3等SANRE蛋白有可能作为肿瘤诊断标志物以及抗肿瘤转移治疗的靶点[39-40]。

4 SNARE蛋白参与了肿瘤化疗耐药的调控

化疗耐药已成为肿瘤可持续治疗的主要挑战其形成涉及多种因素，了解化疗耐药性背后的分子机制可能为癌症治疗的发展提供基础。据报道，某些SNARE蛋白参与赋予化疗耐药性。多项研究表明顺铂耐药性的形成与t-SNARE蛋白SNAP的糖基化修饰(O-GlcNAcylation)水平有关。在卵巢癌中，SNAP29-STX17-VAMP8复合物在葡萄糖胺酰化转移酶介导的顺铂耐药性中起着至关重要的作用[41]。而SNAP23的O-GlcN酰化以及与STX4、VAMP8的相互作用能够促进外泌体分泌，增加细胞内顺铂的流出，导致细胞内顺铂浓度降低，进而导致卵巢癌的耐药性[42]。在神经胶质瘤中，蛋白酶体诱导的STX4磷酸化降解作为诱导顺铂化疗耐药的新机制，也可能用于蛋白酶体抑制剂的联合癌症治疗[43]。实验表明，低水平的STX4限制了顺铂诱导的肿瘤细胞凋亡，从而抑制了该药物的细胞毒性，但这一途径在肿瘤化疗耐药中的作用还需要进一步的研究。

5 结语与展望

SNARE蛋白在膜融合中具有核心作用。参与了肿瘤发生发展过程中的多个环节，进而影响肿瘤的恶性进展以及持续治疗。本文对SNARE在肿瘤发生中作用的研究进行回顾总结，以期为SNARE蛋白作为新的肿瘤标志物、肿瘤治疗靶点和化疗耐药的后续研究提供一些思路，其中SNARE蛋白介导的膜融合可能是未来研究肿瘤发生发展机制的重要方向之一。