150081 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院

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HPIP蛋白結(jié)構(gòu)功能及在惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中的研究進(jìn)展

王榆平綜述陳秀瑋審校

150081 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院

關(guān)鍵詞：HPIP/PBXIP1蛋白；結(jié)構(gòu)功能；惡性腫瘤

HPIP蛋白是近期發(fā)現(xiàn)的人類蛋白，在2000年，有學(xué)者首次以PBX1為誘餌,利用酵母雙雜交技術(shù)從胎兒肝臟cDNA文庫中提取得到HPIP蛋白[1],2012年中國學(xué)者周蕾等從人類乳腺文庫中以雌激素受體β(ERβ)AF2結(jié)構(gòu)為誘餌，篩選出HPIP蛋白[2]。近期國內(nèi)外研究證實HPIP蛋白在人類惡性腫瘤組織中有超表達(dá)，如乳腺癌、肝癌、胃癌、口腔癌、結(jié)直腸癌，而且在腫瘤的發(fā)生、遷移、浸潤、擴(kuò)散等中起著重要作用。

1HPIP/PBXIP1蛋白結(jié)構(gòu)與功能

HPIP蛋白的全長是由cDNA編碼的731個氨基酸組成，是核質(zhì)穿梭蛋白，主要位于細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞膜中，少量位于細(xì)胞核[1],HPIP蛋白最初確定為PBX1相互作用蛋白，后來也確定為TBK1(雌激素激活激酶)相互作用蛋白[3]。在HPIP蛋白結(jié)構(gòu)N端富含亮氨酸區(qū)(氨基酸190～218)，研究發(fā)現(xiàn)長春新堿可以通過裂解其微管蛋白從而破壞其結(jié)構(gòu)，在C端結(jié)構(gòu)域(氨基酸443～731)存在出核轉(zhuǎn)運活動，而研究表明CRM1(出核轉(zhuǎn)運蛋白1)抑制劑來普霉素B可以抑制其活動，CMR1很可能是HPIP蛋白出核轉(zhuǎn)運的受體[1]。經(jīng)過分析HPIP蛋白氨基酸序列中存在2個公認(rèn)的核定位信號(在氨基酸160和489)，HPIP蛋白在早期造血前體中表達(dá)[1]，其參與器官的形成和腫瘤發(fā)生[4]。HPIP蛋白是在原始人類造血干/祖細(xì)胞CD34+中高表達(dá)，而在分化成熟的CD34+細(xì)胞中表達(dá)甚微。另外在CD34+細(xì)胞和K562細(xì)胞中HPIP蛋白的高表達(dá)能增強P13K(磷脂酰肌醇激酶)/AKT(蛋白激酶)通路的激活，HPIP蛋白在紅細(xì)胞系以轉(zhuǎn)錄因子GATA1和CTCF為靶子，通過調(diào)節(jié)P13K/AKT通路在紅系分化中起著重要作用，HPIP蛋白的表達(dá)在響應(yīng)于紅細(xì)胞分化信號如DMSO和促紅細(xì)胞生成素誘導(dǎo)白血病K562細(xì)胞，紅細(xì)胞系特異性轉(zhuǎn)錄因子GATA-1結(jié)合到HPIP蛋白啟動子和HPIP蛋白轉(zhuǎn)錄激活依賴CCCTC結(jié)合因子(CTCF)[4]。研究發(fā)現(xiàn)Pbx1可以與它的原癌基因衍生物E2A-Pbx1共同結(jié)合于DNA的模序ATCAATCAA序列，而HPIP蛋白可通過與PBX的相互作用從而抑制E2A-PBX1的轉(zhuǎn)錄激活，同時抑制PBX1/Hox(同源框蛋白)復(fù)合體轉(zhuǎn)錄成DNA[1]。因此，HPIP具有能調(diào)節(jié)造血干細(xì)胞正常生長分化過程，抑制白血病發(fā)生的作用[5]。HPIP蛋白表達(dá)于各種白血病細(xì)胞株HL60、K562細(xì)胞、U-937細(xì)胞和人臍血CD34+細(xì)胞中及造血器官骨髓、脾臟、扁桃體、淋巴結(jié)中[4]。美國的研究小組揭示了HPIP蛋白能夠磷酸化AKT和MAPK(絲裂原激活的蛋白激酶)，并與雌激素受體a以及微管相互作用，提示它在雌激素受體信號通路中具有重要作用[6-7]。應(yīng)用P13K特異性抑制劑Y-294002，導(dǎo)致在HPIP表達(dá)CD34+細(xì)胞的增殖數(shù)減少和K562細(xì)胞的分化降低。慢性病毒介導(dǎo)人類CD34+細(xì)胞中HPIP的過表達(dá)，能增強體外造血集落形成，然而敲除HPIP蛋白導(dǎo)致造血集落的減少，紅細(xì)胞增殖數(shù)明顯高于HPIP高表達(dá)的細(xì)胞[1]。

2HPIP/PBXIP1蛋白與惡性腫瘤

2.1HPIP/PBXIP1蛋白與口腔癌

據(jù)研究報道：在口腔上皮前期病變和口腔鱗癌組織樣本中，HPIP蛋白的表達(dá)明顯增加，在體外分析顯示，HPIP蛋白抑制鱗狀上皮細(xì)胞癌抗原9細(xì)胞系(SCC9)的分化和增殖，同時抑制角質(zhì)形成細(xì)胞系(NHEK)的碳酸脂質(zhì)的遷移[8]。但是HPIP蛋白對角質(zhì)形成細(xì)胞系的分化沒有顯著的作用，在正常口腔黏膜中，HPIP蛋白明顯定位于基底層和棘層，而在顆粒層和角化層幾乎沒有發(fā)現(xiàn)。在炎癥浸潤細(xì)胞中，HPIP蛋白的表達(dá)呈陽性[9]。在口腔鱗狀細(xì)胞癌前病變組織中HPIP蛋白表達(dá)陽性細(xì)胞的數(shù)量明顯高于Ki-67表達(dá)陽性的細(xì)胞數(shù)量，HPIP蛋白表達(dá)陽性細(xì)胞所在的區(qū)域被認(rèn)為是上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)受到明顯干擾，HPIP蛋白促進(jìn)口腔鱗狀細(xì)胞癌的侵襲與其抑制正常碳酸脂膜的遷移有直接的關(guān)系，提示HPIP蛋白可能應(yīng)用于口腔癌抗癌療法的潛在靶標(biāo)[8]。

2.2HPIP/PBXIP1蛋白與乳腺癌

HPIP蛋白在人類乳腺浸潤性導(dǎo)管癌中高表達(dá)，采用免疫印跡法分析原發(fā)性乳腺癌組織與其周圍正常乳腺組織中HPIP蛋白的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)乳腺癌患者癌組織與其正常組織相比，HPIP蛋白的表達(dá)水平顯著升高；分析MDA-MB231細(xì)胞系提示HPIP蛋白在細(xì)胞表面區(qū)域以一個點狀的方式表達(dá)，就像FA點和黏著蛋白、樁蛋白、斑聯(lián)蛋白、FAK(粘著斑激酶)等共存，HPIP蛋白與FAK和HPIP蛋白與鈣粘附蛋白2分子間的相互作用，并通過FA動態(tài)調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的粘附和遷移。HPIP通過促進(jìn)FAK的磷酸化即磷酸化粘著癍激酶(Y397)直接作用于和激活FAK是HPIP蛋白介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞遷移的重要途徑。HPIP蛋白在MCF7細(xì)胞系的Y397點的異位表達(dá)增加FAK的磷酸化，跨越HPIP蛋白的583-731段氨基酸區(qū)域是參與FAK的活化的重要結(jié)構(gòu)區(qū)域，HPIP蛋白的缺失突變體失去激活FAK的能力[10]。HPIP蛋白的表達(dá)與乳腺癌患者的病理分型及預(yù)后有著密切關(guān)聯(lián)，HPIP蛋白高表達(dá)估計患者預(yù)后差，與腫瘤的進(jìn)展性分期呈正相關(guān)[10]。通過實驗，我們確定HPIP蛋白在乳腺癌中存在幾種關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用機制：①HPIP蛋白聚集在FA點，它調(diào)節(jié)FA的轉(zhuǎn)化和遷移；②在FA點，HPIP蛋白與FA的復(fù)合體相互作用,FA復(fù)合體包含F(xiàn)AK的羥基端結(jié)構(gòu)，激活并依賴FAK調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的遷移；③通過分解FA復(fù)合體來調(diào)節(jié)FAs。HPIP蛋白通過活化絲裂原活化蛋白激酶介導(dǎo)的磷酸化來激活鈣蛋白酶2，確保了踝蛋白抗體水解；④鈣蛋白酶2結(jié)構(gòu)框架通過HPIP導(dǎo)致HPIP蛋白質(zhì)水解，從而抑制FAK的激活和降低FA分解信號[10]。MDM2依賴HPIP蛋白降低乳腺癌細(xì)胞雌激素激活激酶TBK1的磷酸化作用，且確定HPIP蛋白為一種新型的p53轉(zhuǎn)錄靶標(biāo)[3]。最近研究顯示，在乳腺癌中HPIP蛋白通過激活PI3K/AKT和Src/MAP激酶通路來參與乳腺癌細(xì)胞增殖、遷移和錨著非依賴性增長[11]。HPIP蛋白與ERβAF2結(jié)構(gòu)域相互作用，HPIP蛋白能降低雌激素受體的轉(zhuǎn)錄活性，但是能增強ERβ的轉(zhuǎn)錄活性在雌激素受體抑制劑存在的情況下，所以HPIP蛋白通過影響ERβ信號傳導(dǎo)在乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮至關(guān)重要的作用[2]。

2.3HPIP/PBXIP1蛋白與肝癌

本實驗患者肝癌細(xì)胞HPIP蛋白高表達(dá)，并且確定HPIP蛋白是通過激活G2/M點，來調(diào)節(jié)肝癌細(xì)胞增殖。HPIP蛋白能促進(jìn)人肝癌細(xì)胞系錨著依賴性和錨著非依賴性生長，HPIP蛋白的531-631段氨基酸區(qū)域?qū)Ω伟┘?xì)胞的生長起重要調(diào)節(jié)作用[12]。HPIP蛋白促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖，同時激活G2/M細(xì)胞周期，并且伴隨著細(xì)胞周期蛋白B1的顯著增加，細(xì)胞周期蛋白B1和GADD45a是HPIP蛋白激活G2/M點所必備的，剔除細(xì)胞周期蛋白B1或GADD45a都能抑制HPIP激活G2/M點[12]，細(xì)胞周期蛋白B1高表達(dá)的腫瘤患者生存期明顯短于細(xì)胞周期蛋白B1低表達(dá)的腫瘤患者[13]。HPIP蛋白過表達(dá)，M期細(xì)胞的比例顯著增加，而HPIP蛋白剔除降低了M期的細(xì)胞，結(jié)果顯示肝癌中HPIP蛋白的激活在G2-M過渡期，在體內(nèi)或體外肝癌細(xì)胞中敲除HPIP蛋白能抑制癌細(xì)胞等生長，表明其可能成為肝癌基因治療的有效靶點[12]。有研究表明，miR-148A微小RNA,通過靶向降低HPIP蛋白的表達(dá)，能降低肝癌細(xì)胞的生長、浸潤和轉(zhuǎn)移[14]。

2.4HPIP/PBXIP1蛋白與胃癌

本實驗選取手術(shù)治療的胃癌患者的組織標(biāo)本及部分臨床資料，術(shù)前均未接受放化療或生物治療等干預(yù)治療，采用免疫組化方法檢測HPIP蛋白在胃癌及癌旁組織中的表達(dá)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)HPIP蛋白在胃癌組織中存在著不同程度的表達(dá)，其陽性表達(dá)主要表達(dá)于胃癌細(xì)胞的胞質(zhì)，HPIP蛋白表達(dá)陽性胃癌患者的臨床及病理信息通過多因素分析，發(fā)現(xiàn)HPIP蛋白的表達(dá)和患者性別、年齡、腫瘤大小沒有相關(guān)性，但與胃癌組織類型、分化程度及是否有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有一定的關(guān)聯(lián)性。胃腺癌組織中HPIP蛋白表達(dá)高于印戒細(xì)胞癌組織、低分化胃癌組織中的表達(dá)高于高-中分化胃癌組織，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移陽性的患者HPIP蛋白 陽性表達(dá)率顯著高于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移陰性患者。細(xì)胞學(xué)實驗表明HPIP蛋白在BGC823、SGC7901中有表達(dá)，在MGC803、MKN28 中無表達(dá),發(fā)現(xiàn)過量表達(dá)HPIP蛋白的細(xì)胞生長明顯高于正常組，敲低組則生長減慢[15]。HPIP蛋白在胃癌的發(fā)生發(fā)展過程中起著重要的作用，是一種具有潛在價值的胃癌分子標(biāo)志物，有可能作為胃癌早期發(fā)現(xiàn)檢測指標(biāo)和基因治療的候選靶向[15]。

2.5HPIP/PBXIP1蛋白與結(jié)直腸癌

應(yīng)用免疫組化實驗方法對人類大腸腫瘤組織和大腸非腫瘤組織中HPIP蛋白的表達(dá)進(jìn)行研究，表明HPIP蛋白主要分布在細(xì)胞質(zhì)，在結(jié)直腸癌中HPIP蛋白的表達(dá)顯著上調(diào)；癌組織中HPIP高表達(dá)的患者的無病生存期和總生存期明顯短于癌組織中HPIP蛋白表達(dá)低的患者，表明HPIP可以預(yù)測結(jié)直腸癌患者的臨床結(jié)果及預(yù)后。在結(jié)直腸癌細(xì)胞錨性依賴性生長HPIP蛋白研究，所有表達(dá)內(nèi)源性HPIP蛋白7個結(jié)直腸癌細(xì)胞系(Lovo，CACO2，HT-29，LS174，SW480，HCT-8，和HCT-116)中，HCT-8細(xì)胞系表示HPIP在最高水平，HCT-116細(xì)胞系表達(dá)HPIP在最低水平，SW480細(xì)胞系表達(dá)HPIP在中等水平[16]。本實驗采用細(xì)胞計數(shù)分析方法研究表明，HPIP蛋白通過激活G1/S期和G2/M期的轉(zhuǎn)化來促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖，還發(fā)現(xiàn)HPIP蛋白表達(dá)的顯著增加能促進(jìn)細(xì)胞周期蛋白A和細(xì)胞周期蛋白D1的激活，HPIP蛋白通過泛素-蛋白酶體調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白B1的穩(wěn)定性。HPIP蛋白促進(jìn)腫瘤作用細(xì)胞遷移和侵襲，通過激活MAPK/ERK1/2和PI3K/AKT通路途徑來促進(jìn)結(jié)直腸腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和間質(zhì)轉(zhuǎn)換[16]。HPIP蛋白抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的凋亡，BCL2是HPIP調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵。用LY294002或PD98059來治療結(jié)直腸癌是通過阻斷AKT和ERK1/2的磷酸化，大大緩解HPIP來調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力，并影響細(xì)胞周期中的周期蛋白D1、細(xì)胞周期蛋白A和細(xì)胞周期蛋白B1的表達(dá)以及黏附蛋白和鈣粘附分子調(diào)節(jié)間質(zhì)轉(zhuǎn)化,活化的MAPK和AKT增強結(jié)直腸腫瘤細(xì)胞HPIP蛋白調(diào)節(jié)增殖、遷移和間質(zhì)轉(zhuǎn)化[16]。

綜上所述，HPIP蛋白在人類多種惡性腫瘤中表達(dá)陽性，并且與癌組織的病理類型及臨床分期有著密切的關(guān)系，以及患者癌組織中HPIP蛋白的表達(dá)程度與患者的預(yù)后有著密切的關(guān)系，雖然HPIP蛋白在口腔癌、乳腺癌，肝癌、胃癌、大腸癌等中發(fā)現(xiàn)并研究，但還有其他領(lǐng)域尚未對HPIP蛋白進(jìn)行研究。

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(編輯：甘艷)

(收稿日期2015-06-05修回日期 2015-09-22)

文章編號：1001-5930(2016)04-0688-03

中圖分類號：R730.23

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

DOI：10.3969/j.issn.1001-5930.2016.04.054

通信作者：陳秀瑋

基金項目：黑龍江省自然科學(xué)基金項目(編號：H201336)