王琪琳，劉相國

(1聊城大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 聊城 252059;2山東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院)

分子伴侶是古老而進化保守的一類蛋白質(zhì)，在細胞生長、分化和生存中參與許多關(guān)鍵調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的正確折疊、細胞間定位和蛋白質(zhì)的表達。在腫瘤發(fā)生中分子伴侶的基本監(jiān)護作用被破壞［1］，導(dǎo)致細胞惡性轉(zhuǎn)化，快速促進整體的衰竭。由于毒性應(yīng)激而蛋白質(zhì)表達水平增加是一種應(yīng)激反應(yīng)，可促進細胞的存活。分子伴侶在許多腫瘤細胞中表達增加可促進腫瘤細胞在不利環(huán)境中的生存，除此之外，分子伴侶還允許腫瘤細胞接受環(huán)境中的改變，信號通路中關(guān)鍵信號蛋白在某些方面的改變可促進癌癥的發(fā)生［2］。

在蛋白質(zhì)表達水平，分子伴侶參與新生多肽鏈的合成、蛋白質(zhì)跨膜易位、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中蛋白質(zhì)數(shù)量的控制和正常蛋白更新中新生多肽的折疊［3，4］。盡管分子伴侶數(shù)量多，卻不單獨作用，而是作為大的分子伴侶復(fù)合體的組成部分。分子伴侶對所作用的底物蛋白是非共價修飾，以一種循環(huán)、重復(fù)的方式相互作用，這種循環(huán)被多輪ATP水解所驅(qū)使。在分子伴侶中HSP90是特殊的，因為絕大多數(shù)多肽鏈的生物合成并不需要HSP90，相反它的許多細胞底物蛋白(并不是所有的)是構(gòu)象易變的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子，在生長控制、細胞存活和發(fā)育過程中具有關(guān)鍵作用，并且許多HSP90的底物蛋白與腫瘤發(fā)生有關(guān)［5，6］?，F(xiàn)將分子伴侶HSP90在腫瘤發(fā)生中的作用做一綜述。

1 HSP90的生物學(xué)作用

1.1 HSP90的抑制作用 HSP90的底物蛋白涉及到幾乎所有的細胞過程［7］。HSP90是同源二聚體，每個單體包括三個高度保守的結(jié)構(gòu)域:N-端ATP結(jié)合結(jié)構(gòu)域(ATPase活性)、中間結(jié)構(gòu)域和C-端二聚化結(jié)構(gòu)域。藥物介導(dǎo)的對HSP90 N-端ATPase活性的抑制，并不等同于結(jié)構(gòu)上的遺傳敲除，遺傳敲除的真核生物無一例外會致死。條件性的遺傳改變HSP90的功能，可能在多細胞生物中與藥物效應(yīng)更相關(guān)。細胞中HSP90被抑制的程度很難直接被測定，在腫瘤細胞中藥物介導(dǎo)的抑制作用是改變突變底物蛋白的水平，一般不會導(dǎo)致正常細胞死亡。實驗表明，腫瘤細胞中HSP90與抑制劑的親和力比正常細胞高大約100倍，從而可使藥物在腫瘤細胞中聚集。這種區(qū)別可能是由于腫瘤細胞中增加了大量的突變或致癌底物蛋白，需要大量的HSP90參與形成蛋白復(fù)合體作用于突變的底物蛋白。

1.2 HSP90的表觀調(diào)控作用 在基因表達水平，HSP90可以誘導(dǎo)表觀改變，也可以誘導(dǎo)染色質(zhì)狀態(tài)的遺傳改變。螺旋酶是染色質(zhì)重塑蛋白復(fù)合體的關(guān)鍵組分，與DNA螺旋酶RVB1和RVB2相互作用的HSP90的輔助因子在酵母中已被鑒定［8］，進一步證明了HSP90對基因的表觀調(diào)控作用。

1.3 HSP90的生物緩沖作用 在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究與基因表達的效應(yīng)實驗中顯示，HSP90在進化過程中具有重要作用［9］。其能夠有效消除有機體群落中固有的遺傳改變;作為分子伴侶，允許信號通路作為整體維持野生型表型的條件下，保持信號通路的多種形式的存在。在蛋白質(zhì)水平HSP90的緩沖作用匯集形成一個分離明確的復(fù)合體，盡管有基因型的變異，但是在基準狀況下，對于表型的統(tǒng)一強勁表達卻是必須的。在應(yīng)激條件下，HSP90的一些不穩(wěn)定底物蛋白可能會變得更不穩(wěn)定。在這種情況下，HSP90表達增加，促進正常底物蛋白和新的應(yīng)激產(chǎn)生的不穩(wěn)定底物蛋白的重新折疊。在某些個體中，遺傳變異的增加可能會超越HSP90的緩沖能力，產(chǎn)生多種特殊基因型的表型。通過這種方式，原來潛在的遺傳變異會通過自然選擇增強一個物種中顯著基因型的表達［10］。

HSP90在蛋白質(zhì)水平可能也作為基因異質(zhì)性的生物緩沖器［11］，這是癌癥的一個特點。然而當(dāng)HSP90在正常老化過程中作為生物緩沖器的能力加強時，惡性表型的形成會被破壞;當(dāng)突變蛋白和(或)未折疊蛋白、致癌蛋白的增加，或者不利的微環(huán)境增加時，腫瘤細胞群表型的多樣性可能會增加或加速腫瘤細胞的侵襲、惡化和抗藥性［12］。從進化的觀點來看，可通過改變關(guān)鍵決策者適應(yīng)和進化的能力，定點抑制癌癥，是可以有效做到的;因而HSP90可以提供一個更廣更有效的抗腫瘤治療靶點，而不是當(dāng)前人們致力于藥物研究所涉及的單個致癌性激活的可有可無的信號通路。

2 HSP90在腫瘤形成中的作用

一種或幾種Hsps表達水平增加超過正常組織，是人類癌癥包括實體瘤和血液瘤普遍的特征，如Hsp70和HSP90過表達與不良預(yù)后有關(guān)，Hsp70和Hsp27過表達與抗藥性有關(guān)，對聯(lián)合化療反應(yīng)差。分子伴侶表達增加在幾個方面有助于癌癥的發(fā)生。在生理水平，腫瘤細胞中大量表達的Hsps反映了對缺氧、酸中毒、營養(yǎng)缺乏等不利環(huán)境適當(dāng)?shù)膽?yīng)激保護反應(yīng)，這是腫瘤的一個基本特征。在分子水平，增加的分子伴侶活性可使腫瘤細胞對付失調(diào)的信號通路，凋亡信號通路的受損是癌癥細胞的一個普遍特征，可以使腫瘤細胞逃避凋亡，進而促進腫瘤轉(zhuǎn)化。通過脫離正常的調(diào)節(jié)因子和對宿主預(yù)防機制與化療藥物的抗性，可促進腫瘤細胞的存活、擴張。

HSP90與其輔助分子伴侶可以調(diào)控腫瘤細胞凋亡，這種調(diào)控是通過AKT、腫瘤壞死因子受體與NF-κB介導(dǎo)的［13］，然而HSP90具有更復(fù)雜的促進腫瘤轉(zhuǎn)化形成的作用。HSP90與底物蛋白(蛋白激酶、突變蛋白、激素受體和轉(zhuǎn)錄因子等)動態(tài)的、低親和力的相互作用，使它們維持一種潛在的易被活化的狀態(tài)。底物蛋白的致癌突變，并且由于突變所導(dǎo)致的大量不穩(wěn)定構(gòu)象的產(chǎn)生，需要HSP90更多更高的作用，一個最有力的例子就是酪氨酸激酶SRC。大多數(shù)致癌SRC突變是由于C末端變短，導(dǎo)致其關(guān)鍵調(diào)節(jié)基因功能喪失，通過SH2結(jié)構(gòu)域進行分子間相互作用，SRC變短導(dǎo)致持續(xù)性的激活而形成構(gòu)象不穩(wěn)定的激酶。在細胞中正常C-SRC的成熟與功能僅需要HSP90分子伴侶復(fù)合體有限的輔助;相對而言，V-SRC突變體卻與HSP90呈現(xiàn)非同尋常的物理相互作用。遺傳和藥理學(xué)方法證實，這種不正常的與分子伴侶的相互作用，對于識別和維持V-SRC增加的激酶活性是必需的，也是V-SRC轉(zhuǎn)化活性的基礎(chǔ)。

促使分子伴侶功能改變的另外一種蛋白質(zhì)就是腫瘤抑癌蛋白p53(由TP53基因編碼，TP53基因的突變是人類癌癥中最常見的分子遺傳缺陷。大多數(shù)TP53的突變導(dǎo)致了異常蛋白質(zhì)的表達，其構(gòu)象發(fā)生改變并使細胞周期檢驗點活性受損。野生型的p53半衰期短，與HSP90復(fù)合體經(jīng)歷短暫的相互作用，維持它的激活狀態(tài)并調(diào)節(jié)它的泛素—蛋白酶體途徑的降解過程。由于不正常的構(gòu)象，大多數(shù)p53突變體與分子伴侶復(fù)合體呈現(xiàn)延長的相互作用，阻止其正常泛素化和降解，導(dǎo)致腫瘤細胞中功能失調(diào)的蛋白質(zhì)水平增加，通過與正常p53蛋白形成異源二聚體，可能還會干擾正常p53的功能，或者不恰當(dāng)?shù)募せ钇渌谢颉?/p>

總之，腫瘤細胞中分子伴侶功能的改變與腫瘤細胞中異常蛋白質(zhì)的表達或者某種蛋白質(zhì)的過量表達有關(guān)，采用抑制劑抑制分子伴侶的功能具有抗腫瘤效果［15］，分子伴侶在癌癥治療中是一種非常有希望的分子靶標(biāo)。

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