p21活化激酶在乳腺癌中的作用研究

來源:用戶上傳      作者:

　　摘要：乳腺癌是全球女性癌癥患者中最常見的疾病，然而成功的治療在臨床上仍是一種挑戰。近年來研究發現p21活化激酶家族成員與乳腺癌的發生發展有著密切的關系，因此，本文將對PAKs家族各成員與乳腺癌的關系進行簡要綜述。
　　關鍵詞：p21活化激酶;乳腺癌;PAKs
　　中圖分類號：R737.9                                  文獻標識碼：A                                DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.06.013
　　文章編號：1006-1959（2019）06-0035-03
　　Abstract：Breast cancer is the most common disease among female cancer patients worldwide today. However， treatment it successfully is still a clinical challenge. In recent years， it was found that p21 activated kinase family members are closely related to the occurrence and development of breast cancer. Therefore， this paper will briefly review the relationship between PAKs and breast cancer.
　　Key words：P21 activated kinase;Breast cancer;PAKs
　　乳腺癌（breast cancer）在全球女性中發病率逐年升高，其致死率在全球女性癌癥中已躍居第2名[1]，每年大約有167萬人被確診，52萬患者因此死亡[2]。生物學角度而言，乳腺癌主要分為雌激素受體陽性腫瘤、 ErbB2過表達腫瘤以及三陰性腫瘤三大類。目前臨床上最有效的治療方法包括外科手術、化療藥治療、激素療法或者根據腫瘤類型對上皮細胞生長因子受體進行靶向性治療，由于雌激素受體陽性腫瘤在乳腺癌患者中占70%，因此，激素療法是臨床上治療乳腺癌最常用的術后輔助治療手段[3]。雖然早期診斷及治療能夠提高患者存活率，但是由于許多患者疏忽及消極治療導致疾病進一步發展并惡性轉移。因此，迫切需要探尋乳腺癌發生發展的分子機制，從而尋找合適的生物標志物對其進行靶向治療。
　　p21活化激酶（PAKs）是小G蛋白家族成員Cdc42和Rac的重要的下游效應器，與人類相關的PAKs家族成員根據其結構同源性及功能分為兩組，即GroupⅠ（PAK1、PAK2、PAK3），GroupⅡ（PAK4、PAK5、PAK6）。GroupⅠ主要與Rho蛋白結合，而GroupⅡ主要作為Cdc42的效應蛋白[4]。迄今為止，已有40多種蛋白質分子被證實為PAKs家族的作用底物，對于其中大多數蛋白激酶而言，PAKs對其作用底物的磷酸化位點非常靈活。值得注意的是[5，6]，雖然GroupⅠ和GroupⅡPAKs在結構上存在差異，但是已知的磷酸化底物均能被 PAK1-6磷酸化，且它們對絲氨酸的結合能力比蘇氨酸強，但不與酪氨酸結合。近年來，越來越多的研究發現PAKs家族成員與癌癥的發生發展密切相關，本文將通過對PAKs家族 6個成員在乳腺癌發生中的影響作一綜述。
　　1 GroupⅠ
　　PAK1是PAKs家族中首個發現的家族成員，基因定位于人類染色體11q13-q14區，編碼60 kD蛋白質，是一個潛在的癌基因，主要分布于海馬區及大腦皮層，被Rac活化后，通過激活MAPK信號通路和重塑細胞骨架，是乳腺癌的致癌基因[5]。Gonzalez N[7]等在研究乳腺癌對他莫昔芬的耐藥性研究中，利用MCF7細胞構建了Rac1活性上調的細胞系MCF7：：C1199，然而PAK1是Rac1主要的下游效應因子，Rac1活性上調直接導致細胞中PAK1高表達，PAK1能夠磷酸化雌激素受體（ER）N末端殘基Ser305并促進乳腺上皮細胞的畸形生長，引發了乳腺癌細胞的激素依賴性以及對他莫昔芬耐藥性表型。Zhan MN[8]等研究過程中了解到，miR-494在不同癌癥中的表達及功能不盡相同，但是在絕大多數癌癥中miR-494發揮這抗腫瘤作用，研究發現，miR-494與PAK1的表達呈負相關性，尤其是在癌癥的發生發展過程中miR-494能夠有效的抑制PAK1的表達及生物學功能。Dou Q[2]等通過研究光譜抗寄生蟲藥物伊維菌素證實，伊維菌素作用于PAK1的賴氨酸殘基位點如：K11、 K29、 K39或者K148，從而下調PAK1的蛋白水平，降低Akt磷酸化水平從而阻斷Akt/mTOR信號通途同時促進乳腺癌細胞內泛素化，最終抑制乳腺癌的發生發展。Rider L等[9]，Hammer A等[10，11]研究催乳素在乳腺癌中的作用機制時發現，體內催乳素活化酪氨酸激酶（JAK2）后進而磷酸化PAK1的153、201和285酪氨酸（Tyr）位點，被JAK2磷酸化的PAK1進一步磷酸化肌動蛋白結合蛋白（細絲蛋白A）絲氨酸（Ser）2151位點，并且促進黏著斑激酶（FAK）脫磷酸化最終導致乳腺癌細胞運動性和侵襲性增強最終導致癌細胞轉移。由此，我們發現乳腺癌的發生發展與PAK1的表達及活化有著密切關系。 　　PAK2定位于人類染色體3q29區，編碼58 kD蛋白質。PAK2在大多數組織中均有表達。而PAK2參與的細胞生物學活動，與PAKs中其它成員不同，還是一種腫瘤形成的負調節因子，當PAK2被caspase活化為PAK2剪切體PAK-2p34時能促進凋亡。但是，當PAK2被Rac/Cdc42活化成功能型PAK2時，又可以抑制凋亡。有研究顯示，功能型PAK2對活化的Caspase-3蛋白水解的剪切體PAK-2p34、Caspase-3的活性以及凋亡組蛋白H2B具有反向調節作用[12]，目前對PAK2在腫瘤發生中作用的研究進展仍較少。Li X[12]等分別對MCF-7、SK-BR-3和MDA-MB468三種乳腺癌細胞中PAK2表達及作用的研究中發現，PAK2通過磷酸化Caspase-7使其活性降低，從而抑制細胞進入程序性凋亡，增強乳腺癌細胞的耐藥性，然而，使MCF-7細胞中PAK2基因沉默后發現Caspase-7的活性被修復，細胞凋亡率增加;使SK-BR-3和MDA-MB468細胞中PAK2基因沉默后，同樣發現活化的Caspase-7水平增加且化療藥誘導的細胞凋亡率顯著增加。另有Zhang Y[13]等對轉移型乳腺癌細胞研究顯示，PAK2和PIXα/β作為IGF1R的下游信號，被IGF1R活化后通過 PI3K/AKT路徑參與調控乳腺癌細胞對雌激素藥物的抵抗作用。
　　PAK3是調節海馬回內突觸形成和可塑性的關鍵性因素，定位于人類染色體Xq23區，編碼64 kD蛋白質，正常情況下，只在腦組織中表達[5]。PAK3還能調節細胞周期進展、神經元遷移和凋亡。另外，PAK3可能是潛在的突變激發器。然而，截至目前還沒有PAK3與乳腺癌的相關研究報道。
　　2 GroupⅡ
　　PAK4定位于人類染色體19q13.2區，編碼64 kD蛋白質。PAK4蛋白定位于細胞核周圍區域，與Cdc42結合后轉移至高爾基體與腫瘤的關系極為密切[5]，參與多種癌癥的發展過程，如：胃癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌、皮膚癌及膽囊癌等中均有高表達。在細胞水平上，PAK4參與細胞轉化、細胞骨架結構、細胞運動以及細胞周期調控等許多信號途徑的發生，因此，PAK4的表達情況是乳腺癌患者復發和總體生存率低的一個強有力的預后因素[14]。Li Y[15]等研究證實白血病抑制因子受體（LIFR）是雌激素受體α（ERα）的下游靶基因，并且發現PAK4和ERα能夠與LIFR啟動子中含有兩個雌激素反應元件（ERE）半位點的上游翻譯起始位點相結合。并確定在乳腺癌細胞核中的PAK4是一種抑制ERα反式激活功能的強有力的內源性抑制劑，且能夠抑制ERα誘導的LIFR基因表達，最終導致乳腺癌骨轉移的發生。He LF[16]等最新研究表明，在乳腺癌中PAK4誘發腫瘤形成即可通過激酶依賴的形式也可獨立活化PI3K/AKT通路完成，研究發現雙重抑制PAK4和PI3K/AKT信號將會成為潛在的乳腺癌治療手段。Rane C[17]等對PAK4的系列研究發現，在三陰性乳腺癌細胞MBA-MB-231中，利用siRNA沉默PAK4基因發現該細胞的致瘤性發生顯著逆轉，進一步體內在小鼠體內研究中證實，乳腺癌模型小鼠分別口服灌胃PAK4抑制劑KPT-9274和KPT-8752后，能有效抑制小鼠乳腺癌腫瘤的發生發展，且KPT-9274和KPT-8752能分別有效抑制PAK4和NAMPT的活性，但是KPT-9274和KPT-8752兩種化合物抑制PAK4從而抑制乳腺癌細胞增殖的作用，與其抑制NAMPT的活性并無相關性。
　　PAK5又稱PAK7，定位于人類染色體20p12區，編碼80 kD蛋白質，PAK5在大腦組織中表達量較高，近年來研究頗為廣泛，在許多腫瘤的發生發展過程中被證實PAK5均會發生高表達[5]。Zhang YC[1]等實驗證明，乳腺癌組織中PAK5的表達高于旁正常乳腺組織，且PAK5表達的增加與TNM分期密切相關;PAK5過表達能夠刺激NF-κB家族中的關鍵成員p65磷酸化并向核遷移，且顯著增加p65在細胞核中積累，進一步與Cyclin D1的啟動子結合促進乳腺癌細胞增殖。Li Y[18]等研究發現，乳腺癌細胞中PAK5的一個新的底物GATA1被PAK5磷酸化后使上皮細胞鈣粘蛋白脫乙?；@個發現闡明GATA1及其磷酸化產物將會在乳腺癌的新陳代謝中起關鍵作用，為乳腺癌的臨床治療提供潛在治療靶點。Wang XX[19]等在研究PAK5與乳腺癌的關系同樣發現，抑制乳腺癌細胞中PAK5表達可使乳腺癌細胞內抑制細胞周期蛋白D1（CyclinD1）與CDK4或CDK6形成復合物，從而發生G1期阻滯，抑制細胞增殖，并且PAK5參與Egr1-MMP2信號通路調控乳腺癌細胞的遷移與侵襲。
　　PAK6作為PAKs家族中的一員，定位于人類染色體15q14區，編碼75 kD蛋白質。研究顯示，PAK6和PAK4相似，在睪丸和前列腺有高水平表達[5]。在肺癌、前列腺癌、胰腺癌等組織中均有過度表達，且能促進癌細胞增殖[20]。研究證實，PAK6具有維持細胞形態、骨架支撐等作用[21]。宋銳[20]等研究顯示，siRNA干擾乳腺癌細胞中PAK6的表達能夠抑制Wnt信號通路激活，促進Caspase-3活化，從而誘導細胞凋亡增加放療敏感性。目前對于PAK6與乳腺癌發生發展關系的研究很少，具體發生機制尚待研究證實。
　　綜上所述，PAKs家族與癌癥的關系密不可分，與乳腺癌更是關系密切，靶向性抑制PAKs家族基因翻譯及表達將會成為臨床上治療乳腺癌以及對雌激素耐藥的乳腺癌疾病的新的治療手段。近年來我國乳腺癌發病率呈現年輕化趨勢，且發病率的增長速度也在不斷增加。因此，發現一種有效的乳腺癌早期診斷指標或者抑制劑需要我們進一步進行探索研究。
　　參考文獻：
　　[1]Zhang YC，Huo FC，Wei LL，et al.PAK5-mediated phosphorylation and nuclear translocation of NF-κB-p65 promotes breast cancer cell proliferation in vitro and in vivo[J].J Exp Clin Cancer Res，2017，36（1）：146. 　　[2]Dou Q，Chen HN，Wang K，et al.Ivermectin Induces Cytostatic Autophagy by Blocking the PAK1/Akt Axis in Breast Cancer[J].Cancer Res，2016，76（15）：4457-4469.
　　[3]Higgins MJ，Baselga J.Targeted therapies for breast cancer[J].The Journal of Clinical Investigation，2011，121（10）：3797-3803.
　　[4]Tabanifar B，Zhao Z，Manser E.PAK5 is auto-activated by a central domain that promotes kinase oligomerization[J].Biochem J，2016，473（12）：1777-1789.
　　[5]Man FL，Zhao LZ，Sun X.P21-activated Kinases （PAKs） and Their Role in Tomour[J].Chinese Journal of Biochemistry and Molecular Biolog，2015，31（6）：579-585.
　　[6]Wang X，Gong W，Qing H，et al.p21-activated kinase 5inhibits camptothecin-induced apoptosis in colorectal carcinomacells[J].Tumour Biol，2010，31（6）：575-582.
　　[7]Gonzalez N，Cardama GA，Comin MJ，et al.Pharmacological inhibition of Rac1-PAK1 axis restores tamoxifen sensitivity in human resistant breast cancer cells[J].Cellular Signalling，2017，30（12）：154-161.
　　[8]Zhan MN，Yu XT，Tang J，et al.MicroRNA-494 inhibits breast cancer progression by directly targeting PAK1[J].Cell Death and Disease，2017，8（1）：e2529.
　　[9]Rider L，Shatrova A，Feener EP，et al.JAK2 Tyrosine Kinase Phosphorylates PAK1 and Regulates PAK1 Activity and Functions[J].Journal of Biological Chemistry，2007，282（42）：30985-30996.
　　[10]Hammer A，Rider L，Oladimeji P，et al.Tyrosyl phosphorylated PAK1 regulates breast cancer cell motility in response to prolactin through filamin A[J].Mol Endocrinol，2013，27（3）：455-465.
　　[11]Hammer A，Diakonova M.Prolactin-induced PAK1 tyrosyl phosphorylation promotes FAK dephosphorylation， breast cancer cell motility， invasion and metastasis[J].BMC Cell Biology，2016，17（1）：31.
　　[12]Li X，Wen W，Liu K，et al.Phosphorylation of caspase-7 by p21-activated protein kinase （PAK） 2 inhibits chemotherapeutic drug-induced apoptosis of breast cancer cell lines[J].J Biol Chem，2011，86（25）：22291-22299.
　　[13]Zhang Y，Wester L，He J，et al.IGF1R signaling drives antiestrogen resistance through PAK2/PIX activation in luminal breast cancer[J].Oncogene，2018，37（14）：1869-1884.
　　[14]Vershinin Z，Feldman M，Chen A，et al.PAK4 methylation by SETD6 promotes the activation of the Wnt/beta-catenin pathway[J].J Biol Chem，2016，291（13）：6786-6795.
　　[15]Li Y，Zhang H，Zhao Y，et al.A mandatory role of nuclear PAK4-LIFR axis in breast-to-bone metastasis of ERα-positive breast cancer cells[J].Oncogene，2018，38（6）：808-821.
　　[16]He LF，Xu HW，Chen M，et al.Activated-PAK4 predicts worse prognosis in breast cancer and promotes tumorigenesis through activation of PI3K/AKT signaling[J].Oncotarget，2017，8（11）：17573-17585.
　　[17]Rane C，Senapedis W，Baloglu E，et al.A novel orally bioavailable compound KPT-9274 inhibits PAK4，and blocks triple negative breast cancer tumor growth[J].Sci Rep，2017，7（2）：42555.
　　[18]Li Y，Ke Q，Shao Y，et al.GATA1 induces epithelial-mesenchymal transition in breast cancer cells through PAK5 oncogenic signaling[J].Oncotarget，2015，6（6）：4345-4356.
　　[19]Wang XX，Cheng Q，Zhang SN，et al.PAK5-Egr1-MMP2 signaling controls the migration and invasion in breast cancer cell[J].Tumour Biol，2013，34（5）：2721-2729.
　　[20]宋銳，袁金金，侯歌，等.PAK6基因對人乳腺癌放療敏感性及細胞凋亡影響及機制[J].中國老年學雜志，2018，38（11）：2703-2706.
　　[21]Liu W，Liu Y，Liu H，et al.Tumor suppressive function of p21-activated kinase 6 in hepatocellular carcinoma[J].J Biol Chem，2015，290（47）：28489-28501.
　　收稿日期：2018-11-8;修回日期：2019-1-2
　　編輯/楊倩
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/1/view-14801162.htm