Kin17在肿瘤中的研究进展

钟学进 吴春梅 李秋燕 综述 曾涛 审校

作者单位：1.广东医科大学附属第二医院检验医学科(湛江 524003);2.广东医科大学附属医院检验科

目前,肿瘤依然是威胁人类生命健康的重要疾病之一[1],阐明肿瘤的发生机制以及寻找潜在的生物标记物和治疗靶点,有助于改善患者预后和提高总体生存率。核蛋白17(Nuclear immunological kinship to rec A protein,Kin17)与RecA蛋白具有高度亲和性[2],可作为多蛋白复合体的一部分,在机体生理病理过程中发挥重要的调控作用[3]。近年来,研究发现高表达Kin17在肿瘤的发生发展中起着重要作用。因此,本文就Kin17的结构、功能和在肿瘤中的研究进展作一综述,以期探索Kin17作为肿瘤诊断、预后生物标志物和治疗靶点的潜力。

1 Kin17的分子结构

Kin17基因定位在人类10号染色体的p15-p14位置,在进化过程中高度保守[2]。Kin17分子质量为45 KDa,在结构上从NH2端到COOH端依次由锌指结构域(Zinc-finger domain,ZF)、螺旋结构域(Winged helix domain,WH)、RecA蛋白同源的结构域(RecA protein domain,RH)、核定位信号(Nuclear localization signal,NLS)、两个串联的SH3样蛋白(SH3-like domains,SH3-like)和一个KOW基序(Kirpdes、Ouzouns,Woese,KOW)组成[3]。其中ZF能促进Kin17与DNA或RNA相互结合[4],WH主要介导蛋白质相互作用[5],NLS负责蛋白质的核定位[6],而KOW的作用主要是介导蛋白质与RNA相互结合[7]。

2 Kin17的生物功能

Kin17普遍存在哺乳动物中,正常情况下,在骨骼肌细胞、心脏、睾丸和高增殖率的细胞中高表达,而在其他器官表达较少[8]。基于Kin17结构特点,其在细胞生长过程中扮演重要角色。相关研究表明,Kin17优先与真核细胞染色体的弯曲DNA结合[4],还可通过SH3-like结构在RNA结合中发挥作用[7]。另外,在静止的成纤维细胞中,经过紫外线照射后,Kin17 RNA增加了3倍并在细胞核中积累[9]。因此,Kin17被认为是一种DNA和RNA结合蛋白,在机体损伤修复中具有关键作用。通过蛋白质组学检测和分析发现Kin17存在于剪接体中,由此推测它在转录调控中具有重要作用[10]。研究发现Kin17的表达与细胞周期S期有关[11],可参与DNA复制和细胞周期调控[12]。另外,Kin17与甲基转移酶共同调节细胞甲基化,促进基因转录[13]。综上所述,Kin17参与了一系列细胞行为,包括DNA复制、损伤修复、细胞周期调节、表观遗传修饰和RNA加工等,可能在肿瘤的发生发展中发挥重要作用。

3 Kin17与肿瘤

3.1 Kin17与乳腺癌

乳腺癌是全球女性癌症死亡的主要原因[12]。据报道[14-15],Kin17在乳腺癌组织和乳腺癌细胞中的表达均显著增加,其中,浸润性导管癌组织中Kin17的表达显著高于良性乳腺疾病组织(P<0.001)和导管原位癌组织(P=0.036),在乳腺细胞系中,永生化的MCF-10A细胞中Kin17的表达高于正常乳腺细胞Hs578Bst,重要的是,与Hs578Bst细胞相比,Kin17在乳腺癌细胞中的表达更高,由此可见,乳腺癌恶化程度越高,Kin17的表达量越高。通过对癌症基因组图谱(The cancer genome atlas,TCGA)的临床资料进行生存分析,发现Kin17高表达与低生存率显著相关,特别在4种亚型中,Lumina-A亚型的生存率更低,另外,Kin17高表达还与远处转移、复发有关,提示Kin17在乳腺癌进展和预后中具有重要作用,该项研究还证明了Kin17通过激活上皮-间质转化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)信号通路促进了Lumina-A乳腺癌转移[16]。三阴性乳腺癌(Trip-negative breast cancer,TNBC)占所有乳腺癌10%～20%,与其他亚型相比,由于缺乏有效的靶向治疗,其死亡率和转移率较高[17]。在Gao等[18]研究中,用慢病毒载体稳定敲低Kin17后可显著抑制TNBC细胞的增殖并促进了细胞的凋亡。深入研究发现,Kin17基因被敲低后,PARP、caspase 3和caspase 7的表达水平显著降低,提示Kin17可能通过影响PARP、caspase 3和以caspase 7的功能来促进TNBC细胞的凋亡。因此,Kin17在乳腺癌的发生发展中发挥作用,通过对关键环节的调控来降低Kin17的表达,可能成为治疗乳腺癌的关键靶点。

3.2 Kin17与宫颈癌

宫颈癌是全球女性癌症死亡的第五大常见恶性肿瘤[1]。Kin17在浸润性宫颈癌、宫颈上皮内瘤变和原位癌组织中的表达水平均高于正常宫颈组织,并与肿瘤分化、淋巴结转移有关[19]。Ki-67蛋白能够反应细胞增殖能力,可作为判断肿瘤恶性程度及其预后的生物标志物[20],值得注意的是,Kin17的表达与Ki-67蛋白密切相关[19]。为了探讨Kin17在宫颈癌中的作用,用慢病毒稳定敲低Kin17的表达,观察到宫颈癌细胞的侵袭和迁移都受到抑制,而且NF-κB信号因子的磷酸化和Snail的蛋白表达水平均降低。因此,Kin17可通过NF-κB-Snail信号通路调节宫颈癌细胞的侵袭和迁移,该通路也已被证实是介导癌细胞转移的重要信号通路之一[20]。另外,敲低Kin17后可通过调节caspase 3、PARP和Bcl-2家族蛋白的表达来促进宫颈癌细胞凋亡,这可作为调控宫颈癌细胞凋亡新的治疗靶点[21]。最近发现Kin17的表达水平与宫颈病变的严重程度呈正相关,提示Kin17是一种新的上皮内瘤变的生物标志物[22]。综上所述,Kin17在宫颈癌的凋亡、侵袭和迁移过程中都起到非常重要的作用,抑制Kin17在宫颈癌的高表达可能成为未来治疗宫颈癌的方向,但还应进一步深入研究潜在的分子机制,以阐明靶向Kin17的治疗在宫颈癌中应用前景。

3.3 Kin17与肝细胞癌

据全球数据统计,肝癌发病率位列第七位,死亡率位列第二位[1],其中肝细胞癌是最常见的肝癌亚型。Kou等[23]发现肝细胞癌组织中Kin17的表达显著高于癌旁肝组织,通过体内体外实验发现,Kin17过表达后细胞集落形成数、周期蛋白D1和周期蛋白p27的表达量均显著增加,表明Kin17过表达后能促进肝癌细胞的增殖能力。在荷瘤实验中,注射了HepG2-Kin17和SMMC-7721-Kin17细胞小鼠的肿瘤体积大于种植了HepG2和SMMC-7721细胞的小鼠,Kin17表达水平与肿瘤体积呈正相关,提示Kin17在肝细胞癌的生长中起着至关重要的作用。另一项研究也发现[24],与正常肝组织相比,Kin17在肝细胞癌中高表达,在病理Ⅱ～Ⅳ期肝癌患者中的表达高于病理Ⅰ期患者,而且Kin17表达水平较高的患者表现出较差的总生存期(Overall survival,OS)和无进展生存期(Disease Free Survival,DFS)。由此可见,Kin17的表达水平与肝细胞癌的进展有关。该研究还证实了Kin17通过调节TGF-β/Smad2通路中Smad2、p-Smad2和EMT相关蛋白的表达促进肝细胞癌转移。因此,以上研究确定了Kin17在肝细胞癌增殖和侵袭转移中起关键作用,Kin17可能成为肝细胞癌潜在的预后生物标志物和治疗靶点。

3.4 Kin17与非小细胞肺癌(Non-small cell lung cancer,NSCLC)

2020年全球肺癌的死亡率位居恶性肿瘤的首位,严重影响人类的身体健康[25]。肺癌最常见的亚型是NSCLC,易导致脑和骨转移,并且患者的预后较差[26]。研究已证实了肺癌组织与癌旁组织中Kin17的表达具有统计学差异(P<0.05)[27]。为了探讨Kin17在NSCLC的作用,研究人员检测了65例NSCLC及肺良性病变组织中Kin17的表达情况,结果发现,NSCLC组织中Kin17的表达水平明显高于肺良性病变组,而且Kin17的表达与临床病理特征相关性,包括淋巴结转移和肿瘤分期。进一步研究发现,Kin17可能通过MEK/ERK信号传导通路发挥作用,Kin17的低表达抑制EGFR、MMP7和MYC表达水平,从而抑制肿瘤细胞的转移和侵袭[28]。有趣的是,敲低Kin17会抑制NSCLC细胞发生EMT,过表达STAT3后能够纠正Kin17敲低对EMT的抑制作用,表明Kin17可能通过上调STAT3的表达来促进NSCLC细胞发生EMT、侵袭和转移[29]。根据上述研究结果,Kin17的高表达会促进NSCLC的侵袭和转移,通过对其表达水平的检测有助于评估患者的临床分期及预后。

3.5 Kin17与其他肿瘤

卵巢癌是常见的妇科恶性肿瘤之一。通过对TCGA数据库中卵巢癌患者的临床资料分析表明[30],与正常卵巢组织相比,卵巢浆液性腺癌组织中Kin17的mRNA表达上调(P<0.05),然而,Kin17在正常卵巢组织、卵巢粘液性腺癌、子宫内膜样腺癌和透明细胞癌组织中的表达无统计学差异,提示Kin17的表达水平或许可以用来区分卵巢浆液性腺癌与其他类型的卵巢癌,进一步分析发现Kin17高表达与较差的OS(P<0.01)、高转移(P<0.05)相关,但与病理分级不相关。敲低Kin17可导致卵巢癌细胞在体外的迁移受到抑制且可增强对顺铂药物的敏感性。因此,Kin17可能是卵巢癌预后的生物标志物,值得进一步探讨。

甲状腺癌是内分泌系统中最常见的癌症类型,占所有内分泌病例的95%以上[1]。Jiang等[31]为了确定Kin17是否在甲状腺癌的发生发展过程中起作用,首先检测了甲状腺癌组织及细胞中Kin17的表达,发现与正常组织和细胞系相比,Kin17在甲状腺癌组织和细胞中均表达上调,研究其分子机制发现,敲低Kin17后,MAPK信号通路的p-p38、Cyclin D1和p27的蛋白表达水平均下调,所以,Kin17可通过激活MAPK信号通路促进甲状腺癌细胞的生长。而且,Kin17基因敲除后促进了细胞对阿霉素的敏感性。以上研究说明,通过阻遏Kin17高表达和使用药物联合治疗可能延长甲状腺癌患者生存期。

结直肠癌是全球第三大常见的恶性肿瘤,文献报道Kin17在结直肠癌组织中高表达,且主要分布于胞浆和胞核,而癌旁组织Kin17主要位于胞核。通过Kaplan-Meier生存分析显示Kin17是影响结直肠癌预后的因素(P<0.001)[32],该项研究提示,通过其在细胞内分布的位置和表达水平可初步判断肿瘤的良恶性及预后,但确切的分子机制仍需进一步探讨。

4 小结与展望

肿瘤患者被确诊时往往已处于中晚期,因此,探索具有预测作用或诊断价值的生物分子,能为肿瘤患者提供更早、更准确的治疗和争取更多的生存时间。Kin17作为一种DNA或RNA结合蛋白,在DNA复制、损伤修复、细胞周期调节、表观遗传修饰和RNA加工过程中都扮演重要角色。已发现Kin17在多种肿瘤中表达上调,其高表达与不良预后显著相关。Kin17在细胞凋亡、增殖、侵袭和转移等多个方面对肿瘤的发生发展起重要作用。研究已表明通过下调Kin17的表达水平及联合靶向药物的使用能更好地阻遏肿瘤的发生发展,Kin17有望成为诊断肿瘤新的标记物及治疗肿瘤的新靶点。但由于不同肿瘤差异性较大,未来研究还需进一步探讨Kin17在不同肿瘤中的作用机制,为肿瘤的早期诊断、治疗提供更准确的靶点和思路。