AKAP12基因与肿瘤相互关系的研究进展

李寒春，徐 锐，孙 甫，戎彪学，王 莉

(西安医学院第一附属医院 科研科，西安 710077)

A激酶锚定蛋白12(A kinase anchor proteins，AKAP12，Gravin)是一种肿瘤生长的负向调节因子，定位于6q24～q25.2，其表达产物最初是从重症肌无力患者的血清中获得，能与蛋白激酶A(PKA)、蛋白激酶C(PKC)钙调蛋白和磷酸酯酶(PDE4D)β2肾上腺素受体(β2AR)等形成复合物。AKAPs 是一类结构不同,但功能相关的蛋白质家族,作为骨架蛋白分子构成一类高度有序的分子复合物,能精确地调控一系列信号转导事件的空间位置和时间顺序。例如：能精确地将激酶A(protein kinase A,PKA)锚定于特定的亚细胞结构，AKAP与PKA相互作用形成局部信号转导复合体。AKAP12可影响细胞的信号转导通路、信号转导效率等，也能调节细胞的分泌与有丝分裂；AKAP12与细胞黏附及迁移也有关，在多种肿瘤中表达下降或缺失，提示该基因的失活与肿瘤的发生发展可能有关[1](表1)。AKAP12基因表达水平下降与癌症治疗后的高复发率密切相关。AKAP12能够抑制肿瘤细胞的生长和转移，说明能够减少癌症治疗术后的复发率，提高癌症患者术后的生存质量，可为临床肿瘤的治疗提供新思路。

表1 AKAP12与肿瘤的相关文献

1 AKAP12与肺癌

廖和和等[2]发现AKAP12在肺癌组织中表达量显著低于正常肺组织，并且肺癌临床分级越高，AKAP12的表达量越低，推测AKAP12具有抑癌作用并在研究中证实。同时有研究发现：外周血和肺癌组织中AKAP12基因甲基化水平与年龄和性别无关，而与肺癌的病理分期和分化程度有关[3]。不同肺癌组织标本在 17个 CpG位点中的7、9、10、11和13这5个位点出现甲基化的比例较其余位点增高(P<0.05)，提示AKAP12正常表达受这5个位点调控，表明AKAP12启动子甲基化改变与肺癌恶性程度及肿瘤进展相关[4],这与Jo等[5]非小细胞肺癌AKAP12甲基化的研究趋势相一致,AKAP12α启动子在肿瘤中的甲基化程度高于正常组织，AKAP12的表达降低可能与非小细胞肺癌中的甲基化增高有关，并且AKAP12α启动子甲基化与肺癌的预后有关。

2 AKAP12与结直肠癌

AKAP12可抑制癌细胞的增殖、侵袭、趋化和新生血管形成，Bcl-2和p53是2种重要的凋亡标志物，它们在细胞凋亡过程中起着重要作用[6]。Dinc等[7]研究发现，AKAP12与结直肠癌中p53和Bcl-2之间没有关系。Ping等[8]研究发现：AKAP12沉默或AKAP12/HDAC3共沉默可促进结直肠癌细胞的增殖、集落形成能力、细胞周期进程和迁移，除抗凋亡蛋白Bcl-2表达升高外，AKAP12基因敲除后PI3K/AKT信号转导活性增加，其机制可能与细胞周期有关。AKAP12介导的集落形成和迁移是不可缺少的。刘维薇等[9-10]研究发现：AKAP12在结直肠癌组织和结直肠癌患者外周血中表达下调,并存在启动子区域高甲基化,AKAP12基因甲基化水平与结直肠癌患者的年龄、性别无关，但与结直肠癌的Dukes分期和分化程度有关。AKAP12在人结直肠癌细胞LoVo、Colo320和SW480中表达缺失,在LoVo和Colo320中完全甲基化。而在经去甲基化和去乙酞化处理后的LoVo、Colo320和SW480能够部分恢复AKAP12的表达。而进一步的体内外研究证实,恢复AKAP12表达可以抑制结直肠癌细胞的生长、迁徙、侵袭和悬浮生长能力,诱导肿瘤细胞凋亡。同时研究显示[9]：AKAP12在裸鼠模型中可以抑制结直肠癌的生长和转移,具有抑制肿瘤的作用。因此，AKAP12基因甲基化有望成为结直肠癌进向评估的分子指标。

3 AKAP12与前列腺癌

转移仍然是前列腺癌相关死亡的主要原因。癌细胞须要接触内皮细胞，破坏内皮细胞连接以穿过内皮细胞进行侵袭和转移[11]。Wen等[11]证实：Src抑制的蛋白激酶C的底物(SSeCKS)/AKAP12通过血管生成抑制剂Semaphorin 3F介导在人前列腺癌和微血管内皮细胞之间诱导排斥反应，发现表达AKAP12和SimaGrin 3F mRNA与前列腺癌细胞和组织的侵袭程度呈负相关。序贯logistic回归分析表明：前列腺癌组织中AKAP12和Semaphorin 3F的表达呈正相关，提示SSeCKS/AKAP12对Semaphorin 3F的激活可能与前列腺癌的进展和转移有关。Dong等[12]通过建立人耐紫杉醇前列腺癌细胞系(DU145-PTX)和人耐多烯紫杉醇前列腺癌细胞系(PC3-DTX)作为体外细胞模型，发现MARAT1表达水平在临床DTX抗性雄激素非依赖人PCa细胞样品中上调。高表达的MALAT1可促进PCa细胞的增殖、迁移和侵袭，但可降低PCa细胞的凋亡率。MIR145-5p作为MALAT1的靶点，MIR-145-5p在PC3-DTX中过表达可抑制细胞增殖、迁移和侵袭，降低对多烯紫杉醇(Docetaxel,DTX)的耐药性。发现AKAP12是miR145-5P的一个靶点，其诱导显著。PCa细胞存在参与DTX抗性的lncRNA MALAT1/R-145-5p/AKAP12轴，为PCa的治疗提供了新的思路。

4 AKAP12与肝癌

Benjamin等[13]发现在肝硬化(CL)早期、癌前病变(DN)中以及在肝癌去分化晚期，肿瘤抑制因子AKAP12在肝癌发生过程中逐渐下调。在CL和DN中，AKAP12的下调至少部分由2个特异性NA的相互作用引起。而在肝细胞癌中，AKAP12a启动子特异性的高甲基化导致抑癌基因AKAP12a显著性下调。 Wei等[14]证明miR-103可以通过抑制AKAP12的表达而在肝癌中发挥癌基因的作用。miR-103调节肝癌组织中PKC，可能通过增加PKC活性增加端粒酶活性，这些结果表明miR-103是肝癌治疗的潜在靶点。通过AKAP12抑制PKC的作用可调节端粒酶活性，因此为探讨由AKAP12介导并由miR-103调节的肝癌信号通路提供了一个平台。刘兆君等[15]发现：AKAP12甲基化阳性率在肝癌组织中显著高于切缘组织，AKAP12甲基化阳性者原发性肝癌复发风险较低，有门脉侵犯者原发性肝癌复发、死亡风险较高。AKAP12甲基化的不同状态患者的术后总生存期无显著差异，AKAP12甲基化与原发性肝癌的复发及无疾病生存时间相关。

5 AKAP12与食管癌

Zhe等[16]研究发现：AKAP12甲基化阳性率在巴雷特的化生(BE)、发育不良的巴雷特和食管腺癌(EAC)的食管细胞中的表达显著高于正常食管。AKAP12甲基化在食管癌患者正常食管上皮中高表达。研究推测AKAP12高甲基化水平与BE段长度之间存在显著的相关性，是临床肿瘤进展的风险因子。鳞状细胞癌细胞组织的检测也显示AKAP12高甲基化。5-氮杂-2′-脱氧胞苷(5-Aza-CdR)治疗人食管腺癌细胞BIC和OE33 EAC减少AKAP12甲基化，增加AKAP12mRNA表达。因此AKAP12启动子的高甲基化，导致基因沉默，是人类EACS中常见的事件，发生在巴雷特相关食管腺癌早期。在人食管癌细胞Eca109 5-Aza-CdR处理组及正常培养组中AKAP12甲基化率为 0，在18 对哈萨克族食管鳞癌组织中AKAP12甲基化率为5.6%，差异有统计学意义。AKAP12在食管鳞癌中甲基化发生率低，与病理参数之间无相关性[17]。从结果来看AKAP12高甲基化在人类食管鳞癌中不常见，可作为EAC细胞类型特异性生物标志物。

6 其他肿瘤

大多数高级别(HG)浆液性卵巢癌(SOC)患者尽管对铂/紫杉醇为基础的化疗具有较高的初始应答率，但仍发展为耐药疾病。AKAP12的高表达和脱落/分泌是紫杉醇耐药HGSOC细胞的特征，AKAP12转录表达上调与疾病进展和总体生存相关，AKAP12高表达有望作为SOC患者无进展和全面生存的不良预后和预测指标[18]。利用数据库(GOBO)和tissuescan阵列分析了人乳腺癌组织中AKAP12基因的表达，随后用Kaplan-Meier绘图仪分析了无复发生存率(RFS)，发现乳腺癌组织中的AKAP12降低，AKAP12基因表达的患者具有较高的RFS生存率。在人乳腺癌细胞MCF10A和HS578T中敲除AKAP12可诱导细胞迁移，但不改变细胞增殖。AKAP12是一种潜在的乳腺癌转移抑制因子[19]。

AKAP12基因编码305和287的2种同工型AKAP12A和AKAP12B基因，这2种异构体可能在2种不同的启动子的控制下独立表达。大多数人胃癌细胞缺乏该异构体，AKAP12A和AKAP12B的50个CpG岛在胃癌细胞中经常被高甲基化。DNA甲基转移酶抑制剂和/或组蛋白去乙酰酶抑制剂能有效地恢复AKAP12亚型的表达，证实DNA甲基化直接参与胃癌细胞中AKAP12的转录沉默[1]。刘维薇等[20]用甲基化特异性PCR(MSP)对膀胱移行细胞癌和癌旁正常膀胱组织进行检测。结果发现：63.3%的标本显示出异常的甲基化，与肿瘤病理分级和分期相关，推测AKAP12甲基化与膀胱移行细胞癌的发生密切相关。有既往研究表明：低氧是实体瘤中具有低氧水平的常见元素，可调节转移性黑色素瘤中支架蛋白AKAP12的特异性变体的表达[21]。AKAP12调节PKA介导的缺氧磷酸化事件的转移，引起肿瘤细胞体外侵袭和迁移的改变，以及体内转移。 32例急性淋巴细胞白血病(ALL)患者的MSP结果显示AKAP12基因甲基化比率为 62.5%,但与患者的临床病理学参数无显著相关。经过5-Aza-CdR处理后,可使人T细胞白血病细胞(6T-CEM)中AKAP12恢复表达,且表达强度与剂量成正比。因此推测AKAP12基因启动子的异常甲基化与ALL的发生密切相关,AKAP12甲基化有待成为诊断ALL的分子标志物[22]。

7 结语

AKAP12是一种参与调控多种信号传导途径的激酶锚定蛋白，具有抑制肿瘤发生的作用。AKAP12能够锚定一些重要的信号蛋白，可参与PKA、PKC复合物的形成和细胞骨架的重塑，在蛋白定向、信号转导、G蛋白偶联受体蛋白信号转导途径以及细胞凋亡等多种细胞生物学行为的调控中起着重要作用。AKAP12通过抑制癌细胞迁移、增殖和血管生成发挥肿瘤抑制作用。AKAP12定位于原生质体膜的细胞核、细胞边缘和细胞质。此外，AKAP12与细胞周期蛋白D1结合，抑制核易位。细胞周期蛋白D1在细胞G1期向S期转变，即G1-S相转变过程中合成，并随着细胞进入S相而迅速降解。再者，AKAP12通过PKC的支架调节肌动蛋白环来支持完成细胞分裂。另外，SRC-FAK复合物还通过刺激RAF/MEK/ERK2级联和细胞周期蛋白D1的核易位来调节细胞增殖和G1-S相转变。最后，AKAP12与PKC绑定。AKAP12对SRC和PKC进行隔离，从而抑制JNK和RAF/MEK/ERK信号通路，调节血管生成和控制癌细胞增殖(见图1)。

图1 AKAP12抑制肿瘤细胞增殖的机制Fig.1 Mechanism of AKAP12 inhibiting tumor cell proliferation

AKAP12在多种肿瘤中表达下调或缺失，启动子异常甲基化是一个重要原因。肺癌、结直肠癌、前列腺癌、食管癌、肝癌、胃癌、黑素瘤、急性淋巴细胞白血病及卵巢癌的抑癌基因AKAP12的启动子区域 CpG岛的甲基化水平与肿瘤病理分期分级相关，与患者性别年龄无关。基于以上观点和阐述，AKAP12在肿瘤的发生发展中至关重要，AKAP12基因启动子甲基化极有可能成为众多肿瘤治疗的潜在靶标，开发应用抑制或下调AKAP12基因表达的肿瘤放疗增敏药物将成为研究热点。