酪蛋白激酶1α的功能和相关肿瘤的研究进展

万　倩　杨雅芝　李　剑

(南昌大学第二附属医院，江西　南昌　330006)

·综述·

酪蛋白激酶1α的功能和相关肿瘤的研究进展

万倩杨雅芝李剑

(南昌大学第二附属医院，江西南昌330006)

〔关键词〕酪蛋白激酶Iα；Wnt/β-Cat信号通路；p53；肿瘤

酪蛋白激酶(CK)1α广泛分布于各类真核生物中，是CK1家族成员(CK1α，β，δ，ε，γ1，γ2，γ3)之一，序列结构高度保守。在哺乳动物中，CK1α参与多种细胞生理过程，包括膜转运，细胞周期，染色体分离，细胞凋亡和细胞分化等。此外，CK1α还参与P53，Wnt/β-Cat等信号通路。本文将CK1α的功能作一综述，为进一步研究其在肿瘤治疗中的地位提供参考。

1CK1α与P53

P53是极为重要的抑癌基因，具有维持基因组稳定和防止细胞恶变等重要功能〔1〕。MDMX是MDM2的同源蛋白，以往研究发现MDMX可与MDM2协作使p53降解〔2〕。

Wu等〔3〕研究表明，MDMX与p53结合位点位于N-末端结构域，并被中央酸性域所抑制。中央酸性域通过分子间相互作用来竞争与P53结合位点结合。CK1α则与中央酸性域结合，并磷酸化中央酸性域的S289位点(图1)，从而破坏中央酸性域的分子间相互作用，增加MDMX的N-末端结合P53的亲和力。然而在应激状况下，CK1α可通过直接磷酸化p53的Thr18和Ser20位点〔4〕，从而激活p53。因此，CK1α可作为调控细胞p53活性的微调工具。此外，DNA损伤激活p53，其机制可能是破坏CK1α-MDMX蛋白的相互作用，从而降低 MDMX对p53的亲和力〔5〕。总之，根据使用不同的细胞系的研究结果显示，CK1α既可以通过直接磷酸化P53使p53活性增强，也可以通过与MDM2蛋白之间的相互作用使P53活性降低。

图1　CK1α、MDMX 和p53相互作用示意图

2CK1α与Wnt信号通路

正常细胞和非增殖细胞中缺乏Wnt信号，因此Wnt/β-Cat信号通路的异常激活与人类的肿瘤发生密切相关〔6〕。β-连环蛋白(β-Cat)是Wnt/β-Cat信号通路中的关键分子，最初是作为钙粘连蛋白复合体的一种相关蛋白，然而在随后的研究中，β-Cat基因则更倾向于是一种原癌基因〔7〕。β-Cat蛋白在细胞内广泛积聚与肿瘤的发生相关，并且在一些肿瘤中，存在生殖系的突变，从而破坏β-Cat降解〔8〕。

当缺乏Wnt信号时，腺瘤性息肉蛋白(APC)和轴蛋白(Axin)所形成的破坏复合体(DC)结合细胞质中的β-Cat，有助于CK1α在β-Cat的Ser45位点磷酸化，进而蛋白酶体降解β-Cat〔9〕。然而最新一项研究表明，CK1α能磷酸化Jade-1蛋白，从而解除Jade-1蛋白对β-Cat的抑制作用〔10〕。Jade-1蛋白作为一种E3泛素连接酶，结合β-Cat，从而使蛋白酶体降解β-Cat〔11，12〕。

总之，CK1α既可以与β-Cat的破坏复合体结合降解β-Cat，也可以磷酸化Jade-1蛋白，阻止Jade-1降解β-Cat。

3CK1α与肿瘤

CK1α的表达异常与肿瘤的发生、发展有着密切联系。目前研究结果显示，CK1αRNA在脑肿瘤、前列腺癌、淋巴瘤和白血病中高表达，而在膀胱癌、肺癌和黑色素瘤中有低表达的趋势。在黑色素瘤中，CK1α的蛋白水平是低表达的，且其表达下调主要是由CK1α基因的启动子甲基化所介导〔13〕。但是与之相矛盾的一项研究表明，CK1α在黑色素瘤中的表达比良性痣中的表达要高〔14〕。

3.1CK1α与黑色素瘤在黑色素瘤中，CK1α被认为是一种新的抑癌基因和CK1α蛋白是调节β-Cat信号的关键因子。在原发性黑色素瘤细胞系中敲除CK1α基因后，黑色素瘤细胞系的体外侵袭能力明显增加，然而抑制该细胞的β-Cat信号可使敲除CK1α基因的黑色素瘤细胞的侵袭性降低，说明黑色素瘤细胞的侵袭性依赖于β-Cat信号。此外，使用低致瘤性的黑色素瘤细胞构建黑色瘤模型，然后再敲除CK1α基因，发现成瘤能力增加且和β-Cat信号处于稳定状态〔15〕。另一项研究表明，使用药物增加CK1α蛋白水平表达后，β-Cat信号激活，显著降低黑色素瘤细胞的迁移能力〔16〕。此外，Chien等〔17〕发现高β-Cat蛋白水平可作为预示黑色素瘤较好预后的指标，β-Cat结合MITF通过促进细胞分化，从而抑制肿瘤迁移〔18〕。然而在Chien等〔19〕最近的一项研究中发现，使用BRAF抑制剂治疗高β-Cat蛋白水平的黑色素瘤患者后，患者的总生存期很短。这些不同的研究结果可能与不同的黑色素瘤类型相关，因为可能还存在着一些未确定的黑色素亚型。

3.2CK1α与血液恶性肿瘤

3.2.1CK1α与急性粒细胞白血病在一项体内筛选RNA干扰小鼠原代白血病MLL-AF9细胞的研究结果中，CK1α位于所列出的白血病必需基因中的首位〔20〕。Jaras等〔21〕的研究表明，使用CK1α抑制剂D4476可选择性杀死急性粒细胞白血病(AML)白血病干细胞，并避免杀伤正常的造血干/祖细胞。CK1α以类似于核糖体S6激酶1、2的方式〔22〕调节RPS6的活性(具体为CK1α磷酸化RPS6的丝氨基残基247位点)，从而加强上游位点的磷酸化〔23〕。Jaras认为，CK1α杀伤AML白血病干细胞的可能的机制是通过抑制CK1α减少RPS6的磷酸化，从而激活p53〔21〕。

3.2.2CK1α与多发性骨髓瘤有研究表明，CK1α在冒烟型骨髓瘤细胞中的表达高于正常血浆细胞〔24〕，并且在多发性骨髓瘤(MM)和浆细胞白血病患者中CK1α的表达显著高于MGUS患者〔25〕。与该结果相一致的是，Hu等〔26〕的研究表明，CK1α在所测试的MM细胞株中都表达，并且使用D4476抑制CK1α后，引起MM细胞G0/G1期阻滞，G2/M期延长，并诱导MM细胞凋亡。

Hu等〔26〕的研究结果显示，在MM细胞中靶向CK1α可影响多条经典的细胞增殖和凋亡的通路，例如CDKN1B，p53，FADD，IFNa，TNF和Lin9。具体来说，CK1α可通过直接接触或增加MDM2活性改变p53的磷酸化状态，从而抑制p53的活性。然而该实验结果与CK1a在AML中不同，p53在CK1a诱导的MM细胞毒性中并没有发挥关键作用。因为P53突变的RPMI 8226细胞要比野生型p53的MM1S细胞对D4476和CK1α shRNA更敏感。

3.2.3CK1α与骨髓异常综合征Schneider等〔27〕的研究发现，CK1α基因位于5q缺失(del 5q)骨髓综合征(MDS)的共同缺失区，并被认为是抑癌基因。并且CK1α单倍体不足导致造血干细胞扩增和竞争性增殖优势，而纯合性缺失导致造血干细胞衰竭。此外还发现CK1α杂合性缺失的细胞要比CK1α基因完整的细胞对CK1α抑制剂更为敏感。因而提示CK1α基因属于“由于部分丧失拷贝数改变产生的癌症负累”(CYCLOPS)基因〔28〕，该基因的一个拷贝频繁丢失，但两个拷贝却从不一起丢失，表明至少一个拷贝对细胞生存是必不可少的。

Xu等〔29〕研究提示，del(5q)MDS的发生发展与核β-Cat的表达相关。而CK1α是β-Cat破坏复合物的组成成分，并且是调节β-Cat活性的关键因子〔30〕。因而Schneider等〔27〕认为，CK1α单倍体不足增强HSC自我更新，可能与细胞核β-Cat的积聚，细胞周期蛋白D1的感应，和静止LT-HSCs细胞的释放相关。

总的来说，CK1α在血液恶性肿瘤发生发展中发挥重要作用，并可望成为一个新的治疗靶点。

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30Cheong JK, Virshup DM.Casein kinase 1：Complexity in the family〔J〕.Int J Biochem Cell Biol，2011;43(4)：465-9.

〔2015-10-22修回〕

(编辑李相军)

基金项目：国家自然科学基金资助项目(No.13006091)

通讯作者：李剑(1970-)，女，教授，博士生导师，主要从事干细胞基础与临床研究。

〔中图分类号〕R-1

〔文献标识码〕A

〔文章编号〕1005-9202(2016)11-2782-03；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.11.104

第一作者：万倩(1991-),女，硕士，主要从事血液学基础与临床研究。