STK33在肿瘤中表达的研究进展

刘 婵 李晓梅

泰安市中心医院病理诊断中心，山东 泰安 271000

人类基因组编码大约538 种蛋白激酶，蛋白激酶能催化蛋白质磷酸化反应，进而维持蛋白质活性，在细胞增殖、分化、代谢及凋亡等一系列生理过程中发挥重要作用，而蛋白激酶的突变或者过度表达常常与肿瘤的发生发展密不可分［1-3］。丝氨酸/苏氨酸激酶（serine/threonine kinase，STK）是一大类能够特异性磷酸化丝氨酸/苏氨酸残基的重要激酶家族，STK33是近年来被报道的丝氨酸/苏氨酸激酶的热点成员［4］。现有的研究对STK33如何在肿瘤的发生发展中发挥关键性作用尚存在争议，本文将STK33在不同肿瘤中的研究进展作一综述。

1 STK33的分布与特点

国外学者在2001 年首次报道了STK33 基因，其位于基因丰富的人类染色体11p15.3 区域及小鼠的7 号染色体上，包含12 个外显子，开放阅读框片段长1545 bp，编码分子质量为5.783 × 104的蛋白质［5］。STK33 在人体中的表达不具有普遍性，且在大多数组织中表达水平较低［6］，胎儿肺、心、脊髓和脑中可检测到STK33 表达。胚胎期小鼠肺组织相对成熟小鼠肺组织显著表达［7-8］。小鼠睾丸组织尤其是生精上皮细胞中STK33显著表达，并且在精子发生的晚期阶段发挥作用［9］。可见STK33的表达与器官分化、个体发育的不同阶段相关，并且具有一定的组织特异性。据报道，STK33 在表达模式上与钙离子/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅰ（calcium/calmodulin-dependent protein kinase Ⅰ，CAMK Ⅰ）高度相似，可被钙离子/钙调蛋白激活，而丝氨酸和苏氨酸存在STK33 的自动磷酸化位点，说明STK33很可能与CAMK家族功能相似，通过自动磷酸化保持其激酶活性，参与众多生物学行为［10-12］，但其如何在众多生物学行为中严格执行调控机制尚不明确。

2 STK33在肿瘤中的表达

研究发现，STK33 不仅表达于正常组织中，不同类型的肿瘤中也检测出STK33 的表达。通过高通量RNA 干扰的方法，在多种组织来源的肿瘤细胞系中发现，依赖Kirsten 鼠类肉瘤病毒癌基因（Kirsten rat sarcoma viral oncogene，KRAS）突变的肿瘤细胞均表现出STK33 的抑制敏感性，提示STK33 的激酶活性或许是影响依赖KRAS 突变的肿瘤细胞生存的必要条件，其机制可能是抑制STK33 降低核糖体蛋白 S6 激酶 1（ribosomal protein S6 kinase 1，S6K1）的磷酸化，减少线粒体凋亡，进而提高细胞的存活和增殖能力，这被称为与KRAS之间的“合成致死”效应，而不依赖KRAS 突变的细胞未检测出类似的改变［13］。“合成致死”基因的筛选有助于发掘新的肿瘤药物靶点，拓展肿瘤药物研发的思路［14］。在随后的蛋白质组学研究中发现，热休克蛋白90（heat shock protein 90，HSP90）可以维持多种组织来源的癌细胞中STK33 的稳定表达，通过遗传学或药物抑制HSP90 能够催化蛋白酶体介导的STK33 降解，诱导KRAS 突变的细胞发生凋亡［15］。因此，STK33 小分子抑制剂的研发成为当时的研究热点，其或将成为KRAS 依赖性肿瘤的新的治疗方向。然而，STK33 小分子抑制剂的研发也不尽如人意，经过数次筛选，优化出对STK33抑制选择性较高的BRD8899，但在多达35 种癌细胞系中，BRD8899 虽然能够抑制STK33 的激酶活性，却并未对细胞增殖活性发挥抑制效果［16］；高通量测序筛选出的新型化学探针ML281，进一步揭示了STK33的生物学特性，且抑制STK33并不能选择性杀死KRAS 依赖的肿瘤细胞［17-18］。有学者在急性髓细胞白血病（acute myeloid leukemia，AML）细胞系中使用多种方式（RNAi、过表达野生型或K145M STK33 和小分子STK33 激酶抑制剂）干扰STK33 的表达，再次证实了STK33 的下调或抑制并没有检测到其磷酸化位点的变化，又一次反驳了STK33 和 KRAS 之间存在“合成致死”效应［19］。虽然现有的研究存在争议，且对STK33的机制研究尚不明确，但肿瘤的发生发展过程是多阶段、多因素的复杂过程，最初对于STK33在肿瘤中的研究多数局限于KRAS 突变的肿瘤细胞，靶向KRAS 的研究困难重重但从未停止，虽然近10 年对于KRAS 家族的研究有了突破性进展［20］，但在10 年前对于STK33 与KRAS 的“合成致死”效应的发现，无疑是癌症治疗的一道曙光。遗憾的是，随后一系列研究并未能揭示STK33 的“合成致死”效应的更深入的机制，反而证实了与其完全对立的理论，也进一步预示了STK33 的复杂性。关于STK33 在不同肿瘤中如何发挥作用，陆续有学者进行了更广泛的探索。

2.1 STK33在肺癌中的表达

肺癌已然成为全球的多发病及常见病，虽然近年来肺癌死亡率有所下降，但仍居男女癌症死亡率的首位［21］。STK33 蛋白水平在不同组织学类型的肺癌组织中均高于良性肺组织，非小细胞肺癌（nonsmall-cell lung cancer，NSCLC）中 STK33 蛋白表达明显低于肺小细胞癌（small cell lung cancer，SCLC）中的蛋白表达，并且STK33 的显著表达与肺癌患者生存率低相关［22］。通过生信数据库中基因位点的比对及荧光素酶报告基因检测发现，miR-107 与 STK33 存在结合位点，miR-107 作为抑癌基因在NSCLC 细胞系中呈现低表达的状态，过表达miR-107 能够下调STK33 在NSCLC 细胞系中的表达，从而抑制细胞的增殖和侵袭能力并促进细胞凋亡。随后的蛋白印迹实验显示，STK33 蛋白表达水平与细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）的磷酸化水平呈正相关，提示此抑制过程可能是通过下调ERK/STK33 信号通路完成的［23］。ERK 的去磷酸化可以诱导NSCLC 的细胞凋亡，一定程度上减少NSCLC对吉非替尼的耐药性［24］。在SCLC 细胞系中，敲低STK33能诱导细胞凋亡和G1期细胞周期停滞，减弱SCLC 细胞的增殖和迁移能力，此抑制效应可能是通过核糖体蛋白S6（ribosomal protein S6，RPS6）/B细胞淋巴瘤-2 基因相关启动子（Bcl-2 asociated death promoter，BAD）的去磷酸化实现的，随后在小鼠成瘤模型中也得到了一致的结论，抑制STK33的表达能够抑制SCLC细胞的生长［25］。但该研究还发现，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶9（caysteine aspartic acid specific protease-9，caspase-9）蛋白的表达随STK33 的抑制而增加，而S6K1 蛋白的表达没有发生明显变化，可见STK33参与的细胞凋亡可能是线粒体途径介导的，而caspase-9 是细胞线粒体依赖的凋亡过程中不可或缺的起始因子［26］，这与之前的研究结果有所不同［13］。研究证实，STK33 在诸多类型的肺癌中均有表达且具有特异性，虽然尚未阐明其作用机制，但足以显示STK33 的功能复杂性。STK33 有望成为靶向药物耐药性的关键调节因素，并且为开发不同类型肺癌的新药物提供新的思路。

2.2 STK33在胃癌中的表达

胃癌的发病率居全球癌症发病第5 位，手术是主要治疗手段，近年来术前新辅助化疗和术后化疗一定程度降低了胃癌患者的死亡率，有效的基因检测是目前胃癌精准治疗的趋势［27］。通过对GEO 数据库中300例胃癌患者的基因表达数据及临床资料进行分析发现，STK33 的高表达与胃癌患者的总生存率和无进展生存期缩短以及TNM分期差有关，用免疫组织化学的方法检测出STK33 在胃癌组织中高表达，抑制胃癌细胞中STK33的表达可以抑制细胞增殖，降低细胞的迁移和侵袭能力，同时降低小鼠模型中肿瘤细胞向邻近器官转移的概率，这一过程伴随上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）的关键基因E-钙离子粘附蛋白的上调和波形蛋白的下调［28-29］。STK33的作用机制多种多样，其在胃癌中促进恶性进展的机制可能是通过EMT 途径实现的。这翻开了STK33 致癌机制研究的新篇章，有望为胃癌早期诊断、靶向治疗及免疫治疗提供新思路。

2.3 STK33在结直肠癌中的表达

结直肠癌是最常见的消化系统肿瘤之一，发病率和死亡率均居全球癌症发病和死亡的前3 位［21］，虽然早期结直肠癌能够治愈，但由于其早期症状不明显，多数患者确诊时已为中晚期，严重缩短患者的生存期［30-31］。研究者通过甲基化特异性检测技术发现，STK33 作为候选基因在结直肠癌组织中呈高甲基化状态，长春新碱的应用可以诱导结肠癌细胞中STK33 的脱甲基化，从而恢复其mRNA 的表达［32］，说明在结直肠癌中STK33的高甲基化状态有可能与肿瘤的恶性进展密切相关。高甲基化会导致抑癌基因功能的消减或丧失，从而促进肿瘤的生长［33］，长春新碱能恢复甲基化的STK33的mRNA 的表达同样证实，STK33 在结直肠癌中作为抑癌基因存在，其高甲基化状态是促进肿瘤进展的关键。另一项研究也显示，STK33 的高甲基化状态抑制了其mRNA 的表达，与结直肠癌患者的肿瘤高侵袭性、高转移率及预后不良相关，STK33 在结直肠癌细胞系中的高甲基化状态是促进细胞增殖的可能因素［34］。该结论与其他的研究结论存在分歧，可见不同的化学修饰方法对DNA 与蛋白质相互作用机制的影响具有复杂性，得出的结果也是多样的甚至完全相反。STK33 在结直肠癌中参与肿瘤进展的复杂机制尚未明确，需要对其进行更深入全面的探索，才能为结直肠癌的早期诊断和精准治疗提供理论基础。

2.4 STK33在肝癌中的表达

我国肝细胞癌发病率居全球第3 位，五年生存率仅14.1%［35］，肝细胞癌进展速度快，在手术治疗的基础上，寻求有效的治疗靶点是提升肝细胞癌治疗效果的关键。研究表明，过表达的STK33与原发性肝细胞癌的临床分期差和无进展生存期短有显著关联，其机制可能是STK33结合了癌基因c-Myc，增强其转录活性，从而促进肝细胞的增殖及肿瘤的恶性进展，抑制剂的使用虽然可以使STK33 失活，却没有明显改变细胞的增殖和迁移能力，提示STK33或许不能通过维持自己的激酶活性调节肝癌细胞的生物学行为［36］。STK33如何在肝癌细胞中发挥促癌作用，其机制尚需要更全面的挖掘，肝细胞癌进展速度极快，整体预后较差，尝试有效的早期诊断和及时治疗极为重要。STK33在肝细胞癌中的高表达有望为寻找其新的治疗方法提供新的研究方向。

2.5 STK33在胰腺癌中的表达

胰腺癌是一种早期无明显症状、进展速度极快的消化系统恶性肿瘤，五年生存率只有11%左右［21，37］，寻找胰腺癌早期诊断及治疗方法是必要的。研究者用免疫组织化学的方法检测到STK33在胰腺导管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）中表达，并且PDAC的不良预后与STK33的表达强度呈正相关性，体外及体内研究均发现，STK33的过表达可以促进PDAC细胞的恶性生物学行为，反之则抑制肿瘤细胞的恶性发展，这可能是由于缺氧诱导转录因子（hypoxia inducible factor-1，HIF-1α）直接与STK33启动子上的缺氧反应元件结合，从而激活STK33启动子活性，进而促进PDAC的恶性进展［38］，提示STK33在胰腺癌细胞中起到促癌作用。研究发现，在胰腺癌细胞中，STK33可以结合HSP90，二者联合作用于低氧状态下的肿瘤细胞，驱动HIF-1α的激活和积累，促进肿瘤的血管生成和恶性进展［39］。另有研究证实，过表达STK33 可以促进胰腺神经内分泌肿瘤（pancreatic neuroendocrine tumour，PNET）细胞的增殖、迁移和侵袭，并抑制细胞凋亡，此过程伴随经典的PI3K/AKT/mTOR信号通路的上调，干扰STK33的表达能够显著降低抗凋亡基因B细胞淋巴瘤-2基因（B-cell lymphoma-2，bcl-2）的表达，表明STK33参与PNET细胞恶性进展可能是通过线粒体依赖的凋亡途径实现的［40］。

综上可见，STK33 作为促癌基因与胰腺癌的发生发展关系密切，靶向STK33可能是治疗胰腺癌的新思路，但肿瘤的发生发展机制复杂，需对其开展更深入的研究。

2.6 STK33在淋巴瘤中的表达

淋巴瘤是分类繁多的淋巴造血系统恶性肿瘤，不同病理类型及分期的淋巴瘤，治疗方案和预后存在明显差异［41］。研究者在Burkitt 淋巴瘤中通过基因组富集分析方法发现，STK33基因可能参与了EB病毒编码的microRNA 的致病过程，从而影响Burkitt 淋巴瘤转录环境［42］，具体机制尚未进行深入研究，但STK33存在潜在的致癌意义。随后在探索B 细胞淋巴瘤患者个体之间存在的异质性时发现，致癌转录程序激活伴随Myc/STK33 通路的激活［43］，再次确定了STK33 在淋巴瘤恶性进展中的促进作用。最近的研究发现，在弥漫大B 细胞淋巴瘤中，STK33 作为差异基因被筛选出来，并检测出其在弥漫大B 细胞淋巴瘤细胞中明显高表达，干扰STK33的表达能抑制细胞增殖，并增强细胞对顺铂的敏感性，在耐药细胞株中过表达STK33能激活Hedgehog信号通路，从而促进其恶性生物学行为，在对STK33上游基因的筛选中发现核转录因子Y 亚基β（nuclear transcription factor Y beta，NFYB）与其相关度最高，过表达NFYC 能增加STK33 的表达，说明STK33 可能直接受NFYB 调控进而促进了弥漫大B细胞淋巴瘤的进展及化疗耐药［44］。

综上可见，STK33 在淋巴瘤的发生发展中起到促进作用，并且增加其耐药性，靶向STK33 或许是一种新的治疗淋巴瘤的策略，但还需更全面的探索STK33在淋巴瘤中的促癌机制。

2.7 STK33在其他肿瘤中的表达

下咽鳞状细胞癌中STK33的表达与肿瘤大小、恶性程度呈正相关，干扰STK33 的表达伴随着Ki67、bcl-2 的表达下调，进而抑制细胞增殖，诱导凋亡，并且ERK 上游基因抑制剂PD98059 的使用能增强对STK33的抑制效果，提示STK33可能是通过ERK 途径参与下咽鳞状细胞癌细胞EMT 的过程，进而促进肿瘤的恶性发展［45］。研究者在富集神经母细胞瘤的差异基因时，也发现STK33能作为独立预后标志，预测神经母细胞瘤患者的预后，但其如何调控神经母细胞瘤的发生发展尚未深入研究［46］。虽然STK33 已被多次报道与肿瘤的恶性进展相关，但在诸多肿瘤中研究均较少，还需大量工作证实STK33与其上下游基因的相关性，找到其促进肿瘤进展更可靠的证据，才能为靶向治疗提供思路。

3 结 论

肿瘤一直被视为阻碍人类健康的难以攻克的疾病，靶向治疗是肿瘤研究的热门，探索新的靶点对肿瘤的靶向治疗十分必要。STK33作为一种新型蛋白激酶，促进多种肿瘤的恶性生物学行为，参与不同的信号转导途径，涉及自动磷酸化和甲基化等蛋白质的化学修饰过程，但对其更深入的作用机制尚未完全明确。现有的研究尚不成熟且不具有普遍性，还需对STK33 的生物学特性、如何参与调节信号转导通路等方面进行深入探索，才能为其临床应用提供理论基础。总之，STK33 在肿瘤中发挥的作用不容忽视，是潜在的预后评估指标和治疗靶点，值得对其开展进一步研究。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突