血清和糖皮质激素诱导蛋白激酶3 与肿瘤发生发展关系的研究进展

冯少青, 孟 峻

（1. 内蒙古医科大学临床检验诊断教研室，内蒙古 呼和浩特 010059；2. 内蒙古医科大学附属医院检验科，内蒙古 呼和浩特 010050）

血清和糖皮质激素诱导蛋白激酶（serum and glucocorticoid-induced protein kinase， SGK） 于1993年被确定为一种迅速活化的早期基因，当细胞暴露于血清或糖皮质激素，或者同时暴露于二者时，其mRNA 水平在30 min 内快速上升。随后，多种激动剂通过不同信号转导途径，在细胞和组织中诱导SGK 基因转录［1］。SGK 分为SGK1、SGK2 和SGK33 种亚型，其中SGK3 在哺乳动物的几乎所有组织中均能被检测到。SGK3 与蛋白激酶B（protein kinase B，PKB/AKT）等第二信使蛋白具有极高同源性，其在真核生物体内广泛参与基因快速转录调节和细胞内定位调节，是细胞内多种信号的交汇点，因此与多种疾病的发生发展有关［2-3］。目前通过对非洲爪蟾、海星和小鼠等多种真核生物的研究，证实了SGK3 是细胞磷酸化级联反应的功能节点，调控细胞周期、细胞增殖、细胞凋亡和离子通道等功能［4-6］。已有研究［7-8］表明：SGK3 在多种肿瘤组织中呈高水平表达，在肝癌、乳腺癌和前列腺癌等肿瘤的发生发展中起重要作用，并可作为多种肿瘤的潜在标志物和治疗靶点。然而在抗癌治疗中，SGK3 会独立于Ⅰ类PI3K 及AKT 组成一个通路，影响PI3K 通路在细胞中的信号传导，此通路可导致化疗耐药性的发生，但是目前对其表达调控的了解不甚全面。本文作者针对SGK3 的结构、作用机制及其对多种肿瘤发生发展过程的影响进行综述。

1 SGK3 的结构和作用机制

1.1 SGK3 的结构SGK3 有3 个结构域：N 端可变结构域、催化结构域和C 端疏水结构域［1］。催化结构域和C 端疏水结构域又可称为激酶结构域，SGK3 激酶结构域的序列与AKT 的序列高度相似，并且SGK3 和AKT 均在PI3K 信号通路的下游被激活， 两者均受磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1（phosphoinositide dependent protein kinase 1，PDK1）等调节［9］。人类SGK3 已被证实位于染色体8q13.1，可在体内多种组织中表达并且参与细胞生长和分裂等生理过程［10］。但是SGK3 的完全激活需要2 个位点的磷酸化：催化结构域激活环上的一个Thr 残基和C 端疏水结构域上的一个Ser 残基，其中Thr 残基由PDK1 磷酸化，Ser 残基则由哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin， mTOR） 复 合 物2 磷 酸 化［11］。SGK3不同于其他2 种SGK 亚型及AKT 家族，其N 端有一个PX 结构域，该结构域在激活蛋白激酶时发挥重要作用，并且负责将SGK3 靶向于囊泡样结构和内体隔室［12-13］。

1.2 SGK3 的激活 机制SGK3 是 唯 一 具 有N 端PX 结构域的SGK 亚型，由核内体的Ⅲ类PI3K（hVPS34）生成，其与PIP3 具有高亲和力和相互特异性［14］。SGK3 在正常细胞进程和病理反应过程中均发挥重要作用，影响PI3K 通路在细胞中的信号 传 导［15］。SGK3 可 以 依 赖PI3K/AKT 信 号 通 路调控肿瘤细胞进程，也可以通过独立于PI3K/AKT信号的hVPS34-SGK3 通路在肿瘤细胞的发生和发展中发挥作用［3］。

PI3K/AKT 信号通路：在正常组织中，PI3K/PDK1/SGK3 通路受抑瘤蛋白磷酸酶和紧张素同源物负调控；而在肿瘤中异常调控，其可通过促进细胞异常生长和转化来驱动肿瘤的发生发展［3，14］。在生长因子和致癌突变等信号的作用下，PI3K 被迅速激活，进一步催化PIP3 的第二信使形成。PIP3与蛋白激酶的底物蛋白同源域（如PDK1） 结合，并将其激活。PDK1 进而磷酸化并激活AKT 和SGK3 等蛋白激酶，从而介导细胞的存活和生长等多种重要的生理功能。SGK3 与AKT 具有相似的底物特异性，因此SGK3 也调节与AKT 激酶类似的细胞过程，包括细胞增殖和存活。SGK3 可作为PI3K 的下游靶点被PDK1 磷酸化，并且可以通过在胞浆和胞核间穿梭来调控细胞的增殖、分化及凋亡［5，16］。鉴 于PI3K/PIP3/PDK1/SGK3 信 号 通 路在肿瘤中经常处于失调状态，以及这一通路在调控细胞生长、增殖和存活等过程中发挥的关键作用，使得SGK3 成为重要的研究因子。

hVPS34-SGK3 信号通路：BAGO 等［17］通过探索使癌细胞耐受PI3K 或AKT 抑制剂机制的研究时发现：在持续抑制Ⅰ类PI3K 或者缺乏AKT 活性的细胞中，SGK3 被hVps34 脂质激酶特异性激活，促使核内体膜产生PIP3，生成的PIP3 与SGK3 的PX 结合域结合，促使PDK1 被磷酸化后激活。当PI3K/AKT 信号通路被长期抑制时，SGK3 可以通过磷酸化结节硬化复合蛋白2 （tuberous sclerosis complex 2，TSC2） 来替代AKT 激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白C1 （mammalian target of rapamycin C1， mTORC1）。 TSC2 磷 酸 化 及 由 此 产 生 的SGK3 和mTORC1 激活可组成一个与Ⅰ类PI3K 及AKT 无关的hVPS34-SGK3 通路，此通路可导致化疗耐药性的发生。SGK3 已被认为可以独立于AKT在人类癌症中发挥关键作用，但是目前对其表达调控的了解不甚全面［18-19］。

2 SGK3 在恶性肿瘤中的作用

2.1 SGK3 在肝癌中的作用肝癌是导致肝硬化等多种慢性肝脏疾病患者死亡的主要原因。在肿瘤中存在一种增加肿瘤发生概率和增强肿瘤自我更新能力的细胞群体，称为肿瘤干细胞（cancer stem cell， CSCs），并且其对化疗药物具有高度的耐药性。肝癌复发和转移的主要原因是CSCs 的持续存在，虽然CSCs 可以在肝癌细胞中被识别，但由于其产生和扩增的具体调控机制尚不清楚，因此不能被有效地根除［20］。在肝癌中，SGK3 的扩增和过表达较AKT 的扩增和过表达更频繁，提示SGK3 在肝癌中可能具有更重要的意义。PI3K 通路被认为是肿瘤的标志，但是PI3K 通路靶向治疗在抗肿瘤实验中的测试结果并不令人满意，这与其下游因子SGK3 的 作 用 有 密 切 关 系［21］。已 有 研 究［22］表 明：SGK3 在激素的刺激下，会通过PI3K/PDK1 信号途径被激活，引起pH 值升高以及细胞周期蛋白B（Cyclin B） 和细胞周期依赖性蛋白激酶1（cyclin dependent kinase 1， CDK1）复合物被激活，进而使细胞恢复减数分裂。

研究［23］显示：SGK3 对肝癌细胞的侵袭潜能具有调节作用，其可以促进肝癌上皮细胞-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）并降低肝癌细胞中β-连环蛋白（β-catenin）的磷酸化依赖性降解。SGK3 在miR-155 的刺激下，靶向和抑制PI3K/AKT 信号途径的负调节因子PIK3R1（P85α） 的表达，进而消除EMT 对PI3K/AKT 信号的抑制作用。CAO 等［24］发现：SGK3 在肝癌发生过程中介导PIK3CA 螺旋域突变（激活PI3K 的α催化亚基突变）的信号转导。在缺乏AKT 活性的PIK3CA 突变的肝癌患者中，SGK3 作为主要的PDPK1 下游效应因子驱动肿瘤细胞生存。在此基础上，有研究［25-27］进一步探讨了SGK3 在CSCs 中的作用及其机制，发现SGK3 在CSCs 中被优先激活， 并通过抑制SGK3/糖原合成酶激酶-3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）/β-catenin信号通路介导的CSCs 中β-catenin 的降解，使βcatenin 累积，进而促进CSCs 的增殖。另外，用PI3K 抑制剂长期治疗肝癌可导致SGK3 的激活和肝肿瘤CSCs 的生长，而联合使用PIK3C3 和PI3K抑制剂可以最大程度地抑制小鼠肝肿瘤CSCs 增殖。此外，抑制hVps34 可阻断SGK3 活性，抑制肝肿瘤CSCs 增殖。因此，有效抑制SGK3 信号通路可能有助于清除肝脏CSCs。

综上所述，在肝肿瘤治疗中，延长Ⅰ类PI3K抑制可通过增强SGK3 依赖的β-catenin 的稳定进而促进肝肿瘤CSCs 增殖，而有效抑制SGK3 信号通路可能有助于消除肝肿瘤CSCs 并为PI3K 通路靶向肝癌治疗提供方向。另有研究［28］显示：miR-144-3p 可通过PI3K/SGK/mTOR 通路靶向调控SGK3 抑 制PI3K 下 游 信 号mTOR/VEGFR2 的 激活，进而抑制肝肿瘤生长和血管生成。这些发现初步揭示了SGK3 在肝癌中的作用，并为肝癌治疗提供新方向。

2.2 SGK3 在乳腺癌中的作用约70%的乳腺癌患 者 会 表 达 雌 激 素 受 体α （estrogen receptor α，ERα）， 芳 香 化 酶 抑 制 剂（aromatase inhibitors，AIs） 是临床中治疗ERα 阳性乳腺癌的一线药物。但许多患者在治疗过程中产生了AIs 的耐药性。研究［29］表明：SGK3 在乳腺癌中通过维持内质网稳态，从而调控ERα 信号通路，并驱动获得性AI 抵抗。 SGK3 通过替代丧失活性的AKT， 启动mTORC1 等信号恢复增殖通路，在介导乳腺癌细胞对Ⅰ类PI3K 或AKT 抑制剂的耐药中发挥关键作用。SGK 和AKT 异构体通过磷酸化位于RXRXX（T/S）底物识别基序列中的Ser/Thr 残基上大量重叠的底物来调节细胞进程［17］。另外，有研究［30］显示：在异种移植模型中，AKT 和SGK3 蛋白激酶抑制剂的联合作用比单独使用AKT 抑制剂可以更明显地抑制乳腺癌细胞扩增。上述实验结果支持了靶向SGK3 作为对抗肿瘤治疗中PI3K/AKT 抑制耐药的一种治疗策略的观点。研究［31］表明：在乳腺癌细胞中，过表达SGK3 可诱导糖原合酶激酶3（glycogen synthase kinase 3，GSK3）的磷酸化，增强凋亡和侵袭相关基因及蛋白，从而导致肿瘤的发生和侵袭。

WANG 等［32］利用MCF-7 乳腺癌细胞系模型证明SGK3 是雌二醇（estradiol， E2） 依赖基因，并且是ER 阳性乳腺癌细胞中雌激素或雄激素受体的转录靶点。为了进一步探讨ER 对SGK3 的调控，XU 等［33］检 测 了MCF-7 细 胞 中SGK3 mRNA 和 蛋白的表达，发现SGK3 可以正向调控ER 转录激活。其进一步利用Oncomine 数据库中乳腺癌微阵列研究的数据并结合临床中多例原发浸润性乳腺癌SGK3 的表达情况，发现SGK3 的表达与内质网状态显著相关。另有研究［34］显示：SGK3 作用于下游蛋白分子TSC2 进而激活mTORC1。SGK3 可能通过激活mTORC1 信号通路和增强Cap 依赖性转变来发挥其对乳腺癌细胞的促增殖作用。对SGK3在乳腺癌细胞中介导的信号通路进行更深入的研究，会更好地了解不同类型乳腺癌的复杂特性。

2.3 SGK3 在前列腺癌中的作用雄激素和PI3K信号的相互反馈调节在雄激素受体（androgen receptor， AR） 阳 性 前 列 腺 癌 （prostatic carcinoma，PCa）细胞增殖过程中起着至关重要的作用，但其作用机制尚未完全清楚。SGK3 是PI3K的下游激酶，雄激素治疗后其表达水平升高［35］。基于此，有研究［36］对SGK3 进行了更深入的探索，发现在SGK3 位点上有一个AR 结合区域，该区域使SGK3 启动子具有雄激素反应性，雄激素二氢睾酮（dihydrotestosterone， DHT） 通 过AR 上 调SGK3 的表达。在功能上，敲低SGK3 的表达会抑制G1至S 期PCa 细胞周期的进程，从而明显降低癌细胞的增殖。另外，SGK3 可以激活p70S6 激酶（p70S6K），促进Cyclin D1 水平的增加。此外，还发现雄激素/ AR 依赖性SGK3 的表达需要ER（ERα 和ERβ）。ER 的 缺 失 阻 断 了DHT 诱 导 的SGK3 的表达。综上所述，在雄激素所诱导的PCa细胞增殖过程中，SGK3 是AR 的直接靶点，其表达是由雄激素DHT 诱导的，并且提供了由AR/SGK3/p70S6K/Cyclin D1 通路介导PCa 细胞增殖的新机制。

PCa 早期主要受雄激素调控，因此雄激素剥夺治疗已成为临床常规治疗。然而，10%～20%的患者会产生激素治疗耐药，并进展为去势抵抗性前列腺 癌 （castration-resistant prostatic carcinoma，CRPC）。研究［37］表明：当AR 活性降低或不存在时，PI3K 信号足以维持CRPC 的生存。损耗PI3K的下游因子PDPK1 会减少SGK3 的磷酸化，但对AKT 的磷酸化无影响，即PDPK1 是通过SGK3 信号通路介导PCa 细胞的存活，而不依赖于AKT 信号转导。同时SGK3 可以替代AKT 激活mTORC1，而mTORC1 又与PCa 中的多西紫杉醇耐药有关，故SGK3 与PCa 激素治疗中发生的耐药现象有关［38］。然而，在前列腺淋巴结癌细胞中，SGK3 与AKT 是否以相同的机制来激活mTORC1/p70S6K信号尚不清楚［36］。

2.4 SGK3 在其他肿瘤中的作用SGK3 在肝细胞癌等各种癌症中异常活跃，特别是在含有PIK3CA突变的癌症中。并且已经证实PIK3CA 突变在人类多形性胶质母细胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM） 中 常 见［39］。LIU 等［40］发 现：在GBM 中miR-212-3p 表达明显下调，并与SGK3 呈负相关关系。miR-212-3p 可以直接与SGK3 的3′ UTR 结合，抑制其mRNA 和蛋白在GBM 细胞中的表达。沉默SGK3 或过表达miR-212-3p 均会降低GBM 细胞的活力，而过表达SGK3 可抑制miR-212-3p 诱导的GBM 细胞增殖。上述结果表明miR-212-3p 通过直接靶向SGK3 抑制GBM 细胞的增殖，为靶向miR-212-3p/SGK3 轴治疗GBM 提供了新思路。研究［41］发现：miR-212-3p/SGK3 轴在调节骨肉瘤（osteosarcoma， OS）细胞的迁移和侵袭中也发挥作用，下调SGK3会抑制OS细胞的生长。miR-212-3p的直接靶点长链非编码RNA （long non-coding RNA， LncRNA） 上的核仁小RNA 宿主基因5（small nucleolar RNA host gene 5，SNHG5） 可以调控OS 的增殖和克隆形成，其可能机制在于LncRNA SNHG5 可以黏附于miR-212-3p，进而抑制miR-212-3p/SGK3 通路的信号传导。敲除SGK3基因可通过调控EMT 过程来抑制OS 细胞的迁移和侵袭。

生物信息学分析以及相关实验研究［42］显示：SGK3 也 是miR-376a 的 直 接 靶 点。miR-376a 直 接与SGK3 上3′UTR 的结合位点结合，进而发挥其对肾癌细胞增殖、迁移和侵袭的抑制作用。研究［43］显 示：SGK3 基 因 上rs77572541、rs11994200 和rs781583303 个位点的单核苷酸多态性与鼻咽癌发生风险显著相关，且在鼻咽癌组织中呈高水平表达，证明SGK3 的高表达与罹患鼻咽癌的风险显著相关。

3 SGK3 抑制剂研究进展

由于AKT 与SGK3 的序列具有高度同源性，因此尚未研制出特异性的抑制剂。针对这一问题，MALIK 等［44］利用磷酸化蛋白组学筛选，鉴定出4 种SGK3 激酶特异性磷酸化核内体蛋白，即STX7 （Ser126） 和STX12 （Ser139）、 RFIP4（Ser527） 和WDR44 （Ser346）。其中，STX7 和STX12 为首个体内SGK3 选择性底物，在IGF1 刺激下，SGK3 通过PI3K 和Ⅲ类途径被激活，并磷酸化其选择性底物STX7 和STX12；而RFIP4 和WDR44 仅是被SGK3 优先磷酸化。由于上述蛋白的磷酸化位点上有n+1 个残基，不利于AKT 的磷酸化，导致其被AKT 磷酸化的效率低下，但可以被SGK3 高效磷酸化。未来对STX7/STX12 等SGK3 底物的磷酸化的进一步监测，有助于发现可以测定SGK3 活性的生物标志物，并且帮助识别SGK3 增殖驱动的肿瘤。推测受SGK3 增殖驱动的肿瘤会对AKT 抑制因子产生耐药性，可能是通过hVPS34-SGK3 信号通路发挥作用而导致，因此，采用以SGK3 为靶点的策略可以更好地对这类耐药肿瘤进行治疗。

4 小 结

SGK3 是细胞信号传导通路和细胞磷酸化级联反应的功能交汇点，广泛参与细胞增殖、存活和凋亡等多种基础细胞过程的信号传导。PI3K 信号通路在肿瘤中的重要作用已被广泛证实，然而SGK3会使抗癌治疗的患者对PI3K 通路介导的药物产生耐药性，阻碍癌症的治疗。SGK3 既可以依赖于PI3K 信号通路参与调控肿瘤的发生发展，又可以不依赖于AKT 导致肿瘤的增殖和恶性转化，但具体调控机制尚未明确。特别是考虑到SGK3 与AKT 在结构和底物上的高度相似性，使得SGK3可能为肿瘤的靶向治疗提供一种新途径。