APLP2在惡性腫瘤中的研究進展

王可雅，王玲，侯建青

1青島大學醫學院，山東 青島266000

2青島大學附屬煙臺毓璜頂醫院婦科，山東 煙臺264000

淀粉樣肽前體樣蛋白2（amyloid precursor-like protein 2，APLP2）是淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）家族中的一員，APP家族包括APP、淀粉樣肽前體樣蛋白1（amyloid precursorlike protein 1，APLP1）和 APLP2，該家族主要在神經系統中發揮作用，如神經細胞中的APP基因突變導致APP蛋白酶切位點發生改變，從而形成β-淀粉樣蛋白沉淀，是阿爾茨海默病的特征病理變化。近年來，相關研究發現，APLP2在不同部位的腫瘤中均表達異常，與惡性腫瘤的發生、發展密切相關，因此，對于APLP2的研究受到越來越廣泛的關注[1-3]。目前，對APLP2結構和生理功能的研究已經較為透徹，但對APLP2在惡性腫瘤細胞中作用的研究起步較晚。本文主要闡述了APLP2在惡性腫瘤組織中的表達情況及其相關機制的研究進展，旨在為臨床腫瘤的診斷和治療提供新的方法和理論依據。

1 APLP2 的結構與功能

1993年，Wasco等[4]研究了APLP2基因在遺傳性阿爾茨海默病中的作用，結果發現，APLP2基因編碼的蛋白質由763個氨基酸組成。APLP2為單次跨膜糖蛋白，結構上分為胞外域、跨膜區域和胞內域。胞外域由3個結構域組成，包括E1結構域、E2結構域和牛胰蛋白酶抑制藥（bovine pancreatic trypsin inhibitor，BPTI）結構域[5]。E1結構域包含了兩個獨立的單元，即類生長因子結構域（growth factor-like domain，GFLD）和銅離子結合結構域。E2結構域是APLP2最大的保守區域，又稱APLP2中央區域，包括6個α螺旋，它們組成了兩個卷曲螺旋的子結構：N端卷曲螺旋和C端卷曲螺旋。BPTI結構域富含半胱氨酸，可以抑制多種蛋白酶。APLP2的胞外域為二聚體，含有多個富含金屬離子和細胞外基質成分的結合位點，這些結合位點可以與銅離子、鋅離子、硫酸乙酰肝素結合?？缒^域為螺旋結構[6]。細胞內區域含有與APP相同的YENPTY序列，預示APLP2在功能上與APP具有相似性。APLP2還包含與鳥嘌呤核苷酸結合蛋白質（guanine nucleotide binding protein，GTP結合蛋白質）結合的胞內域，意味著它也許是G蛋白的另外一個細胞膜受體。

作為APP基因家族中的一員，APLP2在神經系統方面的功能最早被發現，其可通過調節神經干細胞的遷移和分化來調節大腦的發育，同時發現，APLP2在突觸可塑性中發揮了促進神經突觸生長、神經細胞遷移和銅穩態平衡的作用[7-8]。APLP2還在蛋白質的軸突轉運中充當轉運物的受體。近年來，Peters等[9]發現APLP2還與抗原呈遞分子如主要組織相容性復合體I（major histocompatibility complexI，MHCI）類分子有聯系，并通過增強胞吞作用調節其在細胞表面的表達情況，另外，APLP2蛋白是維持葡萄糖和胰島素平衡的重要調節劑。

2 APLP2在惡性腫瘤中的作用

近年來，有研究發現，APLP2在胰腺癌組織中的表達水平較高，促進了胰腺癌細胞的增殖與遷移[10]。在睪丸生殖細胞腫瘤組織中，也檢測到了APLP2蛋白的表達。在尤因肉瘤組織中，APLP2下調了MHCI類分子的表達，發揮了阻止腫瘤細胞凋亡的作用[9]。APLP2蛋白切割后產生的C-末端片段誘導激活了腫瘤細胞的增殖與分裂，APLP2作為G蛋白偶聯受體（G-protein coupled receptor，GPCR），參與細胞外信號調節蛋白激酶1/2（extracellular signal-regulated protein kinase 1/2，ERK1/2）信號轉導通路的信號傳遞過程，對腫瘤細胞的增殖具有調控作用。在腫瘤模型中，有許多關于APLP2的翻譯后修飾類型，如磷酸化修飾、糖基化修飾等類型。APLP2蛋白在子宮內膜癌組織中的表達水平均降低[11]。

2.1 APLP2參與腫瘤細胞的增殖

在2012年的一項關于胰腺癌的研究中首次發現了APLP2在人類胰腺癌組織中呈高表達[1]。下調APLP2蛋白的表達會抑制胰腺癌細胞的增殖。而隨后的研究顯示，在胰腺癌細胞中，APLP2蛋白的C端被β-分泌酶切割，持續地產生APLP2的C末端片段，同時胰腺癌細胞的活力有所增加，而加入β-分泌酶抑制藥后，胰腺癌細胞的活力受到影響；研究結果表明，β-分泌酶和APLP2（特別是其C端切割片段）影響胰腺癌細胞的存活[1，9]。

Moss等[12]通過敲低APLP2的表達抑制了人結腸癌細胞的增殖。在結腸癌細胞中，APLP2的表達與人類白細胞抗原-B相關轉錄物3（human leukocyte antigen-B associated transcript 3，HLA-Bat3）的表達呈正相關；且HLA-Bat3通過抑制APLP2的泛素化，從而阻斷APLP2蛋白被蛋白酶體降解。這些研究結果提示HLA-Bat3通過穩定APLP2促進結腸癌細胞的生長。

2.2 APLP2參與腫瘤細胞的凋亡

細胞凋亡是由基因控制的細胞自主有序的主動死亡過程，細胞凋亡通路主要包括線粒體通路和死亡受體通路，即內源性凋亡途徑和外源性凋亡途徑，受B細胞淋巴瘤因子-2（B cell lymphoma-2，Bcl-2）蛋白家族凋亡因子和抗凋亡因子的調節。Bcl-2蛋白家族是一組與Bcl-2蛋白在氨基酸序列和（或）蛋白質空間結構上具有同源性的蛋白質，根據功能的不同可以分為抗凋亡和促凋亡蛋白，根據抑凋亡因子與促凋亡因子的比例來決定細胞的命運。ERK1/2是絲裂原激活蛋白激酶（mitogen-activation protein kinase，MAPK）家族中的重要成員，是GPCR激活的關鍵效應蛋白。ERK/MAPK磷酸化級聯反應中的G蛋白可以激活細胞中的抗凋亡因子，抑制腫瘤細胞的凋亡[13]。APLP2蛋白細胞外的226個氨基酸可與米勒管抑制物質（Müllerian inhibiting substance，MIS）相結合，從而激活ERK1/2的抗凋亡活性。因此，作為MIS受體的APLP2蛋白可以與GPCR偶聯以激活ERK從而發揮抗腫瘤細胞凋亡的作用[14]。

APLP2在尤因肉瘤組織中高表達，放射治療后，APLP2表達水平升高的尤因肉瘤細胞中處于凋亡前期的腫瘤細胞比例增加，APLP2表達水平未升高的尤因肉瘤細胞中處于凋亡前期的腫瘤細胞比例較少，說明在尤因肉瘤中，APLP2的高表達可以降低尤因肉瘤對放療的敏感性[2]。

2.3 APLP2參與腫瘤細胞的侵襲、轉移

Pandey等[10]研究結果顯示，APLP2在胰腺癌肝轉移灶中呈高表達，可能具有促進腫瘤細胞遠處轉移的能力。促成腫瘤細胞遠處轉移的一個機械因素是腫瘤細胞遷移傾向。Zhang等[15]研究表明，APLP2在大鼠角膜上皮細胞中的表達水平升高，大鼠角膜上皮受傷時，APLP2表達升高的大鼠角膜上皮細胞發生了遷移；而將胰腺癌細胞中APLP2的表達敲低后，則導致腫瘤生長緩慢。一旦APLP2的表達下調，胰腺癌細胞就不能夠恢復其正常的生長速度。進一步的胰腺腫瘤異種移植實驗還表明，APLP2對腫瘤擴散具有影響，促進了腫瘤向膈膜、腎和腸的轉移。在小鼠和人類胰腺癌組織中，也得到了與上述研究相一致的結果。

Lim等[16]研究發現，與APLP2同源的APP具有促進乳腺癌細胞發生轉移的功能，在乳腺癌細胞中，當APP基因被敲除時，腫瘤細胞的增殖能力會受到限制，并通過誘導細胞周期抑制性蛋白p27kip1的表達從而導致G1期阻滯。APLP2與APP高度同源，APLP2也可能具有此種功能，相關研究仍在進展中。

促進腫瘤細胞侵襲和轉移的發生機制目前尚未明確，相關研究發現，在胰腺癌細胞中，APLP2表達的下調可引起體內肌動蛋白發生共價連接，形成肌動蛋白復合物。在腫瘤的生長過程中，從單體肌動蛋白到高分子量肌動蛋白復合物的轉變表明APLP2在維持腫瘤微環境中的正常肌動蛋白結構和功能方面具有非常重要的作用[2]。

2.4 APLP2參與腫瘤細胞的免疫逃逸

APLP2的過表達使腫瘤細胞具有免疫逃逸能力。APLP2是一種廣泛表達于各種腫瘤中的蛋白質，其在轉錄、維持內環境穩態和細胞生存、促進腫瘤細胞增殖和遷移方面發揮作用。除此之外，最近有研究發現，APLP2與細胞內吞作用有關[17]。

MHCI類分子是腫瘤細胞內呈遞腫瘤抗原的物質，在識別T淋巴細胞和殺傷腫瘤細胞的過程中，MHCI類分子呈遞腫瘤細胞抗原至細胞表面[17]。MHCI類分子將腫瘤細胞內部的抗原呈遞至細胞表面，以便識別T淋巴細胞，然后再內化回至細胞內質網處，如此循環地呈遞腫瘤細胞抗原[18]。

關于MHCI類分子的胞吞作用機制目前尚無一致性觀點，主要包括網格蛋白介導途徑和非網格蛋白介導途徑。APLP2介導的MHCI類分子的內吞作用的發揮主要是通過網格蛋白介導途徑，而細胞內吞過程與APLP2尾部的氨基酸序列有關。Peters等[9]通過免疫熒光標記技術發現在S2-013胰腺癌細胞中，APLP2與MHCI類分子存在于相同的部位，且在人宮頸癌細胞中也發現了兩者的相關性。通過應用免疫沉淀技術結合免疫印跡技術，發現APLP2蛋白與MHCI類分子結合于細胞表面，并與MHCI類分子特異性結合。APLP2的表達上調使更多的MHCI類分子被內吞至細胞內，從而失去了呈遞抗原的功能，而且被內吞的MHCI類分子并未被引導至內質網，無法參與再循環的過程，而是被運送至溶酶體，被溶酶體水解后結構遭到破壞。該過程在宮頸癌細胞株和尤因肉瘤中亦得到了證實[2，9]。

3 小結與展望

近年來，APLP2基因的研究成為了熱點，通過大量關于APLP2基因功能及調節機制的研究可知，APLP2基因編碼的蛋白與惡性腫瘤細胞的增殖、侵襲及免疫逃逸密切相關。但目前的研究尚處于初步階段，并未發現該基因發揮作用時的上下游分子，無法明確地得出APLP2在哪類信號通路上發揮作用，如何維持APLP2蛋白的功能穩定性亦是未知。通過對該基因進行深入研究，有利于了解該基因的表達異常與腫瘤發生、發展的關系，以及是否存在協同因子與該基因協同發揮作用，若該基因在惡性腫瘤細胞中起重要作用，那么對于腫瘤的診斷、預后評估以及腫瘤復發的檢測將會有很大的幫助。