RPS15A在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的研究進展

曾繁浩 綜述，顏汝平，楊德林 審校

(昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院 泌尿外科，云南 昆明 651101)

核糖體是一種結構復雜的大分子物質，主要由一個40S和一個60S的核糖核蛋白亞單位組成，分別稱為“小”和“大”亞單位，內含480個大小不等的獨特核糖體蛋白(ribosomal proteins，RPs)，它是蛋白質生物合成的工廠，其主要參與遺傳信息的翻譯，它對細胞的生長、增殖以及分化等生物學過程至關重要[1]。RPS是核糖體組成的關鍵成分，在細胞內執(zhí)行與增殖、分化、DNA修復、凋亡、細胞死亡、炎癥、腫瘤發(fā)生和轉錄調節(jié)以及其他一些與生物過程相關的額外核糖體功能[2]。蛋白質的合成是細胞生存的關鍵，其合成速率決定著細胞的生長和增殖速度。同理，腫瘤細胞的快速增殖依賴于蛋白質的合成速率，而蛋白質的合成速率取決于核糖體的數量，為了實現細胞生長和增殖過程中對蛋白質需求的增加，細胞必須通過加快核糖體生物合成速率來增強其合成蛋白質的能力[3]。核糖體蛋白RPS15A(ribosomal protein s15a，RPS15A)是40S核糖體亞單位的組成部分，是核糖體蛋白家族中的一員，能夠在翻譯的早期促進信使RNA和核糖體的相互作用。若RPS15A基因表達發(fā)生異常，可導致包括腫瘤在內的疾病發(fā)生，本文主要對RPS15A在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用進行綜述。

1 核糖體及核糖體蛋白的概述

核糖體是復雜的核糖核蛋白機器，在細胞中催化蛋白質合成，在核糖體的復雜生物發(fā)生過程中，RRNA被折疊、修飾、加工并與RPS組裝形成兩個核糖體亞單位，稱為大亞基和小亞基，這一過程主要發(fā)生在一個特殊的核仁室中，該過程主要分五個步驟完成：P-RRNA和RP的合成、P-RRNA的堿基修飾、P-RRNA的折疊、P-RRNA與RP的組裝以及對P-RRNA進行內切和外切核溶解處理，由大約200種不同的生物發(fā)生因子(也稱為核糖體組裝因子)和大約80種核仁小RNA介導完成[1]。核糖體中小亞基的功能是將信使MRNA和TRNAS結合起來翻譯遺傳密碼，在真核生物的小亞基內含一個18S的RRNA和33個不同的RPS；真核生物核糖體大亞基中，有催化肽鍵形成的肽基轉移酶中心，內含5S RRNA、5.8S RRNA、25S～28S RRNA以及47個RPS，RRNA和RPS相互結合形成功能性核糖體，由于核糖體的功能與細胞的正常生長和增殖密切相關，若核糖體生物過程發(fā)生失調則可導致多種人類疾病，如核糖體病、發(fā)育缺陷、血液功能障礙疾病或者癌癥[4]。RPS15A蛋白是核糖體蛋白家族中的一員，是一個分子量為14.8KDa的蛋白質。研究發(fā)現，RPS15A除了參與組裝核糖體外，還具有調節(jié)細胞生長、增殖、凋亡等細胞生物學功能的核糖體外功能[5]。

2 RPS15A在腫瘤中的表達及與患者的預后

腫瘤的發(fā)生發(fā)展，往往伴隨著基因的異常表達，隨著對RPS15A的研究，結果發(fā)現，RPS15A的異常表達通常與核糖體病的發(fā)生、血液病以及腫瘤的發(fā)生相關，并影響著患者的臨床分期和預后。DBA(diamond-blackfan anemia)病是第一個報道的核糖體病，該疾病是一種罕見的、遺傳性的、先天性骨髓衰竭綜合征，典型的臨床表現為正常染色大細胞性貧血和急性紅細胞減少癥。在日本，研究表明，該病的發(fā)生可能與RPS15A基因的突變有關[6]。據現有的研究結果，在腫瘤的細胞或組織中，RPS15A均處于高表達狀態(tài)，如泌尿生殖系統(tǒng)腫瘤中的乳腺癌[7]、卵巢癌[8]和腎細胞癌[9]，消化系統(tǒng)中的大腸癌[10]、肝癌[5]、胃癌[11]、胰腺癌[12]等。通過分析患者的臨床資料，發(fā)現RPS15A的表達還與部分腫瘤患者的預后及臨床分期相關。如RPS15A基因的表達與乳腺癌患者的TNM分期及更大的腫瘤直徑相關，該基因表達水平的高低與乳腺癌患者的預后密切相關[7]。Chen等[13]研究也得出類似結論，即RPS15A基因的高表達與大腸癌患者的年齡、術前未接受新輔助治療、較高的原發(fā)性區(qū)域淋巴結病理(pathological node，pN)分期和同步性遠處轉移有關，在低表達患者中，患者的總體生存率要明顯高于高表達患者，因此，RPS15A基因的高表達同樣被認為有可能是大腸癌患者預后不良的獨立危險因素。此外，RPS15A的表達還與胃癌的TNM分期、腫瘤大小、分化、淋巴結轉移和肝癌患者的不良預后密切相關[5，14，15]。

3 RPS15A對腫瘤細胞的生物學功能影響

癌癥的一個定義標志即細胞的異常增殖，即使在營養(yǎng)不良和有毒的微環(huán)境中，細胞的生長增殖速度也遠遠超過正常細胞，而細胞的增殖通常與細胞生長的微環(huán)境、血管生成、細胞周期密切相關。RPS15A同其它致癌基因一樣，具有通過調控腫瘤細胞的生物學功能來介導腫瘤的發(fā)生與發(fā)展的能力，它通過促進腫瘤細胞的增殖，加快細胞周期的進程促進腫瘤的發(fā)生。若抑制RPS15A基因的表達，則可抑制細胞的增殖，阻滯細胞周期。在Feng等[16]的實驗中，敲低RPS15A基因的表達可明顯抑制乳腺癌細胞的增殖，使得細胞周期阻滯在G2/M期和誘導細胞的凋亡。體外實驗表明，抑制大腸癌細胞RKO中RPS15A的表達，也可觀察到細胞阻滯在G2/M期，但在SW620細胞中則是阻滯在G0/G1期[17]。另外，沉默RPS15A基因后，可使胃癌細胞體外增殖率顯著降低，細胞被阻滯在G0/G1期，細胞生長受到抑制，遷移率降低；裸鼠體內成瘤實驗進一步證實，RPS15A基因的沉默對腫瘤生長有良好的抑制作用[11]。對于膠質母細胞瘤，敲除RPS15A基因的表達能明顯抑制膠質母細胞瘤細胞在體外的生長和克隆形成，并誘導細胞周期阻滯在G0/G1期和促進細胞的凋亡，抑制膠質母細胞瘤細胞的體外增殖和遷移，以及在裸鼠體內的腫瘤生長[18]。

4 RPS15A在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的分子機制

分子機制的深入研究將有助于進一步了解一個致癌基因在腫瘤中發(fā)揮的具體作用，為發(fā)現腫瘤治療的新靶點或作為新的診斷標志物提供理論基礎。根據RPS15A基因在腫瘤發(fā)展中的分子機制研究發(fā)現，敲低RPS15A基因的表達后可通過P53/P21/細胞周期蛋白依賴性激酶1(cyclin dependent kinase 1，CDK1)[13]通路誘導大腸癌細胞HCT116和DLD-1的細胞周期阻滯在G0/G1期，抑制大腸癌細胞的生長和增殖。類似的研究，微小RNA-29a-3p(microRNA-29a-3p，miR-29a-3p)與RPS15A互為負相關調控關系，miR-29a-3p可靶向于RPS15A蛋白，通過miR-29a-3p/RPS15A通路抑制RPS15A基因的表達，上調鈣結合蛋白P21、BCL2，下調細胞周期蛋白依賴性激酶4(cyclin dependent kinase 4，CDK4)、細胞周期蛋白D1、凋亡調節(jié)因子BCL2相關X(bcl-2 associated x，BAX)等來抑制大腸癌細胞的生長和促進凋亡[10]。在非小細胞肺癌細胞中，對于RPS15A促進腫瘤細胞生長的機制研究中，miRNAs與RPS15A的表達呈負性調節(jié)作用，miR-147b可直接作用于RPS15A的3′端非翻譯(3′-untranslated region，3′-UTR)區(qū)域抑制RPS15A基因的表達誘導Wnt/β-catenin信號通路的傳導來限制非小細胞肺癌細胞的增殖和侵襲[19]。RRNA的轉錄是在RNA聚合酶I(RNA polymerase I，RNA pol I)介導下核糖體生物合成的關鍵步驟，該步驟最終決定了核糖體的數量，從而影響細胞的生長、增殖和對環(huán)境刺激的反應以及細胞的生理狀態(tài)[20]。肝炎病毒相關肝癌進化的乙肝病毒HBx癌蛋白通過激活Ras和TATA結合蛋白來激活RNA pol I依賴性啟動子，促進RRNA的轉錄，加快RRNA合成和核糖體生物發(fā)生的速率，因此，在Xie等[21]的研究中發(fā)現，RPS15A促進肝細胞生長的作用可能有兩種機制，一種為HBx抗原依賴性方式，另外一種為介導細胞周期進程的方式，此外，RPS15A還可通過Wnt/β-catenin信號通路增強成纖維細胞生長因子的表達，從而在成纖維細胞生長因子-配體-受體結合后激活血管內皮細胞的粘著斑激酶(Focal adhesion kinase，FAK)和絲氨酸/蘇氨酸激酶1(serine/threonine kinase 1，AKT)通路，促進血管生成和肝癌的演變。

5 展望

蛋白質的合成是細胞生存的關鍵，其合成速率決定著細胞的生長和增殖速度，核糖體作為蛋白質合成的關鍵場所，決定著正常細胞以及腫瘤細胞的增殖與生長。組成核糖體的關鍵成分RPs除了參與核糖體的組裝外還具有許多核糖體外功能，若發(fā)生異常，則可導致包括腫瘤在內的疾病的發(fā)生。RPS15A作為RPs中的一員，被證實是一個新的致癌因子，在許多腫瘤疾病中表達異常，通過近些年對RPS15A基因的研究，發(fā)現RPS15A基因的高表達可能導致細胞的生物學功能發(fā)生改變，如促進腫瘤細胞增殖、遷移、侵襲、抑制腫瘤細胞的凋亡，影響腫瘤細胞的細胞周期進程等等。且目前的體外實驗以及部分體內研究結果顯示，若敲除RPS15A基因或抑制其表達，則可抑制腫瘤細胞的生長，因此，RPS15A有可能是腫瘤治療的一個新靶點。