RNA结合蛋白QKI在恶性肿瘤中的研究进展*

刘钊 武爱文

近年研究表明，Quaking 作为一种潜在的抑癌基因，在内皮细胞分化及血管生成中发挥重要作用，有望成为肿瘤诊断和治疗中重要的独立评价指标。Quaking 基因编码包含RNA 结合结构域KH 的RNA结合蛋白QKI。QKI 为STAR（signal transduction and activation of RNA）蛋白家族成员，为具有信号转导特性和RNA 激活功能的RNA 结合蛋白（RNA binding proteins，RBPs）。QKI 蛋白在神经系统发育、血管生成等方面发挥着至关重要的作用，并与多种神经精神疾病的发生发展密切相关［1-2］。近期研究表明，QKI蛋白在肺癌、胃癌、结直肠癌等多种肿瘤中表达下调，并与肿瘤的侵袭、转移及预后相关。本文将重点阐述QKI蛋白在恶性肿瘤中的研究进展。

1 RNA结合蛋白QKI的生物学特征

Quaking基因最早发现于小鼠的17号染色体，因其表达缺陷可导致小鼠在出生表现出严重震颤而得名。Quaking基因分别位于小鼠和人的17号与6号染色体，该区域的细胞遗传学改变与多种恶性肿瘤密切相关［3］。Quaking 基因编码包含KH 结构域的RNA结合蛋白QKI，其在细胞增殖、分化、凋亡等过程中起重要作用。目前研究发现QKI 蛋白表达于脑、心脏、肺、胃、前列腺、睾丸、视网膜、髓系细胞等多种组织器官中，同时QKI可能在更多类型的组织器官中表达并发挥作用［4］。

QKI 蛋白存在多种亚型，主要有QKI-5、QKI-6、QKI-7 和QKI-7b。这些QKI 亚型的相同序列由Quaking基因外显子1～6编码，羧基末端的差异序列由外显子7和外显子8编码，导致其在羧基末端的35个氨基酸存在差异。QKI-5主要在胚胎时期表达，其定位于细胞核，可与目标转录本结合将其滞留于核内；QKI-6 和QKI-7 主要位于细胞质，参与mRNA 运输及稳定性调控。QKI通过识别并结合于mRNA 3′-UTR上称为QKI反应元件（Quaking response element，QRE）的短序列NACUAAY［N1-20］UAAY 来调节mRNA 的稳定性及定位、mRNA 翻译等关键细胞过程［5］。有研究表明至少数千个基因包含QKI 反应元件［6］，如Ras、Jun、Fos、p27、p53等，进一步印证了QKI蛋白在机体发育、疾病发生发展等过程中广泛发挥生物学作用。

2 QKI在恶性肿瘤中的表达

Li 等［3］最早发现胶质瘤样本中存在QKI 表达缺失的现象，提出QKI 可能在恶性肿瘤发生中发挥作用。近年研究发现，RNA 结合蛋白QKI 在肺癌、胃癌、结直肠癌、肾癌、前列腺癌、卵巢癌、睾丸癌、膀胱癌、血管中心性胶质瘤等多种恶性肿瘤组织中表达下调［7-14］。过表达QKI 可抑制肺癌、胃癌、肾癌、前列腺癌、卵巢癌等恶性肿瘤细胞的增殖、侵袭和迁移能力，促进肿瘤细胞凋亡。提示Quaking可能作为抑癌基因在恶性肿瘤发生发展中发挥重要作用。同时，QKI在乳腺癌、口腔鳞状细胞癌等恶性肿瘤中表达存在变化。因此，QKI可在更多类型的恶性肿瘤中表达并发挥作用。

有研究表明，QKI的表达水平与多种恶性肿瘤的临床分期和病理分级密切相关。QKI 低表达组在胃癌、前列腺癌的肿瘤分化状态、浸润深度、淋巴结转移、远处转移、TNM 分期、生存率等方面表现更差［9］。QKI的表达水平越低，肾癌T分期越晚，发生转移的可能性越高，病理分级越高。同时，QKI 低表达可导致肾癌患者死亡风险增加、生存期下降［7］。临床研究发现QKI 低表达组结直肠癌术后复发率明显升高，预后较差。在肺癌中，QKI-5 可抑制肺癌的侵袭和转移，QKI 低表达患者总生存期下降［15］（表1）。提示QKI 表达水平可作为判断多种恶性肿瘤预后的分子标志。

表1 QKI在恶性肿瘤中的临床特征及分子机制

3 QKI在恶性肿瘤中的分子机制

3.1 QKI的上游调控模式

3.1.1 QKI与DNA甲基化 DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶的作用下，甲基基团共价结合至CpG 结构胞嘧啶的第5位碳原子上的过程，常见于基因启动子CpG 岛区域。DNA 异常甲基化在多种疾病，尤其在多种恶性肿瘤的发生发展中发挥作用。DNA甲基化可导致基因表达沉默，如抑癌基因甲基化则可使抑癌功能丧失。研究报道DNA甲基化与肿瘤发生发展的密切关联，同时去甲基化治疗在血液系统恶性肿瘤治疗中发挥重要作用［27］。胃癌组织、结直肠癌组织、肺癌组织Quaking 基因启动子区域富含GC 序列，Quaking 基因启动子高甲基化可致其表达沉默［9，17］。研究发现，与正常组织相比，胃癌组织、结直肠癌组织、肺癌组织Quaking基因启动子区域甲基化水平明显升高而QKI 蛋白表达下降。采用甲基化酶抑制剂处理胃癌细胞可部分恢复QKI 表达。可见QKI 表达水平与其启动子甲基化存在密切关联。同时，胃癌TNM 分期越晚，Quaking 基因启动子甲基化水平越高。可见，Quaking 基因启动子甲基化水平可作为判断胃癌进展的重要标志［9-10，15］。

上述研究表明DNA异常甲基化可能为恶性肿瘤中QKI 表达异常的重要机制。同时，DNA 甲基化致QKI 低表达提示去甲基化可能作为一种有效的治疗策略。

3.1.2 QKI 与基因融合 不同基因发生错误拼接时可产生新的基因片段，形成融合基因。融合基因可导致基因表达失调或产生功能异常的蛋白质，从而促进肿瘤发生发展。研究报道，MYB-QKI 基因融合在血管中心性胶质瘤发生中发挥决定性作用，其主要通过三种机制发挥致癌作用：产生MYB-QKI 融合蛋白、通过增强子易位建立选择性驱动MYB-QKI 表达的自动反馈回路、QKI表达缺失［23，28］。同时，QKI表达缺失与MYB-QKI 融合基因过表达在促肿瘤发生中发挥协同作用。在星形细胞瘤中，QKI-NTRK2 融合可促进肿瘤的发生发展［29］。而QKI-RAF1 融合可促进脊髓多形性黄原性细胞瘤的发生发展［30］。上述研究表明QKI 蛋白在参与肿瘤发生发展中涉及到基因融合等机制，为肿瘤疾病的诊断和治疗提供了新的思路。

3.1.3 QKI 与miRNAs microRNAs（miRNAs）是一类约22 nt 的非编码RNA，常与靶基因3′非编码区（3′-UTR）结合来调节基因表达［31］。miRNAs 与自身免疫病、肿瘤等多种疾病密切相关。研究报道在结肠癌细胞中miR-155 高表达可作用于Quaking 基因3′-UTR而降低QKI表达，进而增加结肠癌细胞的增殖和侵袭能力［18］。在小鼠结直肠癌组织中，miR-574-5p可抑制QKI-6/7 表达，引起β-catenin 和细胞周期素依赖性激酶抑制剂p27kip1 表达改变，导致肿瘤增殖、侵袭和迁移增加。研究提出miR-574-5p/QKI/βcatenin/p27Kip1 通路可能在结直肠癌发生发展中发挥重要作用［19］。在食管鳞状细胞癌中，miR-143-3p作用于Quaking 基因3′-UTR 来调控QKI-5 的表达，调节细胞增殖、侵袭、上皮间质转化，进而发挥抑癌作用［21］。在胶质母细胞瘤中，miR-148a 过表达可抑制QKI 转录后水平的表达，降低QKI 的抑癌作用［24］。同时QKI 也作为miR-200、miR-375、miR-17-92 等microRNAs的靶点发挥作用［32］。

另外，QKI也可调控microRNAs 的稳定性［33］。在多形性成胶质细胞瘤中，QKI可通过增强miR-20a的稳定性发挥抑癌作用，miR-20a 则调节TGFβR2 和TGFβ信号网络发挥作用［34］，为肿瘤抑制开辟了新的思路。同时QKI 可能作为抑癌基因p53 的下游靶点发挥作用，并提出p53/QKI/miR20a/TGFβR2/TGFβ 通路作为一种新的肿瘤抑制机制发挥作用。另外p53 mRNA 3′-UTR 区域含有QKI 反应元件（QRE），表明QKI可能参与调控p53基因表达。

3.1.4 QKI 与翻译后修饰 肿瘤形成过程中存在癌基因和抑癌基因的表达及功能改变。QKI 蛋白酪氨酸磷酸化可降低其RNA 结合活性，研究报道多种肿瘤中存在酪氨酸激酶过度活化的现象，提示肿瘤中QKI 功能异常可能由酪氨酸磷酸化所致［35］。可以推测QKI蛋白可发生更多类型的翻译后修饰，从而在多个方面影响其功能。

3.2 QKI的下游分子机制

3.2.1 QKI 与选择性剪接 研究报道，通过对TCGA数据库8种恶性肿瘤的选择性剪接改变综合分析，发现剪接因子QKI 在这些肿瘤类型中可检测到显著性改变［36］。同时，在GEO（gene expression omnibus）数据库肺癌组织芯片数据中，QKI在多种剪接因子中下调最为明显［12，37］。在肺癌中，QKI-5 可与NUMB mRNA前体结合调节NUMB选择性剪接，进而抑制细胞增殖及Notch 信号通路激活［8，38］。NUMB 的两个亚型p27和p66 在Notch［37］信号通路的活化中发挥相反的作用。而Notch 信号通路的异常活化与多种肿瘤密切相关，如结肠癌、胰腺癌、乳腺癌、肺癌、胶质母细胞瘤等。研究提出新的QKI/NUMB/Notch 通路在肿瘤细胞增殖中发挥作用［38］。

QKI 还可能参与组蛋白macroH2A1 的选择性剪接。QKI-5 的差异表达使macroH2A1 的不同剪接体表达发生显著变化，QKI 表达量与macroH2A1.1 呈正相关。而macroH2A1.1 可下调PARP-1 蛋白水平，参与细胞增殖的多个过程，包括生长因子介导的MAPK级联反应、细胞周期进程等。文献报道组蛋白macroH2A1.1 在肺癌、结肠癌、乳腺癌、宫颈癌、卵巢癌、黑色素瘤等多种肿瘤中表达显著下降，发挥抑癌基因的作用［8］。上述研究表明QKI-5 可通过参与调节macroH2A1 mRNA 前体的选择性剪接在恶性肿瘤中发挥作用。

QKI不仅在肿瘤组织选择性剪接事件发挥作用，还参与肿瘤微环境中的选择性剪接事件。研究报道，在卵巢肿瘤中，受剪接因子QKI和RBFOX2下调影响的选择性剪接事件约20%发生在肿瘤微环境中［25］。

3.2.2 QKI 参与肿瘤细胞周期调控 细胞周期失调为恶性肿瘤发病的重要病理机制。过表达QKI-5 可使肾癌细胞周期G1期延长，S期比例下降。QKI-5可结合于Ras p21GTP 酶激活蛋白1（Ras p21 GTPaseactivating protein 1，RASA1）mRNA 的QKI 反应元件（QRE），以增强RASA1 mRNA 的稳定性，从而抑制RAS-MAPK 信号通路的活化及细胞增殖［7］。RASA1作为抑癌基因在多种肿瘤发挥作用，RAS-MAPK 信号通路在细胞增殖、分化、凋亡等过程发挥重要作用。因此，QKI-5可能通过上述作用参与调节细胞周期G1/S、诱导细胞周期阻滞，抑制细胞增殖。在结肠上皮中，QKI过表达可引起细胞周期素依赖性激酶抑制剂p27Kip1 表达增加，进而引起细胞周期阻滞［10］。在卵巢癌中，过表达QKI-5可使G1期受阻滞，细胞增殖受抑制，并促进卵巢癌细胞凋亡水平增加［26］。在口腔鳞状细胞癌中，QKI-5的低表达可活化MAPK信号通路及增加细胞周期蛋白D1（cyclin D1）的表达，从而促进口腔鳞状细胞增殖。其中cyclin D1在细胞周期G1/S转变中发挥重要作用［22］。

3.2.3 QKI 与上皮间质转化 上皮间质转化在恶性肿瘤的发生发展、侵袭、转移过程中发挥关键作用。Wnt/β-catenin 信号通路是诱导上皮间质转化发生的重要途径之一。舒林酸等药物阻断Wnt/β-catenin信号通路作为临床肿瘤治疗中的新方法已有应用。研究发现，QKI-5 可通过抑制β-catenin 的翻译及促进其降解来下调β-catenin 的表达［15］。β-catenin 作为Wnt信号通路中的关键分子，可通过激活下游基因促进肺癌发生发展［16，39］。上述研究表明，在肺癌中，QKI-5可通过阻断β-catenin信号通路进而抑制肺癌的侵袭、转移及上皮间质转化。

低氧诱导因子HIF-1α 可促进多种肿瘤细胞增殖、转移、上皮间质转化及血管生成。研究报道敲除β-catenin 可逆转HIF-1α 诱导的上皮间质转化。而QKI与HIF-1α存在密切关联。QKI可抑制肾癌细胞HIF-1α表达，同时下调HIF-1α下游与糖代谢及血管生成相关的靶基因GLUT-1、VEGF、PGK-1表达。提示QKI可能通过调控上皮间质转化发挥抑癌作用，并可能与糖代谢及血管生成抑制有关［20］。Wnt/βcatenin信号通路与HIF-1α可能共同参与了此过程。

3.2.4 QKI相关的其他分子机制 环氧合酶2（Cox2）对正常细胞获得肿瘤细胞的恶性表型十分重要，其高表达可在细胞免疫逃逸、抗凋亡、异常增殖等过程发挥作用。生物信息学分析表明Cox2 的mRNA 3′-UTR 上存在QKI 的结合位点，同时QKI 与Cox2 表达呈负相关。QKI 高表达可降低Cox2 mRNA 的稳定性、减少Cox2表达，进而发挥抑癌作用［40］。

4 结语

RNA 结合蛋白QKI 在多种恶性肿瘤中表达量明显下降，其表达水平可作为判断恶性肿瘤发生发展及预后的重要生物标志物。而QKI 蛋白表达受多种途径的调节。Quaking基因启动子高甲基化可致其表达沉默。研究指出，Quaking 基因启动子甲基化水平可作为判断胃癌进展的重要标志。因此，可以通过采用高通量DNA 甲基化分析等技术评价肿瘤组织Quaking基因甲基化水平，预测疾病的进展、预后及复发情况。同时，由于DNA甲基化的可逆性，去甲基化治疗、增强QKI表达可能在恶性肿瘤治疗中发挥积极意义。但去甲基化药物在实体瘤治疗中效果有限，具体机制有待深入研究。基因融合、蛋白翻译后修饰等多种机制可调节QKI蛋白的表达及功能，但其具体作用通路等尚不明确。这将为以QKI 蛋白为靶点的肿瘤机制研究与应用提供新的思路。

肿瘤发生的机制异常复杂，其中抑癌基因的异常表达在肿瘤形成过程中发挥重要作用。目前QKI蛋白主要通过以下4 种机制发挥作用：1）与miRNA协同或竞争来发挥调控作用；2）剪接因子QKI可通过选择性剪接调控下游靶点的表达，参与细胞增殖等多个生物学进程；3）诱导细胞周期阻滞，抑制细胞增殖；4）参与上皮间质转化，参与肿瘤细胞增殖、转移进程。QKI 蛋白发挥抑癌作用的下游分子机制为进一步研究提供了方向。

综上所述，QKI在恶性肿瘤中的表达水平可作为预测恶性肿瘤发生发展及预后的重要指标，同时有望成为肿瘤治疗的新靶点。如何有效确切地应用于临床诊断与治疗值得进一步研究证实。QKI 的上下游调控机制为进一步研究提供了方向。然而目前QKI 在恶性肿瘤发生发展中其上下游调控机制研究有限，研究其具体的作用机制对于理解恶性肿瘤发病机制及有效治疗有重要意义。其各亚型在肿瘤发生发展中的功能差别缺乏报道；如何有效地应用于临床治疗有待进一步研究。QKI 的临床价值也需要在更多肿瘤类型中进一步证实。QKI 与肿瘤关系的深入研究将为肿瘤的诊断和治疗开辟新的思路。