GOLPH3 在恶性肿瘤发生发展及耐药机制中的作用

蔡静怡，余忠华，王镇南，黄海丽（.广东医科大学，广东湛江 5403；.广东医科大学附属医院，广东湛江 5400）

高尔基体磷蛋白3（GOLPH3）是定位于反式高尔基体上的癌基因，其表达的产物是一种高度保守的蛋白质，可参与对内质网输出蛋白的分选和修饰，以及高尔基体蛋白的运输和细胞信号转导[1]。GOLPH3 通过与磷脂酰肌醇4-磷酸相互作用，在高尔基体带状结构维持、囊泡运输和高尔基体糖基化过程中起重要作用[2-3]。GOLPH3 已被证实是致癌基因，在多种实体肿瘤如黑色素瘤、肺癌、乳腺癌、胶质瘤和结直肠癌中扩增[4]。GOLPH3 的表达与各种恶性肿瘤发生发展密切相关，本文就GOLPH3 与恶性肿瘤的发生发展及耐药作用机制中的研究现状作一综述。

1 GOLPH3 是癌基因

GOLPH3 是致癌基因，在多种癌症中过表达，研究发现GOLPH3 在多种实体瘤中的扩增频率很高，包括胃癌、乳腺癌、胰腺癌、前列腺癌、子宫内膜癌和结肠癌等[5-10]。GOLPH3 的过表达可以与TERT 永生化人黑色素细胞中的B-RAF（V600E）结合在半固体培养基中生长，并与Ink4a/Arf 缺陷的原代小鼠胚胎成纤维细胞中的HRAS（G12V）结合导致病灶形成，GOLPH3 的过表达显著增加了WM239A 黑色素瘤、A549 肺腺癌和1205LU 黑色素瘤细胞系的小鼠异种移植肿瘤生长[2]。研究发现GOLPH3 的过表达与患者的预后不良相关，在MDAMB-231 和MCF7 乳腺癌细胞系以及U251 和U87 胶质母细胞瘤细胞系[11]中发现了GOLPH3 过表达。miR-126 的异常表达与食管鳞状细胞癌增殖、迁移和侵袭的增加有关，其方式取决于miRNA 提高GOLPH3 表达的能力。综上，这些都证实GOLPH3 是真正的癌基因。

2 GOLPH3 在恶性肿瘤的作用机制

2.1 GOLPH3 与相关调控因子

miRNAs 是一类重要的长度约22 个核苷酸的内源性非编码小RNA，参与调控细胞增殖、转移、凋亡和血管生成。最近研究表明，miRNAs 的异常表达与肿瘤的发生有关，miRNAs 在肿瘤的发生和发展中起着至关重要的作用[12]。miRNAs 主要通过负向调控GOLPH3 的3'UTR 来调节肿瘤细胞的增殖和侵袭，miR-126、miR-590-3p、miR-134、MiR-3150b、miR-186[13-18]等可靶向调节GOLPH3 抑制肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。相反，E2F 转录因子是细胞周期G1 到S进程的关键调节因子，游离E2F 能够诱导DNA 复制和细胞周期进程所必需的基因表达[19]。而E2F 家族与癌症的发生发展紧密相关，研究发现GOLPH3 的表达是通过其启动子中存在的E2F 基序受E2F 因子调控的，GOLPH3 启动子含有两个可能的E2F 基序，E2F 对GOLPH3 表达的调控是通过这两个E2F 位点介导的，E2F 可通过正向调控GOLPH3 调节肿瘤细胞的增殖和侵袭[19]。因此，进一步探索GOLPH3 的调控机制，有助于发现新的恶性肿瘤的治疗策略。

2.2 GOLPH3 与DNA 损伤反应

DNA 损伤反应中的错误会导致基因组不稳定，它可以促进癌症的发生发展[20]。许多研究表明GOLPH3是维持基因组稳定性所必需的，而GOLPH3 主要是依赖PI4P 定位于高尔基体，是维持高尔基结构所必需的一种蛋白[1]。研究发现GOLPH3 与肌球蛋18A（MYO18A）结合，MYO18A 是另一种维持高尔基条带形态所需的蛋白质，而MYO18A 又与F-肌动蛋白结合[3]。复合体GOLPH3-MYO18A 被认为是连接反式高尔基体PI4P 富含结构域和肌动蛋白细胞骨架的桥梁，从而产生维持高尔基体形态和囊泡从高尔基体到质膜（PM）运输所需的张力[2]。下调GOLPH3 会导致高尔基带压紧，但GOLPH3 过表达，高尔基延伸就会分裂。高尔基细胞碎裂发生在细胞周期的G2 期。高尔基细胞碎片的增加与癌细胞的增加有关。高尔基体的变化主要取决于GOLPH3-MYO18A-F-肌动蛋白通路和 DNA 损伤蛋白激酶（DNAPK），即GOLPH3 在 TQ 基序中被 Thr143 和 Thr148 上的 DNAPK 磷酸化，反过来，GOLPH3 的磷酸化导致 GOLPH3 和 MYO18A 之间的相互作用增强，从而促进高尔基体扩散[3]。研究表明，DNA-PK/GOLPH3/MYO18A 通路是DNA 损伤后癌细胞存活所必需的，表明高尔基体碎裂可能有助于肿瘤的发展和维持[21]。GOLPH3 参与胞质分裂与癌症生物学高度相关，因为胞质分裂失败会导致四倍体，从而促进肿瘤的发生和染色体不稳定，加速癌症的异质性和进化，增加对药物治疗的耐药性，并与结肠癌患者的不良预后相关[22]。此外，通过胞质分裂失败导致多倍体可以提供一种选择性阻断癌细胞分裂的有效策略[23]。因此，深入分析GOLPH3 在胞质分裂中的功能和调控，可能会为治疗GOLPH3 过表达的癌症开辟新的途径。综上，说明了高尔基形态在癌症细胞生物学领域的重要性。然而，高尔基片段是细胞转化的驱动事件还是癌症进展引起的下游效应，目前尚不清楚[24]。

2.3 GOLPH3 与内吞调节

有缺陷的内吞作用可能通过生长因子受体和/或细胞粘附复合物的缺陷运输和循环导致癌症疾病，囊泡运输成分的异常表达参与了癌症的发生。GOLPH3主要富集在反式高尔基网络（TGN）中，与高尔基体的联系是高度动态的[25]。与其他高尔基蛋白类似，GOLPH3 依赖于GTP 定位到高尔基膜上，且通过使用不可水解的类似物隔离到囊泡中[25]。GFP 标记的GOLPH3 在高尔基体出的小管泡结构、内小体和质膜上均可见，提示GOLPH3 可能参与了几个囊泡运输步骤[25]。GOLPH3 蛋白与Vps35 蛋白相互作用，Vps35蛋白是逆转录酶的一个组成部分，是一种核内体复合物，协调了多个囊泡运输路线，包括核内体和反式高尔基网络之间的运输，以及核内体到质膜的运输。通过控制其分选受体的循环，果蝇需要一种逆转录酶来正常分泌Wnt 形态因子[2]。有研究发现，果蝇Vps35 在血细胞中的缺失会损害几种跨膜蛋白的内吞作用，导致表皮生长因子受体（EGFR）和血小板源性生长因子的质膜定位增强，并相应增加下游信号[2]。因此，GOLPH3 可能会影响包括受体酪氨酸激酶在内的细胞表面受体的逆转录酶介导的循环，导致下游信号延长，从而影响与癌症相关的活性。

2.4 GOLPH3 与糖基化

高尔基体的主要功能涉及糖基化蛋白质和脂质分子的加工和运输。研究发现 GOLPH3 的酵母同源物VPS74 与蛋白糖基转移酶的细胞溶质暴露的N 端尾部相互作用，从而将酶锚定在高尔基体并调节糖蛋白加工[26]。VPS74 的缺失导致液泡蛋白酶的运输和分泌缺陷，此外，当 VPS74 中的突变与GET1/GET2 和RIC1/YPT6（蛋白质转运复合物的所有成分）中的突变结合时，会导致合成生长缺陷[2]。GOLPH3 通过影响癌症相关糖蛋白的糖基化来促进细胞转化，在蛋白质糖基转移酶的反式高尔基体运输中起着重要作用。Isaji 等[27]发现GOLPH3 敲低影响整合素介导的细胞迁移，这与N-聚糖的唾液酸化缺陷有关，尤其是β1-整合素上的α2，6-唾液酸化，他们证明GOLPH3 与HeLa细胞中的α2，6-唾液酸转移酶-I（ST6GAL1）相关，并且ST6GAL1 的表达挽救了GOLPH3 敲低细胞中整合素依赖性细胞迁移和细胞信号传导缺陷。Eckert等[28]发现GOLPH3 在ST6GAL1 空间调节中的作用，GOLPH3 蛋白直接与核心2N-乙酰氨基葡萄糖转移酶（C2GnT）和ST6GAL1 相互作用，并指导这些酶掺入COPI 包被的囊泡中，而半乳糖基转移酶（一种不与GOLPH3 结合的酶）不会整合到COPI 囊泡中，并且其高尔基体定位不依赖GOLPH3。有研究表明β1-整联蛋白的α2-6 唾液酸化增加会影响肿瘤细胞的粘附和迁移能力，并可能促进结肠肿瘤进展[29]。总的来说，这些发现表明GOLPH3 依赖性糖基化缺陷与肿瘤进展之间存在很强的相关性。

3 GOLPH3 与肿瘤耐药性

有研究表明约90% 的恶性肿瘤患者由于对化疗药物的敏感性逐渐降低或连续使用产生耐药性而死亡，导致治疗无效[30-31]。因此，研究恶性肿瘤的耐药机制，寻找有效的治疗方法提高药物敏感性，对于延长恶性肿瘤患者的生存时间具有重要意义。近年来，GOLPH3 已被证实可引起多种肿瘤的化疗耐药[32-33]。Niu 等[34]研究发现GOLPH3 可降低SKOV3 卵巢癌细胞对顺铂的应答，促进细胞存活。GOLPH3 过表达影响顺铂对HT29 结肠癌细胞的治疗效果，敲低GOLPH3可提高HT29 结肠癌细胞对顺铂的敏感性[35]。Wang等[36]发现，敲低GOLPH3 亦可提高HT29 结肠癌细胞对5-FU 的敏感性。研究显示，微小RNA（miRNA）是基因表达的转录后调节因子并且与多药抗性相关[34]。据报道，在接受吉西他滨与顺铂标准联合化疗的尿路上皮性膀胱癌（UBC）患者中，miR-34a/GOLPH3轴与临床预后及复发密切相关，结果表明，miR34a/ GOLPH3 轴在涉及UBC 耐药性和复发的肿瘤干细胞（CSC）中发挥关键作用[37]。Peng 等[38]发现miR-299-5p 敲低可通过抑制细胞增殖和侵袭并促进细胞凋亡来增强胶质母细胞瘤（GBM）细胞在体外和体内对替莫唑胺（TMZ）的敏感性。此外，发现 GOLPH3 是miR-299-5p 的靶基因，GOLPH3 在miR-299-5p 调节下调节MAPK/ERK 轴增加胶质母细胞瘤细胞对替莫唑胺敏感性。Niu 等[34]研究发现GOLPH3 是miR-509-3p 的靶基因，而miR-509-3p 可通过调控GOLPH3 增强卵巢癌中铂类药物的敏感性。因此，GOLPH3 可能成为恶性肿瘤耐药的新靶点。

4 小结与展望

GOLPH3 与肿瘤之间的关系密切，在多种实体瘤的发生发展中发挥重要的作用。目前对GOLPH3 在恶性肿瘤发生发展的分子机制与耐药性方面的研究已经取得一定的进展，但GOLPH3 在恶性肿瘤的信号通路仍未明确，GOLPH3 的过度表达是否是预测对特定疗法的反应性的有用标志物，以及GOLPH3 通路的抑制是否会加强标准疗法以提供治疗益处等方面仍有很大的探索前景，仍需要更多的研究得到证实。相信通过不断地研究GOLPH3 在肿瘤的发生发展及其恶性肿瘤的形成过程中作用将得到不断地揭示，同时其在肿瘤的诊断、治疗方面的作用也将会得到一个质的飞越。