KAP1在恶性肿瘤发生、发展及治疗中作用的研究进展

刘秀文，曹锟，刘新光

1 广东省医学分子诊断重点实验室，广东东莞523808；2 广东医科大学基础医学院

恶性肿瘤是当前威胁人类健康的重要疾病，其整体发病率和死亡率均较高，并且呈现逐年上升趋势。早发现、早诊断、早治疗能够有效延长恶性肿瘤患者生存时间，改善生存质量。因此，寻找有效的生物标志物成为恶性肿瘤早期诊断和靶向治疗的关键。KRAB相关蛋白1（KAP1）又称三重基序蛋白28、转录中介因子1β，最早于1996年由费雷德曼团队采用亲和层析法分离得到［1］。KAP1属于TRIM蛋白家族的重要成员，能够参与基因转录抑制、DNA损伤修复、免疫调节、胚胎发育以及病毒感染等［2］。越来越多研究发现，KAP1在多种恶性肿瘤细胞中高表达，并通过调控肿瘤细胞的增殖、侵袭、迁移等生物学行为，参与恶性肿瘤的发生、发展。本文结合文献就KAP1在恶性肿瘤发生、发展及治疗中作用的研究进展作一综述。

1.AP1的分子结构及其生物学功能

人类KAP1的编码基因定位于染色体19q13.43，全长6 254个碱基，包含17个外显子。KAP1由835个氨基酸残基组成，定位于细胞核。KAP1的N端包含4个结构元件：1个锌指结构、2个B盒和1个卷曲螺旋结构，统称为RBCC或TRIM结构域。该结构域作为同源三聚体与KRAB型锌指蛋白的KRAB结构域相互作用，进而抑制KRAB介导的基因转录［3］。KAP1的氨基酸残基中间部分包含转录中介因子和异染色质蛋白1（HP1）序列。HP1序列包含1个Pro-Xaa-Val-Xaa-Leu的五肽结构，即PxVxL区域，可直接与HP1相互作用，在浓缩异染色质方面发挥重要作用。KAP1的C端包含了植物同源结构域（PHD）和溴结构域（BrD），PHD与BrD相互作用可导致KAP1自身发生类泛素化修饰，进而招募组蛋白甲基转移酶SETDB1、染色质重塑体3和核小体重塑脱乙酰酶，这对KAP1发挥基因转录抑制和DNA损伤修复功能是必不可少的环节［4］。KAP1的分子结构见图1。

图1.AP1的分子结构示意图

2.AP1在恶性肿瘤发生、发展中的作用

2.1.AP1在恶性肿瘤发生中的作用 近年研究发现，KAP1异常表达在恶性肿瘤的发生中发挥重要作用。Wilms瘤是儿童常见的肾脏恶性肿瘤。最近KAP1被确定为Wilms瘤的易感基因，在约8%家族性Wilms瘤中发现KAP1基因的致病性突变，即KAP1基因19q13.32-q13.43杂合性缺失，该突变可影响KAP1基因甲基化并导致其不能发挥正常的功能。在胚胎肾脏发育期间，KAP1失活也有利于Wilms瘤发生，并且大多数携带KAP1基因突变的个体患有上皮组织学的肾母细胞瘤［5］。

作为肿瘤抑制因子，p53失活或突变与恶性肿瘤的发生息息相关。JIN等［6］研究发现，KAP1在肺癌中作为癌基因发挥作用，通过靶向泛素连接酶下调p53蛋白表达，促进肺癌细胞增殖。GAO等［7］研究发现，在宫颈癌SiHa细胞中，黑色素瘤相关抗原A3与KAP1相互作用，可抑制p53转录活性，从而抑制p53介导的细胞周期调控和细胞凋亡相关基因的表达。除了通过介导p53调控恶性肿瘤细胞增殖外，KAP1还可通过激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路，促进恶性肿瘤细胞生长。LI等［8］研究发现，KAP1在宫颈癌组织中高表达，并可通过激活mTOR磷酸化及下游分子核糖体蛋白S6激酶1，促进宫颈癌细胞生长。此外，KAP1诱导的宫颈癌细胞增殖可被mTOR抑制剂依维莫司消除，进一步证实KAP1在宫颈癌发生、发展中发挥重要作用。

PENG等［9］研究报道，在胶质瘤中，随着肿瘤分期增加，KAP1表达逐渐升高。在肝癌中，泛素偶联酶E2家族成员UBE2S与细胞核中的KAP1相互作用，二者相互作用增强了p27泛素化，显著促进细胞周期进程，进而促进肝癌的发生、发展［10］。端粒酶逆转录酶能够参与恶性肿瘤细胞的永生化和存活，该基因启动子反复突变可导致其在恶性肿瘤细胞中异常表达。AGARWAL等［11］研究发现，在膀胱癌中，KAP1是端粒酶逆转录酶启动子的转录激活剂，可促进膀胱癌细胞生长和增殖。此外，在骨肉瘤中，lncRNA PVT-1与KAP1结合增强了磷脂酰肌醇3-激酶催化亚基3型的SUMO化，从而增强肿瘤抑制复合物2的泛素化和降解，这有助于骨肉瘤干细胞的自我更新及其表型维持［12］。

通过以上研究发现，KAP1在肿瘤的发生中发挥重要作用，并可在一定程度上促进肿瘤进展。因此，KAP1可作为恶性肿瘤早期筛查的肿瘤标志物。

2.2.AP1在恶性肿瘤侵袭和转移中的作用 上皮间质转化是细胞失去上皮特征并获得间充质特征的生物学过程，与恶性肿瘤细胞的侵袭和迁移密切相关。ZOU等［13］研究发现，在EB病毒相关胃癌中，EB病毒编码的小核糖核酸1可促进SNHG8基因的表达，SNHG8作为miR-512-5p的分子海绵，可诱导KAP1、Bcl-2、CCND1以及CDH1等效应分子表达上调，进而促进EB病毒相关胃癌细胞的侵袭和迁移。黑色素瘤具有高度转移性，其中一个重要原因是黑色素瘤细胞可以在增殖状态和侵袭状态之间转换。但这种可塑性的分子机制目前尚不清楚。最近NYBERG等［14］研究发现，KAP1在侵袭性黑色素瘤细胞中高表达，而敲低KAP1可导致其侵袭性降低而促进其生长和增殖，其机制是KAP1通过负调节RNA聚合酶Ⅱ控制JUNB的转录延伸和表达，而JUNB能够抑制黑色素瘤细胞侵袭但会促进其生长和增殖。三阴性乳腺癌是乳腺癌中预后相对较差的一种亚型，具有恶性程度高、侵袭性强、易复发转移等特点。乳腺癌干细胞在乳腺癌发生、发展中发挥重要作用。PARKER［15］等研究发现，lncRNA BORG与KAP1相互作用，能够诱导乳腺癌干细胞整合素α6和CD49f表达，驱动乳腺癌细胞迁移。LI等［16］研究报道，KAP1与多梳蛋白抑制复合体2成员EZH2相互作用，可协同激活趋化因子受体4，促进CD44+/CD24-/low细胞群增殖，这有助于提高乳腺癌细胞的增殖能力，而敲低KAP1则可逆转上述过程，抑制乳腺癌细胞增殖。结果表明，KAP1在乳腺癌细胞增殖、侵袭和迁移等过程中发挥关键作用。CHEN等［17］在肺癌细胞中发现，敲低KAP1可阻断TGF-β诱导的上皮间质转化，影响E-钙黏蛋白和N-钙黏蛋白启动子的乙酰化和甲基化，抑制肺癌细胞侵袭和迁移。但在内皮细胞中，La核糖核蛋白结构域家族成员7（LARP7）招募KAP1至SLUG启动子上，并通过组蛋白的去乙酰化抑制其转录，阻止内皮细胞向间充质细胞转化，从而抑制瓣膜增生［18］。

以上研究可见，KAP1能够通过调控下游相关基因的表达影响恶性肿瘤细胞的侵袭和迁移。因此，特异性靶向KAP1能够通过抑制恶性肿瘤细胞的侵袭和迁移，延缓肿瘤进展。

2.3.AP1在恶性肿瘤耐药性中的作用 肿瘤耐药性是目前化疗中最难解决的问题，而KAP1表达与肿瘤耐药性产生密切相关。研究发现，当DNA发生损伤时，KAP1定位至DNA损伤位点并在损伤位点进行翻译后修饰，其中KAP1 Ser824和KAP1 Ser473磷酸化均能参与DNA损伤修复。KAP1 Ser824去磷酸化可导致DNA双链断裂诱导的染色质去凝聚能力丧失，造成细胞对DNA损伤诱导剂的敏感性增强［19］。KAP1 Ser473磷酸化缺失可导致DNA损伤灶增多，从而提高细胞对DNA损伤诱导剂的敏感性［20］。以上研究提示，KAP1能够通过DNA损伤修复功能参与肿瘤耐药性。

硼替佐米是一种选择性蛋白酶体抑制剂，在肝癌治疗中的应用前景广阔，但其耐药性仍是阻碍临床应用的关键。硼替佐米耐药性产生与蛋白酶体β5亚基的过表达或突变有关。ZHANG等［21］研究发现，KAP1是硼替佐米介导的肝癌细胞杀伤的拮抗剂，可通过转录激活蛋白酶体β1/2/5亚基的表达来增强蛋白酶体组装及其活性，抑制硼替佐米诱导的肝癌细胞凋亡。WANG等［22］研究发现，血液神经表达蛋白1（HN1）通过自噬-溶酶体途径阻止高迁移率族蛋白1的泛素化和降解，可介导肝癌细胞对奥沙利铂耐药，这与HN1和KAP1的相互作用有关。此外，在肺癌中，KAP1通过抑制Raf-MEK-ERK信号通路，促进肺癌A549细胞耐药性发生；敲低KAP1可导致肺癌A549细胞对5-氟尿嘧啶的敏感性增加，抑制肺癌A549细胞增殖［23］。

以上研究表明，KAP1过表达能够促进恶性肿瘤耐药性产生，而其低表达则可抑制耐药性产生。因此，以KAP1为靶点的治疗或许是解决恶性肿瘤耐药性的新途径。

2.4.AP1在肿瘤治疗中的应用前景 免疫治疗是一种新兴的肿瘤治疗手段，是通过调动机体自身免疫系统来杀灭肿瘤细胞以达到治疗肿瘤的目的。机体的抗肿瘤免疫效应主要是由T淋巴细胞介导的适应性免疫应答，但肿瘤微环境的存在和肿瘤自身的低免疫原性导致肿瘤患者体内T淋巴细胞出现活化障碍，使得机体的免疫应答被强烈抑制，这是肿瘤免疫治疗的主要障碍之一。

研究发现，SETDB1-KAP1复合物是抗肿瘤免疫的主要抑制因子。抑制SETDB1-KAP1复合物可激活cGAS-STING先天免疫应答途径并增强肿瘤微环境中CD8+T细胞浸润，两者协同作用可提高抗肿瘤反应［24］。CZERWINSKA等［25］探索了KAP1与黑色素瘤干性以及抗肿瘤免疫反应的关系，结果发现KAP1可通过减弱干扰素信号传导以促进“干性高/免疫低”的黑色素瘤表型，导致黑色素瘤周围更少的免疫细胞浸润，这不利于肿瘤的治疗。CD133是肿瘤干细胞表面的标志物，其表达升高与肿瘤预后不良呈正相关关系。研究发现，敲除KAP1可下调CD133表达，抑制肿瘤细胞的异质性［26］。活化的受体相互作用蛋白激酶3磷酸化KAP1，可抑制KAP1染色质结合活性，有助于NF-κB和其他转录因子的反式激活，促进树突状细胞成熟和细胞因子产生，从而增强机体抗肿瘤免疫能力［27］。此外，KAP1高表达还可抑制树突状细胞功能［28］。因此，KAP1高表达能够抑制机体抗肿瘤免疫能力。

纳米抗体具有自身体积小、效能稳定及易于基因改造等优点，在肿瘤治疗中显示出巨大潜力。研究发现，抗KAP1选择性纳米体NB237能够显著抑制胶质母细胞瘤细胞和胶质母细胞瘤干细胞在斑马鱼大脑中的侵袭和扩散［29］。此外，细胞程序性死亡配体1（PD-L1）是抑制抗肿瘤免疫的关键驱动因素。肿瘤细胞通过表达PD-L1并与T淋巴细胞表面的PD-1特异性结合，从而抑制适应性免疫应答以逃避免疫攻击。维替泊芬是PD-L1的小分子抑制剂。研究发现，维替泊芬通过靶向高尔基体相关自噬及破坏STAT1-IRF1-KAP1信号级联，在体内外抑制干扰素诱导的PD-L1表达。因此，靶向KAP1的小分子抑制剂是一种可行的肿瘤免疫治疗策略［30］。

综上所述，KAP1是一种多功能蛋白质，能够参与基因转录抑制、DNA损伤修复、免疫调节、胚胎发育以及病毒感染等；KAP1在多种恶性肿瘤细胞中高表达，并通过调控肿瘤细胞的增殖、侵袭、迁移等生物学行为，参与恶性肿瘤的发生、发展，同时在肿瘤治疗耐药和免疫治疗中发挥一定作用。但目前KAP1促进恶性肿瘤发生、发展的机制尚不完全清楚，仍需进一步研究。以KAP1为靶点的肿瘤治疗在动物实验中展现出了巨大潜力，相信未来针对KAP1的靶向药物会成为恶性肿瘤新的治疗选择。