透明质酸结合蛋白1在肿瘤中的研究进展

高 跃，曹学良，栾 厦，赵长久

(哈尔滨医科大学附属第四医院核医学科，哈尔滨 150001)

细胞外基质不仅在维持正常的组织结构中至关重要，同时也参与调控病理条件下(包括癌症进展和转移)的基因表达。癌细胞通过与其周围细胞外基质之间的相互作用创造了有利于肿瘤生长和转移的微环境。据报道，在众多细胞外基质成分中，透明质酸是一种黏多糖，可调节胚胎发生、免疫反应、细胞分化和上皮间质转化等多种过程[1]。透明质酸作为透明质酸黏素蛋白家族中的一员，连接蛋白B-(X)7-B基序并在癌症发生、发展中具有重要作用，据报道它可介导多样化配体众多细胞活动，已涉及几种恶性癌症的发生、进展、侵袭和转移[2]。透明质酸结合蛋白1(hyaluronan binding protein 1，HABP1)是一种线粒体蛋白，具有多种亚细胞定位，结构可塑性较高，与多种细胞因子及病毒的识别因子结合,参与细胞的生长调节以及相关病毒的致病力和致癌性[3]；与剪接因子ASF/SF2结合，调节前mRNA的剪接[4]；与补体成分球状C1q受体(globular C1q receptor,gC1qR)相互作用，参与细胞的免疫调控。HABP1主要分布在线粒体，也存在于细胞表面、不同的细胞核及各种细胞器中，并能分泌到细胞外基质中，参与细胞内分子运输，连接细胞器或细胞器和细胞膜之间的信号转导[5]。HABP1利用其自身的黏附特性在肿瘤的形成中发挥重要作用。现就HABP1在肿瘤中的研究进展予以综述。

1 HABP1概述

1.1HABP1的介绍 1985年D′Souza和Datta[6]利用透明质酸-琼脂糖凝胶亲和层析法从正常成年大鼠的肝脏中纯化出HABP1，初步鉴定其分子质量为64 000。随后，Gupta等[7]通过透明质酸亲和层析法从正常成年大鼠肝脏中分离纯化出HABP1，天然蛋白的分子量为68 000，聚丙烯酰胺凝胶电泳分析发现其单条蛋白为34 000。氨基酸分析显示，HABP1富含大量的甘氨酸和谷氨酸，并且不同于纤连蛋白、连接蛋白和已知与透明质酸结合的明胶结合蛋白，该蛋白进一步被表征为含唾液酸的糖蛋白[8]。p32是一种与剪接因子SF2共同纯化的蛋白，补体亚基gC1qR首先被鉴定为C1q和核剪接因子(SF2-p32)的结合分子。通过互补DNA(complementary DNA，cDNA)测序发现，HABP1与p32蛋白、补体蛋白gC1qR的cDNA序列完全一致。HABP1被人类基因命名委员会命名为HABP1/p32/gC1qR/补体1q结合蛋白(the complement component 1,q subcomponent binding protein,C1QBP)[9]。HABP1是一种保守的真核蛋白，普遍存在于从酵母到人类的各种生物中。

1.2HABP1的结构和特征 HABP1基因定位于人类染色体17p12～13，其基因定位与人第17号染色体STS WI-9242有99.5%相似[10]。通过对比发现在第21、15、11和4号染色体上存在人基因组HABP1的假基因，其长度与HABP1的cDNA序列相似。Das等[11]研究发现p32 cDNA序列的5′端是以ATG作为起始密码子。小到酵母大到哺乳动物，HABP1蛋白高度保守，在所有的同系物中，带正电荷的氨基酸和带负电荷的氨基酸数量基本相同。通过测量成熟HABP1蛋白的晶体发现每个单体具有7条连续的反平行β链，其β链两侧有一个N端和两个C端。HABP1表现出结构可塑性，在接近生理pH的体外条件下受离子环境的影响。在低离子强度下，HABP1以高度膨胀和松散保持的三聚体结构存在，类似于熔融球状态，而盐使三聚体的结构更加紧凑[12]。HABP1的这种晶体结构有助于理解其功能的多样性和亚细胞定位，并且这些单体结构和空间排序对维持三聚体结构和蛋白间的相互作用尤为重要。

1.3HABP1在炎症、感染和免疫中发挥作用 HABP1并不具有典型的透明质酸结合作用基序(119KLVRKVAGEK128)，而是通过氢键和疏水键相互作用，与透明质酸产生很强的作用力。Babu等[13]首次发现在ATP存在的条件下，纯化的HABP1可以在体外发生自磷酸化，其磷酸化的速度与蛋白质浓度成正比。在不同细胞系中，透明质酸可增强磷脂酶C-γ的磷酸化，增加肌醇1,4,5-三磷酸酯的形成,透明质酸、叠氮碘化丙啶和蛋白磷酸酶抑制剂对细胞内及表面的HABP1磷酸化均有调节作用[14]。黑热病患者血清中HABP水平显著升高，C1q通过与内皮细胞和血小板的相互作用致使细胞活化，然后释放生物介质和(或)促进黏附分子的表达，所有这些过程均促成了炎症的形成[15]。由于gC1qR参与调节蛋白激酶C的功能，推测gC1qR诱导的信号级联可能涉及蛋白激酶C的活化。这些数据共同表明gC1qR在血液凝固、炎症和感染中起重要作用[16]。gC1qR还可以凭借其识别血浆蛋白、细菌和病毒抗原的能力，成为宿主-病原微生物反应的有效载体和平台。HABP1除在线粒体和细胞表面表达外，主要定位于细胞核和细胞质。HABP1与病毒蛋白的相互作用可将其靶向到细胞核。EB病毒核抗原1与HABP1的相互作用可以促进细胞周期中S期的DNA复制。HABP1/p32/gC1qR参与病毒的复制和感染性病毒的产生,在整个呼吸道合胞病毒感染中HABP1表现出明显的线粒体定位，HABP1是呼吸道合胞病毒产生的关键宿主因子，利用小干扰RNA(small interfering RNA，siRNA)干扰HABP1的表达，线粒体结构发生明显变化，病毒的感染性和复制能力降低[17]。在肿瘤形成过程中，感染、慢性刺激和炎症往往是肿瘤诱发的主要原因。肿瘤微环境是调节恶性肿瘤生长和侵袭力的驱动力，其受到炎症细胞的调控和影响。因此，HABP1可能在炎症相关的肿瘤形成过程中发挥重要作用。

2 HABP1与肿瘤

2.1HABP1在肿瘤中的表达 在多种肿瘤细胞中均检测到HABP1表达，但HABP1没有一致的特异性突变。Rubinstein等[18]利用噬菌体文库检测到乳腺癌中HABP1高表达，与正常组织相比，甲状腺癌、结肠癌、胰腺癌、胃癌、食管癌和肺腺癌中HABP1均显著高表达；相反，在肾癌和前列腺癌中未见HABP1异常表达。通过免疫组织化学、蛋白印迹和统计学分析显示，与正常组织相比，在卵巢癌[19]、乳腺癌[20]和子宫内膜癌[21]中HABP1过表达。除在癌细胞中高表达外，在乳腺、前列腺、肝、肺和结肠的上皮性肿瘤以及皮肤的鳞状细胞癌和基底细胞癌中也检测到gC1qR高表达。然而，在炎症和增殖性病变中也观察到gC1qR染色增强。相反，间充质来源的肿瘤染色通常较弱[22]。在肿瘤的异质物中，p32主要定位于乏氧和营养缺乏的区域。Mcl-1与p32结合调节线粒体Ca2+摄取及凋亡，过表达p32可显著促进线粒体Ca2+摄取，而siRNA沉默p32可抑制线粒体Ca2+摄取。p32是促进线粒体Ca2+摄取的单向转运体的一部分，Mcl-1与p32结合可以干扰单向转运功能，从而抑制线粒体Ca2+上传[23]。p32通过抑制线粒体的转运促进ATP-依赖性DNA解旋酶Q4的核定位。在最常见的氨基酸缺失中，ATP-依赖性DNA解旋酶Q4突变与p32相互作用是癌症所必需的,ATP-依赖性DNA解旋酶Q4突变体与线粒体复制解旋酶相互作用，进而诱导mtDNA高水平特异合成[24]。除肿瘤细胞外，与肿瘤淋巴管密切相关的肿瘤相关巨噬细胞和髓系细胞亚群均高表达HABP1。以上数据表明HABP1表达增加可能是良性和病理性细胞增殖的标志，这一表达特性使其成为癌症诊断和治疗的潜在靶点[5]。

2.2HABP1与肿瘤的发生、发展 癌症发生过程中，葡萄糖代谢会由氧化磷酸化转变为无氧的糖酵解，葡萄糖消耗和乳酸的增加有利于肿瘤生长。然而，抑制p32蛋白的表达会导致线粒体编码的氧化磷酸化，高水平的糖酵解反而不利于肿瘤生长。HABP1在不同细胞中的亚细胞定位差异较大，与每种细胞的增殖和致瘤能力有关。成熟形式的HABP1/gC1qR/p32在正常小鼠成纤维细胞中高表达促进活性氧类、细胞色素C的形成。Kaul等[25]研究发现在活性氧类不敏感的肝癌细胞株HepG2中稳定高表达HABP1，HepG2细胞中HABP1/p32/gC1qR的高表达通过激活透明质酸介导的细胞存活途径导致细胞存活和致肿瘤性增强。在肿瘤细胞中敲除HABP1会抑制癌细胞生长，导致细胞周期素D1表达减少，p21表达增加，细胞周期停滞(G1/S期)。在高侵袭性的黑素瘤(B16F10)和鼠内皮细胞[26]中添加纯化的HABP1可以明显增加细胞的侵袭性。外源性HABP1会瞬时附着于细胞表面，与整联蛋白αvβ3共定位并相互作用，导致膜型基质金属蛋白酶1表达上调和基质金属蛋白酶2激活。HABP1诱导的细胞迁移是由整合素αvβ3和核因子κB共同介导的下游通路[27]。由于膜型基质金属蛋白酶1与HABP1水平呈负相关，对基质金属蛋白酶2活性有直接影响。HABP1破坏卵巢细胞以及相关基质金属蛋白酶的表达，同时HABP1过度活化可导致卵泡异常成熟，导致大鼠多囊卵巢功能障碍。在多囊卵巢模型的卵泡成熟过程中，膜型基质金属蛋白酶1过表达导致HABP1大量降解以阻断正常的环烯烃共聚物扩增[28]。此外，gC1qR是人肺癌细胞系A549细胞、卵巢癌细胞[29]中板状伪足的重要组成部分。当gC1qR被敲除后，酪氨酸激酶和黏附斑激酶表达减少，敲减gC1qR蛋白导致其细胞致瘤性和转移能力下降。Kim等[30]利用gC1qR小鼠单克隆抗体中和细胞表面的gC1qR得到了与敲减HABP1相同的效果。Zhang等[31]通过蛋白质组学分析发现，C1QBP通过与细胞膜上的蛋白激酶C相互作用调节表皮细胞生长因子诱导的癌细胞趋化性，并通过组织细胞极性调节膜转运能力。以上研究表明，细胞表面的HABP1是肿瘤发生和转移的重要调控物质。

2.3HABP1作为肿瘤的生物标志物 肿瘤中HABP1的异常表达会影响患者的预后和临床表征。最初，Chen等[20]研究发现乳腺癌组织中HABP1过表达，但HABP1 mRNA表达水平与患者的年龄、肿瘤大小、组织分级和TNM分期无关，而与腋窝淋巴结转移呈正相关。研究还表明，低表达HABP1的患者存活率明显高于高表达患者。但有研究结果证实HABP1过表达与较高的组织分级、TNM分期、肿瘤大小、淋巴结转移和复发相关[29，31-32]。此外，HABP1高表达的患者总生存期和无进展生存期显著较短。在发生淋巴结转移的三阴性乳腺癌中，HABP1过表达显著影响三阴性乳腺癌预后[32]。多变量分析显示HABP1 mRNA表达水平可以作为患者预后的一个重要衡量指标。Jiang等[33]通过对中国北方女性HABP1进行单核苷酸多态性分析发现，rs2285747等位基因增加了乳腺癌的患病风险(OR=1.553)，并且会影响显性和共显性模型下HABP1的表达。HABP1在大多数转移性病变中高表达。Yu等[19]研究显示在89例高表达HABP1的原发性肿瘤患者中，85例(95.5%)出现腹膜转移，43例(48.3%)出现淋巴结转移。单变量和多变量Logistic回归分析显示，HABP1过表达与上皮性卵巢癌发生腹膜转移和淋巴结转移相关。此外，HABP1可以单独或与其他标志物联合使用，作为淋巴结转移或腹膜转移的预测标志物[19]。同年，Yu和Wang[34]研究发现HABP1表达水平与组织分化、肿瘤大小和血清糖类抗原125水平相关。HABP1低表达会导致患者 5年的总体生存和无进展生存期增加。多变量分析表明，HABP1表达增加与顺铂耐药有关[34]。此外在子宫内膜癌[21]、胃癌[35]和宫颈癌[36]中均发现HABP1的高表达，其表达水平与组织学分级、肿瘤浸润、淋巴血管浸润、肝转移、腹膜转移、淋巴结转移和复发显著相关。多变量分析显示，HABP1的表达可以作为患者总体生存和无进展生存期的独立预后因素。以上临床数据研究充分证实HABP1可以作为肿瘤组织的生物标志物。

2.4HABP1与肿瘤的靶向治疗 肿瘤相关表面细胞抗原和肿瘤相关血管标志物已被用作癌症干预治疗的靶标。然而，由于HABP1低表达和异质性表达，以及肿瘤相关血清抗原的存在，两种类型的靶标均有一定的局限性。科学家们正在致力于开发可以高效靶向肿瘤的纳米探针，以消除普通治疗所带来的毒副作用。细胞表面p32/gC1qR/HABP1是肿瘤归巢肽的受体，其特异性识别肿瘤细胞、肿瘤淋巴管和肿瘤相关巨噬细胞。利用噬菌体抗体技术产生了抗人p32单克隆抗体(2.15)，其在人乳腺癌细胞MDA-MB-231异植瘤内的分布与一些细胞簇表面定位一致，该抗体可作为向肿瘤选择性递送成像剂和治疗剂的载体[37]。荧光素缀合的LyP-1和LyP-1b在原发性乳腺癌MDA-MB-435异植物中强烈积累，可实现小鼠原位肿瘤的可视化，并且LyP肽的积累部位与肿瘤中的缺氧区域一致。体外研究结果还揭示了LyP-1肽的抗肿瘤作用，其可能仅依赖于肽的促凋亡和细胞毒性。由于LyP-1影响血管化不良的肿瘤区域，还可以作为治疗肿瘤血管的一种补充。缀合有紫杉醇的LyP-1肽其靶向性和细胞毒性较单独的紫杉醇有所增加[38]。缀合有多西霉素的LyP-1肽比精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽的作用更明显，更有利于肿瘤的靶向治疗[39]。Timur[40]评估了环状LyP-1及其受体p32之间分子动力学作用，为新型LyP-1衍生物的设计提供了充分的理论依据。由于LyP-1易被血液和组织中的蛋白酶降解，因此通过肠外给药受到限制。Paasonen等[41]开发了一种改进的LyP-1模拟肽(TT1，CKRGARSTC)，该化合物表面功能化的纳米颗粒能特异性地黏附于重组p32，并且静脉内注射时归巢于小鼠的乳腺肿瘤。通过筛选出p32结合肽后，确定线性TT1(Lin TT1)(序列：AKRGARSTA)肽在引起肿瘤归巢和纳米系统穿透中最有效。在所测试的肽中，Lin TT1肽对p32的亲和力最低，可以缓解由于纳米颗粒的多价性造成的亲和力效应，使纳米颗粒避免结合位点的捕获。在体内Lin TT1纳米系统不仅能抑制乳腺癌肿瘤的生长，还可提高肿瘤细胞的通透性[42]。Hunt等[43]在腹膜癌中证实了Lin TT1肽纳米系统的疗效。在恶性肿瘤中，经Lin TT1肽功能化的氧化铁纳米线显示出强大的归巢和穿透能力。通过减少腹膜肿瘤重量和转移性肿瘤结节数量，增强了肿瘤的靶向性和抗肿瘤功效。

3 小 结

HABP1与HABP1/p32/gC1qR/C1QBP同义，是一种多室、多功能蛋白，在多种组织和细胞类型中均有表达，该蛋白可以与多种不同的配体相互作用，参与调控细胞生长、迁移、增殖和凋亡等多种生物学行为。关于HABP1结构和功能的研究已较为完善，越来越多的基础和临床研究证实，HABP1在肿瘤中发挥重要作用，并且可以作为肿瘤的生物学标志物。已有一些研究将HABP1作为标记靶点用于基础和临床中，但应用范围较小，成熟的多肽和纳米系统较少。未来，通过对HABP1结构和功能的研究进一步加强，可寻找新的HABP1特异性亲和配体，极大消除其在靶向药物构建中的局限性，有望提高治疗效果，减轻患者的用药负担。