羅德勝 綜述，吳 丹，鄭晶晶 審校

(浙江省麗水市中心醫(yī)院胃腸外科 323000)

永生有絲分裂A(never in mitosis gene A，NIMA)激酶是在絲狀真菌-構(gòu)巢曲霉中發(fā)現(xiàn)的一種絲/蘇氨酸蛋白激酶，通過對紡錘體極的作用調(diào)節(jié)細(xì)胞周期。NIMA 相關(guān)激酶(NIMA-related kinase) 家族是在高等真核生物中發(fā)現(xiàn)的類似NIMA激酶的蛋白激酶家族，共有11個(gè)成員(NEK1～11)，其中NEK2與NIMA激酶同源性最高的[1],主要在有絲分裂周期過程的G2/M期發(fā)揮作用，對細(xì)胞周期的進(jìn)展至關(guān)重要。有研究報(bào)道，NEK2在人類多種癌癥中過表達(dá)，如胃癌[2]、結(jié)直腸癌[3-4]、前列腺癌[5]和乳腺癌[6]。NEK2過表達(dá)與腫瘤發(fā)生、腫瘤進(jìn)展、耐藥及預(yù)后不良[7-8]有關(guān)。NEK2與癌癥的密切關(guān)系使其成為抗癌治療[8]中的潛在治療靶點(diǎn)。早期研究表明，NEK2抑制劑通過誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞凋亡有效地抑制癌細(xì)胞的增殖，并顯著抑制體內(nèi)的腫瘤生長[9]。在包括胃癌、白血病、結(jié)直腸癌、前列腺癌、乳腺癌和肝癌細(xì)胞在內(nèi)的19種癌細(xì)胞系中，胃癌細(xì)胞系對NEK2抑制劑MBM-5的敏感性相對高于其他癌細(xì)胞系[10]。這些結(jié)果表明，NEK2在胃癌和胃癌細(xì)胞的發(fā)育中起著關(guān)鍵作用，闡明NEK2促進(jìn)胃癌發(fā)生發(fā)展的機(jī)制可能有助于胃癌的治療和NEK2抑制劑的研究。

1 NEK2通過ERK/MAPK通路促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖

在NEK2沉默表達(dá)后，在BGC-823和SGC-7901細(xì)胞中檢測出細(xì)胞增殖相關(guān)的基因表達(dá)變化，發(fā)現(xiàn)當(dāng)BGC-823和SGC-7901細(xì)胞中的NEK2表達(dá)顯著降低時(shí)，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖的關(guān)鍵基因表達(dá)顯著下調(diào)，包括c-JUN和細(xì)胞周期蛋白D1，它們被認(rèn)為是ERK/MAPK通路的下游分子。所以通過ERK/MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，NEK2的表達(dá)增強(qiáng)可以提高細(xì)胞的增殖進(jìn)而促進(jìn)胃癌中的細(xì)胞活力、增殖和細(xì)胞周期進(jìn)展[11-12]。有研究還發(fā)現(xiàn)NEK2過表達(dá)促進(jìn)了胃癌細(xì)胞株的細(xì)胞周期進(jìn)展，參與了胃癌細(xì)胞增殖的調(diào)控。而在人類骨髓瘤中，NEK2通過激活ERK通路促進(jìn)骨髓瘤的耐藥性，這也間接支持了NEK2可通過ERK/MAPK通路促進(jìn)腫瘤進(jìn)展的結(jié)論[12]，具體作用機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。

在許多哺乳動物細(xì)胞類型中，ERK可以將細(xì)胞外刺激信號整合到細(xì)胞中，作為介導(dǎo)細(xì)胞生長和增殖[13]的重要調(diào)節(jié)因子。眾所周知，不受控制的生長或惡性增殖是腫瘤發(fā)展的必要步驟。此外，有研究表明，NEK2的異常表達(dá)明顯影響乳腺癌細(xì)胞的有絲分裂過程，在乳腺癌中，NEK2過表達(dá)與預(yù)后不良顯著相關(guān)，表明NEK2可能是治療乳腺癌[14]的潛在靶點(diǎn)。此外，有研究還發(fā)現(xiàn)NEK2和ERK的聯(lián)合升高與胃癌患者預(yù)后不良顯著相關(guān)，表明NEK2是介導(dǎo)胃癌中信號傳遞的重要因素[15]。因此，NEK2有可能成為胃癌治療的潛在靶點(diǎn)。

2 NEK2通過調(diào)節(jié)KDM5B/H3K4me3促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、遷移和腫瘤生長

KDM5B是一種組蛋白去甲基化酶，屬于JmjC結(jié)構(gòu)域蛋白家族[16]。組蛋白甲基化是一種翻譯后修飾，可影響染色質(zhì)的形成和翻譯調(diào)控等生化過程，而抑癌基因中廣泛的H3K4me3表達(dá)則會引起腫瘤抑制[17-18]。在包括胃癌[19]、乳腺癌[20]、宮頸癌[21]、胰腺癌[22]、非小細(xì)胞肺癌[23]在內(nèi)的各種原發(fā)性癌癥中，KDM5B的表達(dá)水平升高，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移[24]。在胃癌細(xì)胞中過表達(dá)KDM5B可促進(jìn)胃癌細(xì)胞的體外生長和轉(zhuǎn)移，在體內(nèi)可促進(jìn)異種移植的形成、生長和轉(zhuǎn)移[19]。

在對NEK2抑制劑具有較高敏感性的胃癌細(xì)胞系中觀察到NEK2和KDM5B過表達(dá)。當(dāng)NEK2被抑制時(shí)，細(xì)胞KDM5B的表達(dá)水平會降低，從而導(dǎo)致H3K4me3表達(dá)增加。而NEK2過表達(dá)將導(dǎo)致KDM5B表達(dá)增加，H3K4me3表達(dá)降低。盡管NEK2與癌癥之間的關(guān)系經(jīng)常被報(bào)道，但NEK2如何協(xié)調(diào)改變信號向惡性轉(zhuǎn)化的具體機(jī)制仍不清楚[8]。LI等[25]的研究排除了NEK2與KDM5B之間的直接相互作用，但證實(shí)了NEK2可以通過β-catenin/myc在體外和體內(nèi)調(diào)節(jié)KDM5B/H3K4me3的表達(dá)，這是c-myc和KDM5B抑制劑實(shí)驗(yàn)的雙重驗(yàn)證[16]。

LI等[25]還發(fā)現(xiàn)了一種NEK2/β-catenin/myc/KDM5B通路，這可能是胃癌中NEK2表達(dá)的新機(jī)制。同時(shí)通過研究NEK2的生物學(xué)行為，以及NEK2在體外和體內(nèi)對胃癌細(xì)胞株KDM5B的調(diào)節(jié)作用發(fā)現(xiàn)，NEK2和KDM5B在10種胃癌細(xì)胞系中都高表達(dá)，高水平的NEK2和KDM5B在臨床中均與胃癌密切相關(guān)[19,26]。在MGC-803細(xì)胞中敲除NEK2也導(dǎo)致KDM5B表達(dá)受到抑制，而在BGC-823細(xì)胞系中過表達(dá)NEK2則導(dǎo)致KDM5B表達(dá)增強(qiáng)。這些結(jié)果表明了NEK2和KDM5B之間的可能關(guān)系。研究同時(shí)還發(fā)現(xiàn)NEK2在胃癌的增殖、遷移和腫瘤生長中起著重要的作用[25]。KDM5B將H3K4me3脫甲基化為轉(zhuǎn)錄不活躍狀態(tài)，降低抑癌基因的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而促進(jìn)癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移和腫瘤發(fā)生。在體外和體內(nèi)，NEK2均能通過β-catenin/myc調(diào)節(jié)KDM5B/H3K4me3的表達(dá)。這一發(fā)現(xiàn)揭示了NEK2引起胃癌惡性轉(zhuǎn)化的新機(jī)制，并有助于推動設(shè)計(jì)更有效的NEK2靶向治療胃癌的新方法。

3 通過抑制NEK2激酶活性，MBM-5在胃癌中發(fā)揮作用

在包括胃癌、白血病、結(jié)直腸癌、前列腺癌、乳腺癌和肝癌細(xì)胞在內(nèi)的19個(gè)癌細(xì)胞系中，胃癌細(xì)胞系對NEK2抑制劑MBM-5的敏感性相對高于其他癌細(xì)胞系[10,27]。

MBM-5是一種合成的新型化合物,通過對接模擬研究發(fā)現(xiàn)它能與具有高親和力的NEK2結(jié)合。Hec1作為NEK2的重要底物，在S165位點(diǎn)被NEK2磷酸化，研究人員測定了Hec1(S165)的磷酸化情況，MBM-5以濃度和時(shí)間依賴的方式有效抑制Hec1(S165)的磷酸化，表明MBM-5能夠進(jìn)入細(xì)胞并抑制細(xì)胞內(nèi)NEK2活性。這種抑制通過誘導(dǎo)染色體分離缺陷和胞質(zhì)分裂失敗而阻礙有絲分裂的進(jìn)展，最終使細(xì)胞發(fā)生凋亡。更重要的是，MBM-5有效地抑制了人胃癌和結(jié)直腸癌細(xì)胞異種移植物的腫瘤生長[27]。 上述研究證明MBM-5有效地抑制了NEK2的激酶活性，并在抗癌治療方案中顯示出潛在的應(yīng)用前景。

雖然MBM-5下調(diào)了總Hec1的蛋白水平，但它似乎與Hec1磷酸化水平的降低無關(guān)。因?yàn)樵贛BM-5(0.5或1.0 μmol/L)處理24 h后，Hec1的磷酸化水平幾乎無法檢測到，同時(shí)觀察到總Hec1略有下降。 先前的一項(xiàng)研究報(bào)道了類似的現(xiàn)象[28]，即Hec1蛋白水平的下調(diào)均伴隨著Hec1磷酸化的降低。因此，Hec1的磷酸化可能與Hec1的蛋白水平相關(guān)，要么影響其轉(zhuǎn)錄，要么影響翻譯后修飾，這需在未來的研究中深入探索。

總之，MBM-5被認(rèn)為是NEK2抑制劑中最有前途的化合物之一。 它在體外對多種癌細(xì)胞具有顯著的抗腫瘤活性。其對胃癌MGC-803和結(jié)直腸腫瘤HCT-116異種移植物體內(nèi)生長的抑制作用顯現(xiàn)了其具備的抗腫瘤潛力，盡管其體內(nèi)半衰期相當(dāng)短。MBM-5通過靶向抑制NEK2激酶，被明確為先導(dǎo)化合物。

4 NEK2通過蛋白激酶B(Akt)通路影響胃癌進(jìn)展

胃癌的發(fā)展與NEK2過表達(dá)相關(guān)[29]，特別是在腫瘤體積大和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者中，同時(shí)還有證據(jù)表明過表達(dá)的NEK2通過隔離和滅活蛋白磷酸酶1(PP1)參與胃癌的發(fā)展，隨后激活A(yù)kt介導(dǎo)的下游致癌通路。因此，通過Akt/缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)軸，葡萄糖代謝被重新編程為有氧糖酵解，為胃癌細(xì)胞的生長快速提供能量。此外，自噬活性通過Akt/mTOR軸被抑制，導(dǎo)致對癌癥治療的反應(yīng)受損，細(xì)胞存活率增強(qiáng)。相反，通過NEK2沉默子來滅活A(yù)kt可降低有氧糖酵解，促進(jìn)自噬細(xì)胞死亡，最終抑制胃癌細(xì)胞的生長。這些結(jié)果表明，NEK2通過激活A(yù)kt介導(dǎo)的通路促進(jìn)胃癌進(jìn)展，這擴(kuò)大了人們對胃癌發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識，也為臨床治療提供了新的靶點(diǎn)。

雖然已經(jīng)越來越認(rèn)識到NEK2的致瘤作用，但關(guān)于NEK2在胃癌中具體功能的認(rèn)識仍有不足。據(jù)報(bào)道，NEK2可以通過調(diào)節(jié)組蛋白甲基化和隨后的基因過表達(dá)[25]來協(xié)助胃癌細(xì)胞的生長和遷移。也有研究表明，NEK2通過ERK/MAPK信號通路[14]促進(jìn)胃癌細(xì)胞的快速增殖。隨著分子和細(xì)胞生物學(xué)的快速發(fā)展，越來越多的證據(jù)證明了NEK2參與了一個(gè)復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。除了調(diào)節(jié)細(xì)胞周期外，NEK2還通過PP1α/Akt軸激活核因子-κB(NF-κB)，與泛素-蛋白酶體系統(tǒng)相互作用以維持細(xì)胞穩(wěn)定性，并參與Wnt/β-catenin通路[30]，NEK2功能的解除會引起異常的細(xì)胞周期進(jìn)程，并常與多種癌癥[31]的發(fā)病機(jī)制相關(guān)。因此，在胃癌中，NEK2很有可能通過多種機(jī)制調(diào)控胃癌生物學(xué)的許多方面。

目前研究還發(fā)現(xiàn)，除了調(diào)控Akt通路外[29]，NEK2還調(diào)節(jié)剪接因子SRSF1的激活和RNA的剪接功能，這對促凋亡變異[32]的前表達(dá)至關(guān)重要。NEK2調(diào)控著一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)工作，而每個(gè)網(wǎng)絡(luò)分支的協(xié)調(diào)功能對于維持正常的細(xì)胞活動至關(guān)重要。值得注意的是，胃癌是一種異質(zhì)性疾病，涉及多種生物通路的改變，如p53、wnt/β-catenin、RAS/RAF/MAPK和PI3K/Akt通路。因此，胃癌的發(fā)生發(fā)展可能是NEK2與許多其他致瘤因素共同作用的結(jié)果。鑒于此，進(jìn)一步系統(tǒng)探索NEK2調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及其與其他信號通路的相互作用，將為NEK2在胃癌發(fā)生發(fā)展中所起作用的機(jī)制研究提供更全面的理論指導(dǎo)。未來需要研究NEK2致癌功能和胃癌分子基礎(chǔ)的整體視角。