APLP2在恶性肿瘤中的研究进展

王可雅，王玲，侯建青

1青岛大学医学院，山东 青岛266000

2青岛大学附属烟台毓璜顶医院妇科，山东 烟台264000

淀粉样肽前体样蛋白2（amyloid precursor-like protein 2，APLP2）是淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein，APP）家族中的一员，APP家族包括APP、淀粉样肽前体样蛋白1（amyloid precursorlike protein 1，APLP1）和 APLP2，该家族主要在神经系统中发挥作用，如神经细胞中的APP基因突变导致APP蛋白酶切位点发生改变，从而形成β-淀粉样蛋白沉淀，是阿尔茨海默病的特征病理变化。近年来，相关研究发现，APLP2在不同部位的肿瘤中均表达异常，与恶性肿瘤的发生、发展密切相关，因此，对于APLP2的研究受到越来越广泛的关注[1-3]。目前，对APLP2结构和生理功能的研究已经较为透彻，但对APLP2在恶性肿瘤细胞中作用的研究起步较晚。本文主要阐述了APLP2在恶性肿瘤组织中的表达情况及其相关机制的研究进展，旨在为临床肿瘤的诊断和治疗提供新的方法和理论依据。

1 APLP2 的结构与功能

1993年，Wasco等[4]研究了APLP2基因在遗传性阿尔茨海默病中的作用，结果发现，APLP2基因编码的蛋白质由763个氨基酸组成。APLP2为单次跨膜糖蛋白，结构上分为胞外域、跨膜区域和胞内域。胞外域由3个结构域组成，包括E1结构域、E2结构域和牛胰蛋白酶抑制药（bovine pancreatic trypsin inhibitor，BPTI）结构域[5]。E1结构域包含了两个独立的单元，即类生长因子结构域（growth factor-like domain，GFLD）和铜离子结合结构域。E2结构域是APLP2最大的保守区域，又称APLP2中央区域，包括6个α螺旋，它们组成了两个卷曲螺旋的子结构：N端卷曲螺旋和C端卷曲螺旋。BPTI结构域富含半胱氨酸，可以抑制多种蛋白酶。APLP2的胞外域为二聚体，含有多个富含金属离子和细胞外基质成分的结合位点，这些结合位点可以与铜离子、锌离子、硫酸乙酰肝素结合。跨膜区域为螺旋结构[6]。细胞内区域含有与APP相同的YENPTY序列，预示APLP2在功能上与APP具有相似性。APLP2还包含与鸟嘌呤核苷酸结合蛋白质（guanine nucleotide binding protein，GTP结合蛋白质）结合的胞内域，意味着它也许是G蛋白的另外一个细胞膜受体。

作为APP基因家族中的一员，APLP2在神经系统方面的功能最早被发现，其可通过调节神经干细胞的迁移和分化来调节大脑的发育，同时发现，APLP2在突触可塑性中发挥了促进神经突触生长、神经细胞迁移和铜稳态平衡的作用[7-8]。APLP2还在蛋白质的轴突转运中充当转运物的受体。近年来，Peters等[9]发现APLP2还与抗原呈递分子如主要组织相容性复合体I（major histocompatibility complexI，MHCI）类分子有联系，并通过增强胞吞作用调节其在细胞表面的表达情况，另外，APLP2蛋白是维持葡萄糖和胰岛素平衡的重要调节剂。

2 APLP2在恶性肿瘤中的作用

近年来，有研究发现，APLP2在胰腺癌组织中的表达水平较高，促进了胰腺癌细胞的增殖与迁移[10]。在睾丸生殖细胞肿瘤组织中，也检测到了APLP2蛋白的表达。在尤因肉瘤组织中，APLP2下调了MHCI类分子的表达，发挥了阻止肿瘤细胞凋亡的作用[9]。APLP2蛋白切割后产生的C-末端片段诱导激活了肿瘤细胞的增殖与分裂，APLP2作为G蛋白偶联受体（G-protein coupled receptor，GPCR），参与细胞外信号调节蛋白激酶1/2（extracellular signal-regulated protein kinase 1/2，ERK1/2）信号转导通路的信号传递过程，对肿瘤细胞的增殖具有调控作用。在肿瘤模型中，有许多关于APLP2的翻译后修饰类型，如磷酸化修饰、糖基化修饰等类型。APLP2蛋白在子宫内膜癌组织中的表达水平均降低[11]。

2.1 APLP2参与肿瘤细胞的增殖

在2012年的一项关于胰腺癌的研究中首次发现了APLP2在人类胰腺癌组织中呈高表达[1]。下调APLP2蛋白的表达会抑制胰腺癌细胞的增殖。而随后的研究显示，在胰腺癌细胞中，APLP2蛋白的C端被β-分泌酶切割，持续地产生APLP2的C末端片段，同时胰腺癌细胞的活力有所增加，而加入β-分泌酶抑制药后，胰腺癌细胞的活力受到影响；研究结果表明，β-分泌酶和APLP2（特别是其C端切割片段）影响胰腺癌细胞的存活[1，9]。

Moss等[12]通过敲低APLP2的表达抑制了人结肠癌细胞的增殖。在结肠癌细胞中，APLP2的表达与人类白细胞抗原-B相关转录物3（human leukocyte antigen-B associated transcript 3，HLA-Bat3）的表达呈正相关；且HLA-Bat3通过抑制APLP2的泛素化，从而阻断APLP2蛋白被蛋白酶体降解。这些研究结果提示HLA-Bat3通过稳定APLP2促进结肠癌细胞的生长。

2.2 APLP2参与肿瘤细胞的凋亡

细胞凋亡是由基因控制的细胞自主有序的主动死亡过程，细胞凋亡通路主要包括线粒体通路和死亡受体通路，即内源性凋亡途径和外源性凋亡途径，受B细胞淋巴瘤因子-2（B cell lymphoma-2，Bcl-2）蛋白家族凋亡因子和抗凋亡因子的调节。Bcl-2蛋白家族是一组与Bcl-2蛋白在氨基酸序列和（或）蛋白质空间结构上具有同源性的蛋白质，根据功能的不同可以分为抗凋亡和促凋亡蛋白，根据抑凋亡因子与促凋亡因子的比例来决定细胞的命运。ERK1/2是丝裂原激活蛋白激酶（mitogen-activation protein kinase，MAPK）家族中的重要成员，是GPCR激活的关键效应蛋白。ERK/MAPK磷酸化级联反应中的G蛋白可以激活细胞中的抗凋亡因子，抑制肿瘤细胞的凋亡[13]。APLP2蛋白细胞外的226个氨基酸可与米勒管抑制物质（Müllerian inhibiting substance，MIS）相结合，从而激活ERK1/2的抗凋亡活性。因此，作为MIS受体的APLP2蛋白可以与GPCR偶联以激活ERK从而发挥抗肿瘤细胞凋亡的作用[14]。

APLP2在尤因肉瘤组织中高表达，放射治疗后，APLP2表达水平升高的尤因肉瘤细胞中处于凋亡前期的肿瘤细胞比例增加，APLP2表达水平未升高的尤因肉瘤细胞中处于凋亡前期的肿瘤细胞比例较少，说明在尤因肉瘤中，APLP2的高表达可以降低尤因肉瘤对放疗的敏感性[2]。

2.3 APLP2参与肿瘤细胞的侵袭、转移

Pandey等[10]研究结果显示，APLP2在胰腺癌肝转移灶中呈高表达，可能具有促进肿瘤细胞远处转移的能力。促成肿瘤细胞远处转移的一个机械因素是肿瘤细胞迁移倾向。Zhang等[15]研究表明，APLP2在大鼠角膜上皮细胞中的表达水平升高，大鼠角膜上皮受伤时，APLP2表达升高的大鼠角膜上皮细胞发生了迁移；而将胰腺癌细胞中APLP2的表达敲低后，则导致肿瘤生长缓慢。一旦APLP2的表达下调，胰腺癌细胞就不能够恢复其正常的生长速度。进一步的胰腺肿瘤异种移植实验还表明，APLP2对肿瘤扩散具有影响，促进了肿瘤向膈膜、肾和肠的转移。在小鼠和人类胰腺癌组织中，也得到了与上述研究相一致的结果。

Lim等[16]研究发现，与APLP2同源的APP具有促进乳腺癌细胞发生转移的功能，在乳腺癌细胞中，当APP基因被敲除时，肿瘤细胞的增殖能力会受到限制，并通过诱导细胞周期抑制性蛋白p27kip1的表达从而导致G1期阻滞。APLP2与APP高度同源，APLP2也可能具有此种功能，相关研究仍在进展中。

促进肿瘤细胞侵袭和转移的发生机制目前尚未明确，相关研究发现，在胰腺癌细胞中，APLP2表达的下调可引起体内肌动蛋白发生共价连接，形成肌动蛋白复合物。在肿瘤的生长过程中，从单体肌动蛋白到高分子量肌动蛋白复合物的转变表明APLP2在维持肿瘤微环境中的正常肌动蛋白结构和功能方面具有非常重要的作用[2]。

2.4 APLP2参与肿瘤细胞的免疫逃逸

APLP2的过表达使肿瘤细胞具有免疫逃逸能力。APLP2是一种广泛表达于各种肿瘤中的蛋白质，其在转录、维持内环境稳态和细胞生存、促进肿瘤细胞增殖和迁移方面发挥作用。除此之外，最近有研究发现，APLP2与细胞内吞作用有关[17]。

MHCI类分子是肿瘤细胞内呈递肿瘤抗原的物质，在识别T淋巴细胞和杀伤肿瘤细胞的过程中，MHCI类分子呈递肿瘤细胞抗原至细胞表面[17]。MHCI类分子将肿瘤细胞内部的抗原呈递至细胞表面，以便识别T淋巴细胞，然后再内化回至细胞内质网处，如此循环地呈递肿瘤细胞抗原[18]。

关于MHCI类分子的胞吞作用机制目前尚无一致性观点，主要包括网格蛋白介导途径和非网格蛋白介导途径。APLP2介导的MHCI类分子的内吞作用的发挥主要是通过网格蛋白介导途径，而细胞内吞过程与APLP2尾部的氨基酸序列有关。Peters等[9]通过免疫荧光标记技术发现在S2-013胰腺癌细胞中，APLP2与MHCI类分子存在于相同的部位，且在人宫颈癌细胞中也发现了两者的相关性。通过应用免疫沉淀技术结合免疫印迹技术，发现APLP2蛋白与MHCI类分子结合于细胞表面，并与MHCI类分子特异性结合。APLP2的表达上调使更多的MHCI类分子被内吞至细胞内，从而失去了呈递抗原的功能，而且被内吞的MHCI类分子并未被引导至内质网，无法参与再循环的过程，而是被运送至溶酶体，被溶酶体水解后结构遭到破坏。该过程在宫颈癌细胞株和尤因肉瘤中亦得到了证实[2，9]。

3 小结与展望

近年来，APLP2基因的研究成为了热点，通过大量关于APLP2基因功能及调节机制的研究可知，APLP2基因编码的蛋白与恶性肿瘤细胞的增殖、侵袭及免疫逃逸密切相关。但目前的研究尚处于初步阶段，并未发现该基因发挥作用时的上下游分子，无法明确地得出APLP2在哪类信号通路上发挥作用，如何维持APLP2蛋白的功能稳定性亦是未知。通过对该基因进行深入研究，有利于了解该基因的表达异常与肿瘤发生、发展的关系，以及是否存在协同因子与该基因协同发挥作用，若该基因在恶性肿瘤细胞中起重要作用，那么对于肿瘤的诊断、预后评估以及肿瘤复发的检测将会有很大的帮助。