RPS15A在肿瘤中作用的研究进展

张克，夏成兴，雷容，李祥孟，曾繁浩，颜汝平

(昆明医科大学第二附属医院泌尿外科 云南省泌尿外科研究所，昆明 650101)

核糖体是与人类遗传信息的表达和传递有关的蛋白质合成的重要位点，具有复杂多样的结构和功能。由多种核糖体蛋白(ribosomal protein，RP)、核糖体RNA和小核仁RNA组成。研究发现，核糖体参与细胞许多重要的生物学过程，其主要成分核糖体RNA和RP在人类疾病(如恶性肿瘤)的发生发展中具有重要作用[1]。RPS15A作为RP基因家族的一员，在肺癌、胃癌、肝癌、乳腺癌等常见肿瘤中高表达，与肿瘤大小、侵袭能力及TNM分期密切相关[2-3]。此外，RPS15A在p53、蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)、Wnt等肿瘤信号通路的调控中起关键作用[2,4-6]。RPS15A可激活Akt途径，促进上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)的形成，并与肿瘤的不良预后密切相关；RPS15A还可作为部分微RNA(microRNA，miRNA)的靶点，对Wnt信号通路产生抑制作用，从而抑制肿瘤细胞的增殖和侵袭能力；同时，抑制RPS15A表达可上调p53蛋白介导的信号通路，使细胞的增殖周期停滞于某时期或介导肿瘤细胞凋亡，进而阻止肿瘤细胞生长，延缓肿瘤进一步发展。在肿瘤细胞生物学功能的调节中，RPS15A参与了肿瘤细胞的增殖、分化和凋亡过程，敲低RPS15A可以抑制肿瘤细胞的生长和集落形成[2,7]。可见，RPS15A在肿瘤的发生发展中起重要作用，RPS15A的上述功能为其作为肿瘤新型靶标提供了理论基础。现就RPS15A在肿瘤中作用的研究进展予以综述。

1 RPS15A概述

RP通常包含一个或几个球状域，某些RP结构还具备细长的W环及C端和N端尾巴，使RP可与核糖体RNA的多个区域结合，从而有助于保持核糖体装配的结构完整性[8]。RPS15A是RP基因家族中的成员之一，与多种恶性肿瘤的发生发展密切相关，可编码RPS15A蛋白(40S核糖体蛋白的亚基之一)。RPS15A基因位于染色体16p12.3上，是原核生物RPS8基因在真核生物中的同源基因，在细菌和真核生物中均高度保守[9]。RPS15a基因全长为7 369 bp，具备包含5个外显子的393 bp的编码区。在翻译早期，RPS15A与真核起始因子4F相互作用，促进信使RNA(messenger RNA，mRNA)与核糖体结合，在蛋白质的生物合成中起关键作用[3,10]。研究发现，当用环己酰亚胺终止翻译时，RPS15A被有效地交联到具有高频率脯氨酸、赖氨酸、丙氨酸密码子的mRNA区域[11]，该 mRNA区域终止了核糖体的延伸过程，证明人类RPS15A在翻译延伸过程中能与mRNA相互作用，并在mRNA区域发生显著的核糖体终止，从而为体内的真核翻译带来新的结构和功能。

目前，核糖体外的RP功能备受关注，且RP在细胞生物学功能及机制中的研究亦较多。近年来，有关RPS15A在肿瘤细胞生物学功能调节中的研究逐年增多，现已证实RPS15A在多种肿瘤中高表达，并在肿瘤的发生发展中起关键作用。

2 RPS15A对肿瘤细胞生物学功能的调节

RPS15A与肿瘤细胞生物学功能密切相关，可参与细胞的增殖、迁移、侵袭及凋亡。在肿瘤细胞生物学功能的调节中，RPS15A既可作为上游调节因子调节钙调素、胱天蛋白酶3，还可作为靶基因并通过miRNA的调节来影响细胞的生物学功能。下调影响肿瘤细胞周期相关基因时，细胞周期的变化与沉默RPS15A的表达相似，但此类基因与RPS15A的关系还有待进一步研究。对于大多数肿瘤细胞，敲低RPS15A可以在体外抑制癌细胞的生长和集落形成，并诱导细胞周期停滞在G0/G1期和细胞凋亡。

在肿瘤细胞周期调节的研究中，Liang等[12]的体外实验显示，通过敲低RPS15A可抑制胰腺癌细胞增殖，并诱导其阻滞于G0/G1期，减少集落形成；同时他们还发现miR-519d-3p的过表达显著抑制了胰腺癌细胞的增殖，与敲低RPS15A的作用类似，进一步证实miR-519d-3p通过RPS15A介导对胰腺癌细胞的生长抑制作用。另有研究表明，体外和体内RPS15A的异常表达均显著增强了胃癌细胞的增殖和转移[2]。RPS15A沉默后，胃癌细胞的增殖速率明显下降。大多数细胞被阻滞在G0/G1期，细胞生长受到抑制，迁移率降低；同时集落形成分析表明，细胞克隆的数量越来越少，且克隆细胞越来越小[13]。在人类肿瘤的发生发展中，miRNA是基因表达的短非编码调控因子。人类miR-29家族由miR-29a、miR-29b和miR-29c三个成员组成，具有致癌和抑癌功能，可影响肿瘤的病理过程，如肿瘤细胞生长和凋亡[14]。Zhang等[15]研究证明，miR-29家族的异位表达可以显著抑制肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)细胞的增殖并诱导其凋亡，miR-29家族直接与RPS15A的3′非翻译区结合，使RPS15A表达减少。证明miR-29家族通过与RPS15A 3′非翻译区结合来调节细胞生长和细胞周期，从而影响肿瘤的发生发展。Li等[16]研究发现，在敲低RPS15A后，急性髓细胞性白血病U937细胞大部分被阻滞在G0/G1期和亚G1期；在沉默RPS15A后，U937细胞发生凋亡，表明RPS15A可调节体外急性髓细胞性白血病细胞的生长。

RPS15A过表达通过Akt/IκB激酶(IκB kinase，IKK)-β信号轴激活核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)途径促进了EMT的形成，EMT是上皮细胞获得间质特征的过程，在肿瘤中，EMT与肿瘤的发生、侵袭、转移及其对治疗的抵抗力有关[2,17]。可见，RPS15A在肿瘤细胞的侵袭及转移过程中起重要作用。

目前，Bcl-2家族、胱天蛋白酶家族基因被证实为细胞凋亡相关因子。Feng等[7]的研究表明，敲低RPS15A可抑制乳腺癌细胞增殖，诱导乳腺癌细胞周期停滞和凋亡；机制分析表明，RPS15A通过激活胱天蛋白酶3和多腺苷二磷酸核糖聚合酶裂解、Bad蛋白和Bcl-2相关X蛋白的上调以及Bcl-2基因的下调来介导肿瘤细胞凋亡。此外，RPS15A还可通过上调磷酸化的胞外信号调节激酶1/2、Bad蛋白和细胞周期检测点激酶1抑制乳腺癌MDA-MB-231细胞的凋亡[3]。综上所述，RPS15A可通过不同机制调节肿瘤细胞凋亡。

3 RPS15A对肿瘤信号通路的调控

3.1p53信号通路 p53信号通路通过启动细胞凋亡、阻滞细胞周期、维持基因组稳定性、抑制血管生成等来发挥抗癌作用。p53通过调节糖酵解、线粒体氧化磷酸化、磷酸戊糖途径、脂肪酸合成和氧化维持细胞代谢的稳态[4]。可见，p53在抑制肿瘤的发展过程中发挥重要作用。

在RPS15A沉默的潜在下游机制的研究中，Zhang等[18]采用微阵列和KEGG通路富集分析揭示了某些信号通路参与了RPS15A敲除诱导的肿瘤抑制，其中p53信号通路的激活最为明显；并通过蛋白印迹试验检测p53信号通路关键因子p21、重组人肿瘤蛋白p53可诱导蛋白3和Sestrin2蛋白的表达，p21是一种强效的细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)抑制剂，由p53蛋白严格控制，可与细胞周期蛋白-CDK2或细胞周期蛋白-CDK4复合物结合，在G1期发挥调节细胞周期的作用[19]。重组人肿瘤蛋白p53可诱导蛋白3由肿瘤抑制因子p53诱导，参与p53介导的细胞凋亡[20]。在不同应激条件下，Sestrin2蛋白具有调节细胞生长和增殖的功能，当敲低RPS15A时，p21和重组人肿瘤蛋白p53可诱导蛋白3表达上调，Sestrin2蛋白表达下调，验证了RPS15A对p53信号通路的激活作用。Chen等[21]通过基因芯片分析表明，敲低结直肠癌(colorectal cancer，CRC)中的RPS15A可能会影响p53信号通路；进一步的研究表明，敲低RPS15A可上调p53和p21表达，下调CDK1表达，影响肿瘤细胞的增殖周期。因此，CRC的恶性转化诱导的RPS15A过表达可能通过p53信号通路起作用。

3.2Akt信号通路 对胃癌信号通路的研究发现，RPS15A通过Akt/IKK-β信号轴激活NF-κB途径，从而促进EMT和胃癌转移；RPS15A通过诱导p65 NF-κB亚基的核易位和磷酸化激活NF-κB报告基因和上调NF-κB信号通路的靶基因，进而激活NF-κB信号通路；敲低RPS15A则抑制了胃癌细胞中Akt/IKK-β信号轴；Akt抑制剂LY294002和IKK抑制剂Bay117082均可中和RPS15A过表达诱导的p65和磷酸化p65的核易位，进而明确了RPS15A在Akt/IKK-β/NF-κB信号通路中的调控作用[2]。在肝癌的研究中，RPS15A可以激活Akt途径并促进肿瘤微环境中的血管生成[22]。在脑胶质母细胞瘤中，RPS15A表达减少可明显抑制Akt信号通路的活化[6]。

由此可见，在肿瘤的发生发展中，Akt信号通路起到了促癌作用，RPS15A高表达可明显激活Akt信号通路，从而促进肿瘤的发生发展；且Akt信号通路抑制剂可中和RPS15A的过表达效应。故推测，可通过抑制RPS15A过表达抑制相关信号通路的激活，从而延缓甚至阻滞肿瘤细胞的生长及迁移。

3.3Wnt信号通路 Wnt信号控制着细胞胚胎发育和成熟后的重要过程，因此Wnt信号转导的任何环节失调均可能导致多种病理变化，包括恶性肿瘤[23]。经典Wnt/β联蛋白(β-catenin)途径通过激活β-catenin/T细胞因子复合物调节靶基因，进而调节细胞肿瘤细胞的增殖、分化、转移和凋亡等过程，研究较多的非经典Wnt途径主要为Wnt5a途径，其主要作用以调节肿瘤细胞的增殖及侵袭为主[24-26]。

在非小细胞肺癌中，RPS15A为miR-147b的靶基因，miR-147b过表达通过靶向RPS15A抑制Wnt/β-catenin信号传导的激活，且RPS15A过表达可部分逆转miR-147b介导的非小细胞肺癌细胞的抗肿瘤作用[5]。可见，miR-147b可通过抑制RPS15A诱导的Wnt/β-catenin信号传导来抑制非小细胞肺癌细胞的增殖和侵袭，提示miR-147b/RPS15A/Wnt/β-catenin轴是非小细胞肺癌恶性进展中的重要调控机制之一。RPS15A为miR-519d-3p的靶基因，Liang等[12]对胰腺癌的研究亦显示，miR-519d-3p在胰腺癌中对RPS15A的调控与miR-147b在肺癌中对RPS15A的调控类似。值得注意的是，miR-519d-3p对RPS15A表达调控的抑制和RPS15A的敲低均可抑制与Wnt/β-catenin信号传导相关的胰腺癌细胞的增殖。因此，miR-519d-3p/RPS15A/Wnt/β-catenin调控轴在胰腺癌的进展中同样起着关键作用。

长链非编码RNA膀胱癌相关转录本1(bladder cancer associated transcript 1，BLACAT1)在子宫颈癌和肺癌中发挥致癌作用[27]。Yang等[28]的体内和体外研究证明,BLACAT1敲低和miR-519d-3p过表达可以抑制卵巢癌细胞的增殖、迁移和侵袭；且BLACAT1的敲低足以下调RPS15A和细胞核β-catenin的表达，但不会引起细胞质β-catenin的明显表达。由于RPS15A是miRNA-519d-3p的靶基因，故可通过敲低BLACAT1基因调控miR-519d-3p/RPS15A/Wnt/β-catenin轴，以抑制卵巢癌进展。在肝癌中，RPS15A通过增强HCC细胞中Wnt/β-catenin介导的成纤维细胞生长因子18的表达来调节信号传导，血管内皮细胞在成纤维细胞生长因子18刺激后获得高反应性，而促进HCC中的血管生成[22,29-30]。成纤维细胞生长因子18通过与内皮细胞上的成纤维细胞生长因子受体3结合激活Akt和胞外信号调节激酶途径并促进肿瘤微环境中的血管生成。体内试验证实，抑制HCC异种移植物中RPS15A的表达可显著抑制肿瘤生长及肿瘤血管生成[22]。由此可见，Wnt信号通路在肿瘤的发生发展中具有举足轻重的作用，而RPS15A主要作为靶基因介导经典Wnt/β-catenin信号通路，以调控肿瘤的发生及发展。

4 RPS15A在肿瘤中的表达及诊治中的价值

目前常用的肿瘤标志物(癌胚抗原、甲胎蛋白、前列腺特异性抗原、肿瘤坏死因子等)诊断肿瘤的敏感性和特异性有限，因此寻找早期诊断肿瘤并指导临床治疗和预后评估的因子尤为重要。RP可通过细胞外分泌功能进入血液，且血清RNA检测作为肿瘤生物标志物的应用具有巨大潜力[31-32]。血清肿瘤标志物检测作为无创检查的重要组成部分逐渐受到关注，并作为重要的肿瘤诊断、疾病检测工具。有研究显示，通过检测血清RPMPS-1/S27的表达水平可对多种肿瘤进行有效的早期诊断，从而进行早期干预及治疗[33]。RPL19已被证明是前列腺癌可靠的生物学标志物[34]。通过检测血清中与RP靶向结合的miR-182-5p的表达，可有效预测前列腺癌转移的发生[35]。

近年来，在精准治疗理念的引导下，肿瘤的靶向治疗受到广泛关注，其高效性和低毒性等特点给肿瘤的治疗带来新希望。RPS15A为肿瘤的靶向治疗提供新靶点，还可为肿瘤的早期诊断及预后评估提供新方法。在胃癌和乳腺癌中，RPS15A的表达与肿瘤大小和TNM分期有关；与正常胃黏膜相比，胃癌组织中RPS15A的表达显著上调，且RPS15A的表达水平与TNM分期、肿瘤大小、分化、淋巴结转移以及患者生存率密切相关[2-3]。

RPS15A是肿瘤的潜在治疗靶点，Shi等[36]发现，RPS15A可能是葡萄膜黑色素瘤的治疗靶标或诊断基因。miR-519d-3p是肿瘤抑制miRNA家族中的一员，RPS15A是miR-519d-3p的靶基因，且miR-591d-3p的表达与RPS15A的表达呈负相关，RPS15A通过miR-519d-3p/RPS15A/Wnt/β-catenin信号通路调控胰腺癌进展，可见RPS15A可能作为治疗胰腺癌的潜在靶标[12]。Zheng等[37]发现，RPS15A为CRC细胞中miR-29a-3p的直接靶基因，因此miR-29a-3p可能通过靶向RPS15A抑制CRC细胞的功能，同时miR-29a-3p过表达显著下调CDK4、细胞周期蛋白D1、Bcl-2相关X蛋白的表达，上调p21和Bcl-2的表达水平，从而影响肿瘤细胞的增殖和凋亡，故可预测RPS15A在CRC治疗中的潜在价值。肝癌细胞与内皮细胞的共培养实验表明，诱导Huh7细胞过表达RPS15A后，内皮细胞的血管生成能力以旁分泌方式增强；在HepG2细胞中敲除RPS15A则产生相反的效果，该机制在肝癌的抗血管治疗中起重要作用[22]。

RPS15A的高表达与肿瘤的不良预后密切相关，Guo等[22]对110例肝癌患者癌灶和癌旁组织中RPS15A表达的评估显示，肝癌中RPS15A过表达与较差的生存率相关。Chen等[21]的研究发现，CRC组织中高表达RPS15A与患者年龄、术前新辅助治疗、pN分期和远处转移有关；Cox单因素和多因素风险回归分析显示，RPS15A高表达导致CRC患者总生存率降低，表明RPS15A表达增强是CRC患者预后的独立危险因素。敲低RPS15A可上调p53和p21表达，下调CDK1表达，可见RPS15A是一种新的单变量预后因子，可用于评估CRC患者的预后。

RPS15A基因在肿瘤进展中起关键调控作用，可作为肿瘤治疗的潜在靶标。特异性敲低RPS15A基因可明显抑制肿瘤(肝癌、肺癌、乳腺癌、胰腺癌、骨肉瘤、胶质母细胞瘤、急性髓系白血病等)细胞增殖，诱导细胞周期停滞和凋亡。某些肿瘤患者的血清中可检测到RP，且RPS15A在多种肿瘤组织及细胞中过表达，其在肿瘤组织中的表达水平明显高于癌旁组织，对肿瘤的早期诊断及预后评估具有重要意义。

5 小 结

RPS15A作为新型致癌基因，可调节许多肿瘤细胞的生物学功能，其表达水平与肿瘤的发生发展密切相关，但RPS15A基因在肿瘤细胞生物学功能的调节中还有很多具体的调节机制需要探究，进一步明确RPS15A基因与肿瘤细胞调节的关系有助于抑制肿瘤的发生发展。另外，在RPS15A基因介导RPS15A蛋白表达参与的肿瘤相关信号通路的调控中，RPS15A蛋白可作为上游或下游靶点调控信号通路，并通过p53、Akt、Wnt信号通路调控肿瘤的生长和侵袭转移，但其具体分子机制仍有待深入研究。目前，一些RP可作为早期诊断肿瘤的血清生物学标志物，但RPS15A蛋白作为血清标志物的研究尚无定论。未来，RPS15A有望成为肿瘤诊疗的新靶点。