尹 嫚 綜述 王云飛 審校

(1濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，濟(jì)寧 272013；2濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，濟(jì)寧 272029)

腫瘤是正常細(xì)胞在各種致瘤因子作用下，發(fā)生基因突變導(dǎo)致組織過(guò)度增殖所形成的新生物，嚴(yán)重危害著人類的生命健康。

PIP5K1A(phosphatidylinositol 4-phosphate 5-kinase type-1 alpha)是一種I型磷脂酰肌醇磷酸激酶，其作用于PI3K/AKT通路的上游，是許多生物過(guò)程中的主要調(diào)節(jié)因子，它的主要作用是通過(guò)磷酸化和去磷酸化過(guò)程來(lái)調(diào)控細(xì)胞中的生物合成和信號(hào)通路。已有研究表明，多種惡性腫瘤中存在PIP5K1A的過(guò)表達(dá)或其環(huán)狀RNA(circPIP5K1A)的表達(dá)異常。本文就PIP5K1A的結(jié)構(gòu)與功能、PIP5K1A與腫瘤的關(guān)系以及相關(guān)抑制劑進(jìn)行了歸納與闡述，以期對(duì)PIP5K1A的研究提供有價(jià)值的信息。

1 PIP5K1A結(jié)構(gòu)與功能

1.1 PIP5K1A結(jié)構(gòu)

PIP5K1有3個(gè)同工酶：PIP5K1A、PIP5K1B和PIP5K1C。因?yàn)樾∈蠡虻拿ㄅc人類基因的命名法相反，PIP5K1A亞型的命名法變得有些混亂[1-3]。此外，該蛋白家族還使用了一些同義詞，包括PI5PK、PIPK1、PIP5K和PIPkin。其中，PIP5K1A是脂質(zhì)激酶家族中的主要成員，是作用于PI3K/AKT通路上游的關(guān)鍵脂質(zhì)激酶[1-4]，通過(guò)此通路，PIP5K1A調(diào)控細(xì)胞增殖、凋亡和遷移，調(diào)節(jié)各種靶蛋白的定位和活性。

PIP5K1A的晶體結(jié)構(gòu)是在3.3?分辨率下確定的[5]。在晶體中，可以看到PIP5K1A形成了一個(gè)邊對(duì)邊的二聚體，生物物理和生化證據(jù)表明，這種二聚體在溶液中形成，是完全催化活性解析所必需的[5]。Amos 等[6]利用多尺度分子動(dòng)力學(xué)方法研究了PIP5K1A激酶的膜結(jié)合機(jī)制，發(fā)現(xiàn)PIP5K1A可以作為單體或二聚體與細(xì)胞膜結(jié)合，二聚體PIP5K1A一次僅通過(guò)一個(gè)催化位點(diǎn)與膜接觸結(jié)合；PIP5K1A激酶通過(guò)激活環(huán)與含PIP的膜相互作用；激酶和雙分子層接觸后，再進(jìn)行重新定位，使其與含有PI4P的膜產(chǎn)生有效地結(jié)合。這為研究PIP5K1A的信息傳遞、物質(zhì)交換等提供了依據(jù)。

1.2 生物功能

1.2.1PIP5K1A基本細(xì)胞學(xué)作用 PIP5K1A存在于表皮的所有層中，在細(xì)胞外鈣(Cao)處理的人角化細(xì)胞中，PIP5K1A、PIP2、IP3和細(xì)胞內(nèi)鈣(Cai)的水平增加；而PIP5K1A的敲除或沉默則阻礙了Cao誘導(dǎo)的Cai升高以及角化細(xì)胞分化標(biāo)記物的誘導(dǎo)[7]。因此，PIP5K1A是Cao誘導(dǎo)的第二信使IP3、Cai和角化細(xì)胞分化所必需的。PIP5K1A還通過(guò)調(diào)控PIP2介導(dǎo)的AKT通路和細(xì)胞質(zhì)鈣釋放促進(jìn)成肌細(xì)胞分化[8]，是成肌細(xì)胞分化中的重要調(diào)節(jié)因子。

PIP5K1A是細(xì)胞定向遷移過(guò)程中的重要調(diào)節(jié)因子，PIP5K1A的缺失會(huì)導(dǎo)致膜皺縮、細(xì)胞擴(kuò)散和肌動(dòng)蛋白組織缺陷，使局部黏著點(diǎn)形成受損，最終影響遷移的方向持久性[9]。

PIP5KIA還參與了自噬性溶酶體再生(ALR)過(guò)程的調(diào)節(jié)[10]，并且調(diào)節(jié)ALR管化后的斷裂過(guò)程。ALR 后期自噬溶酶體管化后，PIP5KIA 在其管狀結(jié)構(gòu)上將 PI4P 轉(zhuǎn)化為 PIP2，并且招募網(wǎng)格蛋白Clathrin，從而導(dǎo)致管狀結(jié)構(gòu)斷裂形成原溶酶體[11]。

1.2.2PIP5K1A的促癌作用 在腫瘤細(xì)胞中，PIP5K1A能調(diào)控侵襲性偽足的形成。由于侵襲性偽足具有細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)降解活性，故在癌癥侵襲中起作用[12-13]。在趨化或機(jī)械刺激的反應(yīng)下，PIP5K1A被招募到質(zhì)膜的前緣，誘導(dǎo)侵襲性偽足的形成[14]。因此，PIP5K1A在PIP5K1家族成員中特異性參與了侵襲性偽足的形成。

PIP5K1A能夠調(diào)控癌細(xì)胞中的MRP2活性。在小鼠原代肝細(xì)胞、PANC1和HepG2細(xì)胞中，siPIP5K1A處理增加了細(xì)胞內(nèi)的CDF (MRP2底物)[2]，表明PIP5K1A缺失導(dǎo)致肝細(xì)胞和癌細(xì)胞中MRP2活性降低。因此,PIP5K1A在癌細(xì)胞中的缺失可能有利于阻止抗癌耐藥和惡性進(jìn)展。

PIP5K1A調(diào)控P53的穩(wěn)定性。多種癌癥都有TP53的突變，從而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[15]。細(xì)胞核中的PIP5K1A在應(yīng)激狀態(tài)下與P53結(jié)合，突變的P53蛋白在細(xì)胞核中積聚，產(chǎn)生致癌活性，促進(jìn)腫瘤進(jìn)一步發(fā)展，而PIP5K1A的缺失或抑制會(huì)降低突變體P53蛋白水平[16]。因此,P53的穩(wěn)定性受細(xì)胞核PIP5K1A及其產(chǎn)物PI(4,5)P2調(diào)控，該通路是一個(gè)很有前途的癌癥治療靶點(diǎn)。

在大約25%的人類癌癥中發(fā)現(xiàn)KRAS突變，KRAS突變是超過(guò)90%胰管腺癌病例的驅(qū)動(dòng)因素[15]。PIP5K1A表達(dá)的減少可特異性降低致癌KRAS信號(hào)和增殖，抑制KRAS驅(qū)動(dòng)的致癌基因，并使胰腺癌細(xì)胞系對(duì)MAPK抑制劑敏感[17]。因此，PIP5K1A可作為KRAS信號(hào)通路中治療KRAS突變癌癥的潛在靶點(diǎn)。

2 PIP5K1A 與腫瘤

2.1 PIP5K1A 與前列腺癌(PCa)

PIP5K1A在高級(jí)別PCa中過(guò)表達(dá)，并與PIP2和雄激素受體(AR)表達(dá)相關(guān)。Flemming等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在PCa患者中，PIP5K1A表達(dá)水平較高，且與AR表達(dá)呈正相關(guān)。此外，轉(zhuǎn)移病灶中發(fā)現(xiàn)的PIP5K1A和AR mRNA水平較原發(fā)腫瘤相比明顯增高。在PCa細(xì)胞中，AR過(guò)度表達(dá)顯著增加了PIP5K1A的表達(dá)和AKT磷酸化[3]；在PCa患者的腫瘤標(biāo)本中AR-V7表達(dá)與PIP5K1A呈正相關(guān)[19]。因此，PIP5K1A是AR-V7和AR的關(guān)鍵輔助因子。這些研究結(jié)果確定了包括PIP5K1A、AR-V7和AR在內(nèi)的新型協(xié)同機(jī)制，它們驅(qū)動(dòng)PCa的進(jìn)展，為靶向治療侵襲性PCa提供了新的信息。

2.2 PIP5K1A 與卵巢癌

卵巢癌是婦科最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，其最常見(jiàn)的亞型是上皮性卵巢癌(EOC)，5年生存率很低。卵巢癌中環(huán)狀RNA PIP5K1A(circPIP5K1A)的表達(dá)較鄰近正常組織高[20]；Kaplan-Meier生存分析數(shù)據(jù)顯示circPIP5K1A表達(dá)增加是卵巢癌患者預(yù)后不良的預(yù)測(cè)因素，支持其參與卵巢癌的進(jìn)展。miR-661(circPIP5K1A的靶點(diǎn))的表達(dá)抑制了體外卵巢癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、侵襲和遷移，而IGFBP5(miR-661的靶點(diǎn))發(fā)揮相反的作用。因此，沉默circPIP5K1A可以通過(guò)靶向miR-661/IFGBP5軸從而抑制卵巢癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、遷移和侵襲，circPIP5K1A在卵巢癌進(jìn)展中發(fā)揮著重要作用，為靶向抑制circPIP5K1A治療卵巢癌提供了新方法。

2.3 PIP5K1A與乳腺癌

近些年來(lái)，乳腺癌已成為女性發(fā)病率第一的惡性腫瘤[21]，其有效治療方式變得尤為重要。在MDA-MB-231細(xì)胞系中檢測(cè)到過(guò)表達(dá)PIP5K1A，顯示其參與了乳腺癌的發(fā)生與發(fā)展[4]。Waugh等[22]在COSMIC數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)乳腺癌病例進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)病例PIP5K1A的基因拷貝數(shù)有所上升，這個(gè)基因?qū)?yīng)于1q-a染色體，而該染色體在50%～60%的乳腺癌中數(shù)量異常，PIP5K1A基因在大約10%的乳腺癌樣本中擴(kuò)增。此外，通過(guò)對(duì)多個(gè)組織的拷貝數(shù)變異進(jìn)行了評(píng)估發(fā)現(xiàn)，PI4KB/PIPK1A/AKT3/PIK3C2B的共擴(kuò)增在乳腺癌中最為顯著。Sarwar 等[4]亦通過(guò)MDA-MB-231細(xì)胞系和體內(nèi)異種移植小鼠模型揭示了PIP5K1A在三陰性乳腺癌的增殖、存活和轉(zhuǎn)移中可能發(fā)揮重要作用。

2.4 PIP5K1A 與結(jié)腸癌

結(jié)腸癌是全球常見(jiàn)的惡性疾病，是導(dǎo)致死亡的主要原因之一。circPIP5K1A在結(jié)腸癌組織中較其鄰近的正常組織明顯上調(diào)，這說(shuō)明circPIP5K1A參與了結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展[23]。Transwell實(shí)驗(yàn)中，circPIP5K1A的強(qiáng)化表達(dá)顯著增強(qiáng)了細(xì)胞的侵襲和遷移，而在COLO320DM細(xì)胞中沉默circPIP5K1A可誘導(dǎo)細(xì)胞死亡和抑制細(xì)胞遷移。此外，circPIP5K1A過(guò)表達(dá)增加了AP-1的表達(dá)，但降低了IRF-4、CDX-2和Zic-1的表達(dá)，而miR-1273a的過(guò)表達(dá)抑制了circPIP5K1A在結(jié)腸癌進(jìn)展中的致癌作用。這些結(jié)果表明了circPIP5K1A-miR-1273a軸在調(diào)控結(jié)腸癌發(fā)展中的致癌作用，并為研究結(jié)腸癌的發(fā)病機(jī)制提供了新的視角。

2.5 PIP5K1A 與非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)

在全球范圍內(nèi)，最常見(jiàn)的癌癥是肺癌，NSCLC占所有肺癌病例的80%以上，大多數(shù)NSCLC患者發(fā)現(xiàn)較晚，診斷時(shí)已經(jīng)有晚期局部浸潤(rùn)或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。因此，更好地理解與NSCLC發(fā)病機(jī)制相關(guān)的分子機(jī)制對(duì)于有效的診斷和治療至關(guān)重要。根據(jù)circBase數(shù)據(jù)庫(kù)(http://www.circbase.org/)，hsa_circ_0014130位于chr1:151206672-151212515，對(duì)應(yīng)的基因符號(hào)為PIP5K1A。因此，我們將hsa_circ_0014130表示為circPIP5K1A[23]。Shaoyan等[24]研究發(fā)現(xiàn)hsa_circ_0014130(即circPIP5K1A)在NSCLC組織中的表達(dá)較相鄰正常組織顯著升高，結(jié)合臨床病理因素發(fā)現(xiàn)，circPIP5K1A表達(dá)水平與TNM分期或淋巴轉(zhuǎn)移之間有顯著相關(guān)性。因此，circPIP5K1A可能參與NSCLC的癌變、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移，可能成為NSCLC潛在的非侵襲性生物標(biāo)志物和治療NSCLC的新靶點(diǎn)，有必要進(jìn)一步探索。

3 PIP5K1A抑制劑

3.1 ISA-2011B

通過(guò)Pictet-Spengler方法開(kāi)發(fā)二酮哌嗪融合C-1吲哚-3-基取代1,2,3,4-四氫異喹啉得到一種四氫異喹啉衍生物，稱為ISA-2011B(CAS號(hào)：1395347-24-6)[25]，相關(guān)研究[20]通過(guò)高通量篩選發(fā)現(xiàn)ISA-2011B表現(xiàn)出與PIP5K1A具有最高的結(jié)合親和力，其對(duì)各種侵襲性癌細(xì)胞系的增殖具有有效的抑制作用。

ISA-2011B是一種新型抗癌藥物，它通過(guò)靶向AKT/AR相關(guān)通路對(duì)PCa細(xì)胞發(fā)揮靶向作用，無(wú)毒性作用。PIP5K1A作為ISA-2011B的靶點(diǎn)，ISA-2011B處理使AR、MMP9、VEGF、VEGFR1表達(dá)下降，PIP5K1A顯著下調(diào)，阻斷PI3K及其下游在絲氨酸473的AKT磷酸化(pAKT S473)，增加P27的表達(dá)，并下調(diào)CDK1等細(xì)胞周期調(diào)控因子，CDK1的下調(diào)可能導(dǎo)致AR信號(hào)通路的抑制，這些通路參與細(xì)胞增殖、存活和侵襲的調(diào)控[3,18-19]。靶向抑制PIP5K1A或ISA-2011B治療可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤的生長(zhǎng)和侵襲性,這一發(fā)現(xiàn)為指導(dǎo)PCa靶向治療提供了新的信息。

MDA-MB-231細(xì)胞是一種缺乏ER、HER-2和PR表達(dá)、但pAKT組成性高表達(dá)的三陰性乳腺癌模型。ISA-2011B在MDA-MB-231細(xì)胞中具有靶向作用，其通過(guò)抑制PIP5K1A及升高的PI3K/AKT通路的下游信號(hào)從而抑制三陰性乳腺腫瘤的生長(zhǎng)和侵襲性。此外，ISA-2011B可能針對(duì)PIP5K1A表達(dá)升高的ER+乳腺癌[4]。這些結(jié)果說(shuō)明了ISA-2011B作為一種新的靶向療法治療三陰性和ER+乳腺癌的潛力。

ISA-2011B目前多試驗(yàn)于PCa和乳腺癌腫瘤中，表現(xiàn)出了良好的治療潛能，有助于確定該化合物作為癌癥治療劑的未來(lái)臨床應(yīng)用，在其他過(guò)表達(dá)PIP5K1A腫瘤的作用還有待研究。

3.2 窄譜吲哚-嘧啶化合物(GSK2291363)

GSK2291363能有效抑制PIP5K1A，其Kd為440nM。將GSK2291363與PIP5K1A(PDB:4TZ7)的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)接顯示了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)合位[15]。一系列羥吲哚也呈現(xiàn)了潛在的藥物化學(xué)起點(diǎn)。這兩個(gè)系列以及更廣泛的激酶組分析為設(shè)計(jì)具有細(xì)胞活性和激酶選擇性的PIP5K1A抑制劑提供了潛在的基礎(chǔ)。

3.3 吡喃苯醌類

Katja S等[1]為了尋找PIP5K1A新的抑制劑，通過(guò)非輻射法測(cè)定hPIP5K1A酶活性，利用斑馬魚(yú)PIP5K1A的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)一個(gè)內(nèi)部化合物庫(kù)進(jìn)行電子篩選，內(nèi)部庫(kù)中所有吡喃苯醌支架[26]的化合物(29個(gè)化合物)都被hPIP5K1A抑制。盡管所有被測(cè)試的結(jié)構(gòu)共享苯醌主鏈，但它們的活性數(shù)據(jù)差異是明顯的。抑制試驗(yàn)中最活躍的化合物13是鑒定出的最佳抑制劑，其IC50值為1.55μM，改變ATP濃度沒(méi)有對(duì)化合物13的IC50值產(chǎn)生任何影響，但其IC50值隨底物濃度線性增加。這表明化合物13不是ATP競(jìng)爭(zhēng)抑制劑，而是底物競(jìng)爭(zhēng)抑制劑。吡喃苯醌衍生物的親油性受R4位長(zhǎng)烴鏈的強(qiáng)烈影響，烴鏈似乎對(duì)化合物的活性很重要。在所有被測(cè)的烴鏈衍生物中，化合物2的活性最高。在今后的工作中，還需進(jìn)一步改善這一系列化合物的理化性質(zhì)才有可能向臨床轉(zhuǎn)化。

4 小結(jié)與展望

PIP5K1A在許多生物過(guò)程中都發(fā)揮著重要的作用。PIP5K1A磷酸化和去磷酸化調(diào)控細(xì)胞中PIP2的生物合成和磷脂信號(hào)傳導(dǎo)，參與細(xì)胞遷移自噬性溶酶體再生等過(guò)程，介導(dǎo)Cao誘導(dǎo)角化細(xì)胞分化。在致癌方面，PIP5K1A有助于侵襲性偽足的形成，調(diào)控P53穩(wěn)定和癌細(xì)胞中MRP2的活性，是KRAS信號(hào)通路中治療KRAS突變癌癥的潛在靶點(diǎn)，參與了多種癌癥的進(jìn)展。目前，PIP5K1A如何通過(guò)PI3K/AKT通路發(fā)揮其在各種癌癥中的致癌特性是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。盡管PIP5K1A抑制劑已經(jīng)表現(xiàn)出了在抗癌治療中的功效，但其相關(guān)研究甚少，可能的機(jī)制有待進(jìn)一步完善，對(duì)抑制劑的研發(fā)也較為局限，現(xiàn)僅有ISA-2011B在PCa和乳腺癌中應(yīng)用較多，在其他癌癥中的作用尚未進(jìn)行驗(yàn)證，因此，應(yīng)不斷深入探究PIP5K1A抑制劑的理化性質(zhì)及其對(duì)PIP5K1A過(guò)表達(dá)腫瘤的治療及分子機(jī)制，以便促進(jìn)PIP5K1A抑制劑的進(jìn)一步研制，為眾多癌癥患者提供更好的治療選擇。

利益沖突：所有作者均申明不存在利益沖突。