Kin17在腫瘤中的研究進展

鐘學進 吳春梅 李秋燕 綜述 曾濤 審校

作者單位：1.廣東醫科大學附屬第二醫院檢驗醫學科(湛江 524003);2.廣東醫科大學附屬醫院檢驗科

目前,腫瘤依然是威脅人類生命健康的重要疾病之一[1],闡明腫瘤的發生機制以及尋找潛在的生物標記物和治療靶點,有助于改善患者預后和提高總體生存率。核蛋白17(Nuclear immunological kinship to rec A protein,Kin17)與RecA蛋白具有高度親和性[2],可作為多蛋白復合體的一部分,在機體生理病理過程中發揮重要的調控作用[3]。近年來,研究發現高表達Kin17在腫瘤的發生發展中起著重要作用。因此,本文就Kin17的結構、功能和在腫瘤中的研究進展作一綜述,以期探索Kin17作為腫瘤診斷、預后生物標志物和治療靶點的潛力。

1 Kin17的分子結構

Kin17基因定位在人類10號染色體的p15-p14位置,在進化過程中高度保守[2]。Kin17分子質量為45 KDa,在結構上從NH2端到COOH端依次由鋅指結構域(Zinc-finger domain,ZF)、螺旋結構域(Winged helix domain,WH)、RecA蛋白同源的結構域(RecA protein domain,RH)、核定位信號(Nuclear localization signal,NLS)、兩個串聯的SH3樣蛋白(SH3-like domains,SH3-like)和一個KOW基序(Kirpdes、Ouzouns,Woese,KOW)組成[3]。其中ZF能促進Kin17與DNA或RNA相互結合[4],WH主要介導蛋白質相互作用[5],NLS負責蛋白質的核定位[6],而KOW的作用主要是介導蛋白質與RNA相互結合[7]。

2 Kin17的生物功能

Kin17普遍存在哺乳動物中,正常情況下,在骨骼肌細胞、心臟、睪丸和高增殖率的細胞中高表達,而在其他器官表達較少[8]?；贙in17結構特點,其在細胞生長過程中扮演重要角色。相關研究表明,Kin17優先與真核細胞染色體的彎曲DNA結合[4],還可通過SH3-like結構在RNA結合中發揮作用[7]。另外,在靜止的成纖維細胞中,經過紫外線照射后,Kin17 RNA增加了3倍并在細胞核中積累[9]。因此,Kin17被認為是一種DNA和RNA結合蛋白,在機體損傷修復中具有關鍵作用。通過蛋白質組學檢測和分析發現Kin17存在于剪接體中,由此推測它在轉錄調控中具有重要作用[10]。研究發現Kin17的表達與細胞周期S期有關[11],可參與DNA復制和細胞周期調控[12]。另外,Kin17與甲基轉移酶共同調節細胞甲基化,促進基因轉錄[13]。綜上所述,Kin17參與了一系列細胞行為,包括DNA復制、損傷修復、細胞周期調節、表觀遺傳修飾和RNA加工等,可能在腫瘤的發生發展中發揮重要作用。

3 Kin17與腫瘤

3.1 Kin17與乳腺癌

乳腺癌是全球女性癌癥死亡的主要原因[12]。據報道[14-15],Kin17在乳腺癌組織和乳腺癌細胞中的表達均顯著增加,其中,浸潤性導管癌組織中Kin17的表達顯著高于良性乳腺疾病組織(P<0.001)和導管原位癌組織(P=0.036),在乳腺細胞系中,永生化的MCF-10A細胞中Kin17的表達高于正常乳腺細胞Hs578Bst,重要的是,與Hs578Bst細胞相比,Kin17在乳腺癌細胞中的表達更高,由此可見,乳腺癌惡化程度越高,Kin17的表達量越高。通過對癌癥基因組圖譜(The cancer genome atlas,TCGA)的臨床資料進行生存分析,發現Kin17高表達與低生存率顯著相關,特別在4種亞型中,Lumina-A亞型的生存率更低,另外,Kin17高表達還與遠處轉移、復發有關,提示Kin17在乳腺癌進展和預后中具有重要作用,該項研究還證明了Kin17通過激活上皮-間質轉化(Epithelial-mesenchymal transition,EMT)信號通路促進了Lumina-A乳腺癌轉移[16]。三陰性乳腺癌(Trip-negative breast cancer,TNBC)占所有乳腺癌10%～20%,與其他亞型相比,由于缺乏有效的靶向治療,其死亡率和轉移率較高[17]。在Gao等[18]研究中,用慢病毒載體穩定敲低Kin17后可顯著抑制TNBC細胞的增殖并促進了細胞的凋亡。深入研究發現,Kin17基因被敲低后,PARP、caspase 3和caspase 7的表達水平顯著降低,提示Kin17可能通過影響PARP、caspase 3和以caspase 7的功能來促進TNBC細胞的凋亡。因此,Kin17在乳腺癌的發生發展中發揮作用,通過對關鍵環節的調控來降低Kin17的表達,可能成為治療乳腺癌的關鍵靶點。

3.2 Kin17與宮頸癌

宮頸癌是全球女性癌癥死亡的第五大常見惡性腫瘤[1]。Kin17在浸潤性宮頸癌、宮頸上皮內瘤變和原位癌組織中的表達水平均高于正常宮頸組織,并與腫瘤分化、淋巴結轉移有關[19]。Ki-67蛋白能夠反應細胞增殖能力,可作為判斷腫瘤惡性程度及其預后的生物標志物[20],值得注意的是,Kin17的表達與Ki-67蛋白密切相關[19]。為了探討Kin17在宮頸癌中的作用,用慢病毒穩定敲低Kin17的表達,觀察到宮頸癌細胞的侵襲和遷移都受到抑制,而且NF-κB信號因子的磷酸化和Snail的蛋白表達水平均降低。因此,Kin17可通過NF-κB-Snail信號通路調節宮頸癌細胞的侵襲和遷移,該通路也已被證實是介導癌細胞轉移的重要信號通路之一[20]。另外,敲低Kin17后可通過調節caspase 3、PARP和Bcl-2家族蛋白的表達來促進宮頸癌細胞凋亡,這可作為調控宮頸癌細胞凋亡新的治療靶點[21]。最近發現Kin17的表達水平與宮頸病變的嚴重程度呈正相關,提示Kin17是一種新的上皮內瘤變的生物標志物[22]。綜上所述,Kin17在宮頸癌的凋亡、侵襲和遷移過程中都起到非常重要的作用,抑制Kin17在宮頸癌的高表達可能成為未來治療宮頸癌的方向,但還應進一步深入研究潛在的分子機制,以闡明靶向Kin17的治療在宮頸癌中應用前景。

3.3 Kin17與肝細胞癌

據全球數據統計,肝癌發病率位列第七位,死亡率位列第二位[1],其中肝細胞癌是最常見的肝癌亞型。Kou等[23]發現肝細胞癌組織中Kin17的表達顯著高于癌旁肝組織,通過體內體外實驗發現,Kin17過表達后細胞集落形成數、周期蛋白D1和周期蛋白p27的表達量均顯著增加,表明Kin17過表達后能促進肝癌細胞的增殖能力。在荷瘤實驗中,注射了HepG2-Kin17和SMMC-7721-Kin17細胞小鼠的腫瘤體積大于種植了HepG2和SMMC-7721細胞的小鼠,Kin17表達水平與腫瘤體積呈正相關,提示Kin17在肝細胞癌的生長中起著至關重要的作用。另一項研究也發現[24],與正常肝組織相比,Kin17在肝細胞癌中高表達,在病理Ⅱ～Ⅳ期肝癌患者中的表達高于病理Ⅰ期患者,而且Kin17表達水平較高的患者表現出較差的總生存期(Overall survival,OS)和無進展生存期(Disease Free Survival,DFS)。由此可見,Kin17的表達水平與肝細胞癌的進展有關。該研究還證實了Kin17通過調節TGF-β/Smad2通路中Smad2、p-Smad2和EMT相關蛋白的表達促進肝細胞癌轉移。因此,以上研究確定了Kin17在肝細胞癌增殖和侵襲轉移中起關鍵作用,Kin17可能成為肝細胞癌潛在的預后生物標志物和治療靶點。

3.4 Kin17與非小細胞肺癌(Non-small cell lung cancer,NSCLC)

2020年全球肺癌的死亡率位居惡性腫瘤的首位,嚴重影響人類的身體健康[25]。肺癌最常見的亞型是NSCLC,易導致腦和骨轉移,并且患者的預后較差[26]。研究已證實了肺癌組織與癌旁組織中Kin17的表達具有統計學差異(P<0.05)[27]。為了探討Kin17在NSCLC的作用,研究人員檢測了65例NSCLC及肺良性病變組織中Kin17的表達情況,結果發現,NSCLC組織中Kin17的表達水平明顯高于肺良性病變組,而且Kin17的表達與臨床病理特征相關性,包括淋巴結轉移和腫瘤分期。進一步研究發現,Kin17可能通過MEK/ERK信號傳導通路發揮作用,Kin17的低表達抑制EGFR、MMP7和MYC表達水平,從而抑制腫瘤細胞的轉移和侵襲[28]。有趣的是,敲低Kin17會抑制NSCLC細胞發生EMT,過表達STAT3后能夠糾正Kin17敲低對EMT的抑制作用,表明Kin17可能通過上調STAT3的表達來促進NSCLC細胞發生EMT、侵襲和轉移[29]。根據上述研究結果,Kin17的高表達會促進NSCLC的侵襲和轉移,通過對其表達水平的檢測有助于評估患者的臨床分期及預后。

3.5 Kin17與其他腫瘤

卵巢癌是常見的婦科惡性腫瘤之一。通過對TCGA數據庫中卵巢癌患者的臨床資料分析表明[30],與正常卵巢組織相比,卵巢漿液性腺癌組織中Kin17的mRNA表達上調(P<0.05),然而,Kin17在正常卵巢組織、卵巢粘液性腺癌、子宮內膜樣腺癌和透明細胞癌組織中的表達無統計學差異,提示Kin17的表達水平或許可以用來區分卵巢漿液性腺癌與其他類型的卵巢癌,進一步分析發現Kin17高表達與較差的OS(P<0.01)、高轉移(P<0.05)相關,但與病理分級不相關。敲低Kin17可導致卵巢癌細胞在體外的遷移受到抑制且可增強對順鉑藥物的敏感性。因此,Kin17可能是卵巢癌預后的生物標志物,值得進一步探討。

甲狀腺癌是內分泌系統中最常見的癌癥類型,占所有內分泌病例的95%以上[1]。Jiang等[31]為了確定Kin17是否在甲狀腺癌的發生發展過程中起作用,首先檢測了甲狀腺癌組織及細胞中Kin17的表達,發現與正常組織和細胞系相比,Kin17在甲狀腺癌組織和細胞中均表達上調,研究其分子機制發現,敲低Kin17后,MAPK信號通路的p-p38、Cyclin D1和p27的蛋白表達水平均下調,所以,Kin17可通過激活MAPK信號通路促進甲狀腺癌細胞的生長。而且,Kin17基因敲除后促進了細胞對阿霉素的敏感性。以上研究說明,通過阻遏Kin17高表達和使用藥物聯合治療可能延長甲狀腺癌患者生存期。

結直腸癌是全球第三大常見的惡性腫瘤,文獻報道Kin17在結直腸癌組織中高表達,且主要分布于胞漿和胞核,而癌旁組織Kin17主要位于胞核。通過Kaplan-Meier生存分析顯示Kin17是影響結直腸癌預后的因素(P<0.001)[32],該項研究提示,通過其在細胞內分布的位置和表達水平可初步判斷腫瘤的良惡性及預后,但確切的分子機制仍需進一步探討。

4 小結與展望

腫瘤患者被確診時往往已處于中晚期,因此,探索具有預測作用或診斷價值的生物分子,能為腫瘤患者提供更早、更準確的治療和爭取更多的生存時間。Kin17作為一種DNA或RNA結合蛋白,在DNA復制、損傷修復、細胞周期調節、表觀遺傳修飾和RNA加工過程中都扮演重要角色。已發現Kin17在多種腫瘤中表達上調,其高表達與不良預后顯著相關。Kin17在細胞凋亡、增殖、侵襲和轉移等多個方面對腫瘤的發生發展起重要作用。研究已表明通過下調Kin17的表達水平及聯合靶向藥物的使用能更好地阻遏腫瘤的發生發展,Kin17有望成為診斷腫瘤新的標記物及治療腫瘤的新靶點。但由于不同腫瘤差異性較大,未來研究還需進一步探討Kin17在不同腫瘤中的作用機制,為腫瘤的早期診斷、治療提供更準確的靶點和思路。