核蛋白1在肿瘤发展过程中的作用及相关研究进展



核蛋白1在肿瘤发展过程中的作用及相关研究进展

张兴博赵家莹张临友

(哈尔滨医科大学附属第二临床医学院胸外科，哈尔滨150086)

核蛋白1(NUPR1)，又称为p8、com1，是在大鼠胰腺炎模型中首先鉴定得到的小分子核蛋白，其在急性胰腺炎的发展过程中，可被强烈而迅速地诱导表达[1]。在应激条件下，NUPR1表达通常呈上调趋势，说明NUPR1可以被宿主体内的微环境所影响。在非小细胞肺癌、胰腺癌、乳腺癌、甲状腺癌及前列腺癌等多种肿瘤细胞中，NUPR1存在差异表达，并通过影响细胞的生长、凋亡及转移等过程参与肿瘤的发生、发展。因此，针对NUPR1的研究有助于在肿瘤治疗过程中发掘新的潜在的治疗手段。本文就核蛋白1在肿瘤发展过程中的作用作一综述。

1NUPR1概述

在研究大鼠胰腺炎模型的过程中，Iovanna[2]研究组克隆得到了蛋白分子量约为8 kD的新基因，并将其命名为p8，也就是通常所说的NUPR1，进一步研究发现，该基因不仅表达于急性损伤的胰腺，在胃、肝脏、肾脏、唾液腺以及结肠组织中均有表达。在人类体细胞中，NUPR1基因定位于第16号染色体的短臂、1区、1带的第2亚带。在乳腺癌中，可以发现这段基因座控制区频繁的扩增[3]。使用美国国家生物技术信息中心(NCBI)的Entrez系统进行基因预测，结果显示NUPR1可能存在两个亚型。较长的亚型a包含100个氨基酸；而较短的亚型b则含有82个氨基酸。关于这两种基因亚型之间所缺失的18个氨基酸，其所发挥的作用目前还不得而知，但目前已有的研究结果提示，亚型b可作为研究NUPR1互补DNA的外源性表达的焦点。

当细胞在较低密度条件下生长时，NUPR1主要集中于细胞核内；而当细胞密度逐渐增高时，NUPR1则逐渐分布于核内以及胞浆中。NUPR1所具备的核定位信号(NLS)对于NUPR1的核内定位十分重要，且受乙酰化作用调控[4]，尽管NUPR1这样的分子量较小的蛋白分子理论上并不需要一个NLS以增加自己进入细胞核内的机会，但该NLS在发挥作用的同时包含有一个潜在的具有核内靶向作用的二重信号[5,6]，这提示NUPR1本质上是一种核蛋白。

2NUPR1在肿瘤中的作用

已有大量研究显示NUPR1在肿瘤的发展过程中起到重要作用，尽管这些研究结果存在着长期的争论。有文献报道NUPR1在肿瘤中所起的作用取决于该肿瘤的类型，即促进肿瘤生长或是抑制肿瘤生长，且同一类型肿瘤，体内外实验结果也并不总是一致。

2.1NUPR1促进肿瘤生长的作用有关NUPR1在肿瘤中的作用的早期研究是由Vasseur等进行的，研究发现，基因修饰后的NUPR1过表达的小鼠胚胎成纤维细胞(Mouse embryonic fibroblasts，MEFs)易于在软琼脂培养基上形成集落，而且也易于在无胸腺的裸鼠体内成瘤；但NUPR1缺失的MEFs却不能在软琼脂培养基上形成集落，亦无法在无胸腺的裸鼠体内成瘤[7]，通过补充NUPR1可以使NUPR1缺失的MEFs重新获得成瘤的能力。此外，只有NUPR1过表达的MEFs在腹腔内注射才可以产生播散的肿瘤，这些结果都提示NUPR1在一定程度上具有促进肿瘤发展及扩散的作用。

2.1.1乳腺癌在乳腺癌中，NUPR1发挥其调节肿瘤增长的作用通常开始于肿瘤细胞定居于另一器官后[8]。Ree等[9]研究发现NUPR1可以在人类乳腺癌发展的早期发挥促进肿瘤生长的作用，这提示NUPR1可能是促进肿瘤细胞向远处转移生长的关键蛋白。在此研究的基础上发现，肿瘤早期NUPR1表达水平与肿瘤的预后并无太大关联。在一些侵袭性很强的肿瘤中，NUPR1的表达水平反而较低，这提示NUPR1可能只是一种代偿性因子，当肿瘤缺乏其他促增长因素，例如血管生成素等的条件下，NUPR1才会发挥其促肿瘤细胞转移的作用。

2.1.2胰腺癌NUPR1在大多数胰腺癌患者标本中都可检测到过度表达，并且在胰腺癌细胞系MIA、PaCa-2及PANC-1中都发挥促有丝分裂的作用[10]。同时研究发现尽管NUPR1与患者的生存率并无明显的联系，但其在胰腺癌中的表达与细胞凋亡呈负相关。并且其抗凋亡能力在低年龄组患者(小于65岁)、中低分化肿瘤类型以及有淋巴结转移的患者中表现的尤为突出[10]。但另有研究发现，NUPR1在体外可抑制人类胰腺癌细胞系的增殖，激活Ras/Raf/MEK/ERK通路可下调NUPR1的表达，并且能够促进正常胰腺细胞的生长。而胰腺癌的增殖抑制信号分子，如p38与TGF-β1，则能够上调NUPR1的表达，这些都提示NUPR1是一种胰腺癌细胞的胞内生长抑制因子[5]，这与之前的研究所展示的结果——即NUPR1能够促进胰腺癌发展及减少凋亡相矛盾[10,11]，有关该矛盾问题的解释目前众说纷纭，其中比较有说服力的解释认为这两项研究是使用两种不同的体系，即NUPR1作为致瘤因子的实验是在体内进行而另一项则是在体外使用胰腺癌细胞系进行，因此，存在这一可能性--体内的微环境调控了NUPR1的活性，使其呈现截然不同的作用效果。

2.1.3甲状腺癌在人甲状腺乳头状癌中，NUPR1呈显著的过表达，且NUPR1过表达的发生率随着肿瘤的增长及淋巴结转移的出现而呈逐渐增高的趋势，其可能作为一种不可或缺的因素参与到乳头状癌下一阶段的进展中。这提示即使在肿瘤生长的末期，NUPR1所调控的应激释放机制仍可能发挥十分重要的作用[12]。此外，NUPR1的细胞内定位与人乳头状癌的生物学特性息息相关，在侵袭力较强的肿瘤亚型中，NUPR1定位于胞浆内，而在侵袭力较弱的肿瘤亚型中，NUPR1则定位于胞核。

2.1.4非小细胞肺癌Guo等[13]研究发现，NUPR1在非小细胞肺癌及相应癌旁组织中均有表达，但在癌组织中表达较癌旁组织明显升高，同时在6种人类非小细胞肺癌细胞系(A549、SK-MES-1、95-D、NCI-H460、NCI-H1650和H1299)中NUPR1的表达水平也均被上调，这提示NUPR1可能与非小细胞肺癌的发生发展有一定的相关性。进一步研究显示，下调NUPR1基因的表达后，非小细胞肺癌的增殖速率受到显著抑制，肿瘤细胞集落数目减少，且形成的集落中细胞数目减少，提示NUPR1在非小细胞肺癌中起到促进肿瘤生长的作用。

2.2NUPR1的抑制肿瘤生长的作用另一种观点认为NUPR1也能够作为肿瘤生长抑制因子存在，这似乎与先前的文献报道并不相符，但NUPR1的独特之处就在于其具备复杂的生物学功能。Malicet等研究发现NUPR1作为一个小分子，其依托于自身较小的尺寸及缺乏稳定的三维结构框架等特性，可活跃地参与到多种信号通路中来，这提示NUPR1能够与多种配体结合以作用于不同的信号通路[14]。

Bratland等[15]报道了NUPR1与细胞增殖抑制信号结合从而参与了细胞增殖的调控过程，其发现维生素D的活性代谢产物1,25-双羟维生素D3能够通过将细胞周期阻滞于G1期从而抑制MCF7乳腺癌细胞的增殖，而这一过程主要是由NUPR1 mRNA的上调所调控的。Vasseur等[16]当初报道了NUPR1在经过基因修饰的MEFs中起到了促进细胞增殖的关键因子的作用，但其曾单独记录在正常的MEFs中NUPR1实际上是发挥细胞增殖抑制因子的作用。其研究发现相比于NUPR1缺失的MEFs，正常MEFs中NUPR1的表达在去除纤溶酶后能够更迅速地阻滞MEFs生长；NUPR1过表达的MEFs对阿霉素诱导的细胞凋亡更为敏感，这都是由于NUPR1在阿霉素刺激的情况下促进了p53与p21的累积所导致的[17]。在体外培养的神经胶质瘤细胞中，使用大麻酚类药物处理细胞可引起NUPR1依赖的细胞侵袭缓滞，并减少MMP-2[18]和TIMP-1[19]的表达。因大麻酚类药物作用而导致NUPR1调节的内质网应激相关基因的上调可减缓胰腺癌细胞的扩散，并减缓了异种移植模型中胰腺癌的生长[20]。

与正常前列腺组织相比，NUPR1在前列腺癌组织中表达明显减少，3种前列腺癌细胞系(PC-3、DU145 与 CA-HPV10)中的NUPR1表达水平也显著下降。在前列腺癌细胞系中下调NUPR1的表达可以增强癌细胞的侵袭能力与生长速度，而过表达NUPR1则会明显降低细胞的增殖速度，这提示NUPR1在前列腺癌中发挥抑制肿瘤增殖的作用[21]。

尽管具体机制不明，但目前存在一种潜在的机制认为，NUPR1抑制肿瘤生长的作用是通过与PGC-1——一种PPAR-γ辅助激活蛋白的交互作用实现的。

3NUPR1赋予肿瘤以药物抗性

NUPR1的过表达使得肿瘤细胞具备了对抗传统化疗药物的能力，这一现象是通过两个相互独立的关于胰腺癌及乳腺癌的研究发现的。吉西他滨作为仅有的可应用于胰腺癌的化疗药物，其作用靶点就在于NUPR1。NUPR1缺失的胰腺癌细胞在吉西他滨的作用下，相比于野生株更易凋亡，且吉西他滨诱导的细胞凋亡主要是在NUPR1的抗凋亡作用被抑制的情况下发生的[22]。

另有研究显示，NUPR1的表达与p21的表达在乳腺癌细胞内是平行存在的，尤其在乳腺癌细胞具备转移潜力时，这两者的表达均明显升高。此外，暴露在具有遗传毒性的应激诱导因子多柔比星的作用下，NUPR1的转录呈现明显的上调。在多柔比星的处理下，NUPR1可与p53及p300联合，共同结合于p21的启动子上，从而上调p21的表达。经过多柔比星处理的细胞，在NUPR1的作用下可顺利生长并增殖，但当p21的表达被抑制时，多柔比星处理的且具有NUPR1表达的细胞不能正常生长，这提示p21的上调是细胞抵抗多柔比星毒性的关键因素。p21的作用体现在接触具有遗传毒性的因子时可调节细胞周期的G1/S检查点[23-26]，因此，p21，这种细胞周期进展的反向调节因子的激活，反而能够促进细胞的增长。此外，进一步研究表明p21的抗多柔比星的作用是通过抑制p53依赖的细胞凋亡实现的[27-29]，而p21对抗氧化应激的作用则是通过上调抗凋亡因子Bcl-XL实现的[30]。

Bcl-XL过表达可以使MCF7细胞具备对抗紫杉醇及多西紫杉醇的影响的能力[31]，与之相反的是，使用小分子抑制剂抑制Bcl-XL则可以增强MCF7以及肺癌细胞对紫杉醇的敏感性[32]，通过观察多柔比星处理后的具有NUPR1表达的细胞发现，其细胞内Bcl-XL水平显著提高，这都提示了Bcl-XL在调控NUPR1以及细胞药物抗性中的重要作用。

使用另外三种化疗药物卡铂、多柔比星及维生素D3处理NUPR1表达阳性的细胞，观察发现NUPR1表达阳性的细胞可以承受大剂量的药物作用，这在一定程度上提示了NUPR1的表达可使细胞对上述四种化疗药物(紫杉醇、卡铂、多柔比星及维生素D3)产生药物抗性。

通过以上研究可以发现，NUPR1可在较大范围内调控肿瘤细胞的药物抗性。这些抗性是否都来源于p21的上调还不得而知，可能存在更多的细胞信号通路介导NUPR1去发挥其抗化疗药物的作用[33]。

4总结

综上所述，目前针对NUPR1在肿瘤中的功能研究存在着相互矛盾的结论，一方面可能是因为NUPR1的功能存在明显的组织和/或细胞特异性，不同实验、分析方法以及不同的研究对象都可能造成结论的差异；另一方面也反映了NUPR1功能的复杂性以及体外实验系统在分析复杂分子功能上的局限性。因此，进一步研究NUPR1的抗肿瘤机制，可为我们深入认识肿瘤的发展过程以及为未来的肿瘤基因治疗提供新的思路和线索，也将为未来以NUPR1基因为靶点的肿瘤基因治疗提供坚实的理论基础。

参考文献：

[1]Cano CE,Hamidi T,Sandi MJ,etalNUPR1:the swiss-knife of cancer[J].Cell Physiol，2011,226:1439-1443.

[2]Iovanna JL.Expression of the stress-associated protein p8 is a requisite for tumor development[J].Int J Gastrointest Cancer,2002,31:89-98.

[3]Courjal F,Theillet C.Comparative genomic hybrid-ization analysis of breast tumors with predeter mined profiles of DNA amplification[J].Cancer Res,2005,57:4368-4377.

[4]Vasseur S,Vidal Mallo G,Fiedler F,etal.Cloning and expression of the human p8,a nuclear protein with mitogenic activity[J].Euro J Biochem,2000,259:670-675.

[5]Cano CE,Hamidi T,Garcia MN,etal,Genetic inactivation of NUPR1 acts as a do minant suppressor event in a two- hitmodel of pancreatic carcinogenesis[J].Gut，2014,63:984-995.

[6]Dingwall C,Laskey RA.Nuclear targeting sequences-a consensus ? [J].Trends Biochemi Sci,1991,16:478-481.

[7]Vasseur S,Hoffmeister A,Garcia-Montero A,etal.p8-deficient fibroblasts grow more rapidly and are more resistant to adriamycin-induced apoptosis[J].Oncogene,2002,21:1685-1694.

[8]Ree AH,Tvermyr M,Engebraaten O,etal.Expression of a novel factor in human breast cancer cells with metastatic potential[J] Cancer Res，1999，59:4675-4680.

[9]Ree AH,Pacheco MM,Tvermyr M,etal.Expression of a novel factor,com1,in early tumor progression of breast cancer[J].Clin Cancer Res,2000,6:1778-1783.

[10]Hamidi T,Algul H,Cano CE,etal.Nuclear protein 1 promotes pancreatic cancer development and protects cells from stress by inhibiting apoptosis[J].J Clin Invest,2012,122 :2092-2103.

[11]Su SB,Motoo Y,Iovanna JL,etal.Overexpression of p8 is inversely correlated with apoptosis in pancreatic cancer[J].Clin Cancer Res,2001,7:1320-1324.

[12]Ito Y,Yoshida H，Tomoda C,etal.Expression and cellular localization of p8 protein in thyroid neoplasms[J].Cancer Letter,2003,201:237-244.

[13]Xiaotong G,Wei W,Linyou Z.Lentivirus-mediated RNAi knockdown of NUPR1 inhibits human non-small cell lung cancer growth in vitro and in vivo[J].Anatomical Record，2012，295:2114-2121.

[14]Weis S,Bielow T,Sommerer I,etal.P8 deficiency increases cellular ROS and induces HO-1[J].Arch Biochem Biophys，2015,565:89-94.

[15]Bratland A,Risberg K,Maelandsmo GM,etal.Expression of a novel factor,com1,is regulated by 1,25-dihydroxyvita min D3 in breast cancer cells[J].Cancer Res,2000,60:5578-5583.

[16]Vasseur S,Hoffmeister A,Garcia S,etal.p8 is critical for tumour development induced by rasV12 mutated protein and E1A oncogene[J].EMBO Reports,2002,3:165-170.

[17]Valacco M,Varone C,Malicet C,etal.Cell growth-dependent subcellular localization of p8[J].J Cell Biochem,2006，97:1066-1079.

[18]Blazquez C,Salazar M,Carracedo A,etal.Cannabinoids inhibit gliomacell invasion by down-regulating matrix metallo- proteinase-2 expression[J].Cancer Res,2008,68:1945-1952.

[19]Blazquez C,Carracedo A,Salazar M,etal.Down-regulation of tissue inhibitor of metalloproteinases-1 in gliomas:a new marker of cannabinoid antitumoral activity?[J].Neuropharmacology,2008,54:235-243.

[20]Tang B,Li Q,Zhao XH,etal,Shiga toxins induce autophagic cell death in intestinal epithelial cells via the endoplasmic reticulum stress pathway[J].Autophagy，2015,11 :344-354.

[21]Jiang WG,Davies G,Martin TA,etal.Com-1/p8 acts as a putative tumour suppressor in prostate cancer[J].Int J Mol Med,2006,18:981-986.

[22]Giroux V,Malicet C,Barthet M,etal.p8 is a new target of gemcitabine in pancreatic cancer cells[J].Clin Cancer Res,2006,12:235-241.

[23]Vincent AJ,Ren S,Harris LG,etal,cytoplasmic translocation of p21 mediates NUPR1-induced chemoresistance:NUPR1 and p21 in chemoresistance[J].FEBS Lett，2012,586:3429-3434.

[24]Hollern DP,Honeysett J,Cardiff RD,etal,The E2F transcription factors regulate tumor development and metastasis in amouse model of metastatic breast cancer[J].Mol Cell Biol，2014,34 :3229-3243.

[25]郭惠芳，刘淑霞，周守勤，等.高迁移率族蛋白1对大鼠纤维母细胞样滑膜细胞增殖周期的调控作用[J].中国免疫学杂志，2010,26(9):832-835.

[26]Smits VA,Medema RH.Checking out the G(2)/M transition[J].Biochimicaet Biophysica Acta,2001,1519:1-12.

[27]Staversky RJ,Vitiello PF,Gehen SC,etal.p21(Cip1/Waf1/Sdi1)protects against hyperoxia by maintaining expression of Bcl-X(L)[J].Free Radical Biol Med,2006,41:601-609.

[28]Tian H,Wittmack EK,Jorgensen TJ p21 WAF1/CIP1 antisense therapy radiosensitizes human colon cancer by converting growth arrest to apoptosis[J].Cancer Res,2000,60:679-684.

[29]Zhang Y,Fujita N,Tsuruo T.Caspase-mediated cleavage of p21Waf1/Cip1 converts cancer cells from growth arrest to undergoing apoptosis [J].Oncogene,1999,18:1131-1138.

[30]Vitiello PF,Staversky RJ,Gehen SC,etal.p21 Cip1 protection against hyperoxia requires Bcl-XL and is uncoupled from its ability to suppress growth[J].Am J Pathol,2006,168:1838-1847.

[31]Wang Z,Goulet 3rd R,Stanton KJ,etal.Differential effect of anti-apoptotic genes Bcl-xL and c-FLIP on sensitivity of MCF-7 breast cancer cells to paclitaxel and docetaxel[J].Anticancer Res,2005,25:2367-2379.

[32]Shoemaker AR,Oleksijew A,Bauch J ,etal.A small- molecule inhibitor of Bcl-XL potentiates the activity of cytotoxic drugs in vitro and in vivo[J].Cancer Res,2006,66:8731-8739.

[33]Goruppi S,Iovanna JL.Stress-inducible protein p8 is involved in several physiological and pathological processes[J].Biol Chem，2010,285:1577-1581.

[收稿2015-04-01修回2015-08-13]

(编辑张晓舟)

中图分类号R730.231

文献标志码A

文章编号1000-484X(2016)03-0445-04

通讯作者及指导教师：张临友(1964年-)，男，博士，主任医师，主要从事肺癌、食管癌、胸腺疾病的研究。

作者简介：张兴博(1984年-)，男，在读硕士，医师，主要从事胸部肿瘤的研究，E-mail：zhangxingbol@163.com。

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.03.034