DAPK与癌症发生关系的研究

吴淋娜

（福建师范大学生命科学学院，福建 福州 350117）

1 背景

癌症是21世纪最难攻克的难题之一，预计在未来一段时间内依然保持这样的趋势。一项针对全球人口特征的研究表明，预计到2025年，每年将有超过2000万的新增病例。目前，尚无针对恶性肿瘤的特效药，早发现早预防对于降低医疗成本及提高治愈率具有重要意义。在2002年，Schiller等人利用化疗与药物相结合的手段对晚期非小细胞肺癌（NSCLC）患者的治疗几乎已经达到了癌症治疗的顶峰。因此，开发更有效、更具有靶向性的癌症治疗药物已成为现阶段癌症攻克的研究热点。一方面，DAPK广泛地参与包括膀胱癌、结直肠癌、肝癌等的发病过程，并在其中常常呈缺失状态[1]。另一方面，DAPK的表达量的变化及其与其他因子的相互作用与癌症的转移及预后存在紧密的联系，这都体现了其作为抑癌因子的潜在作用。研究DAPK与癌症的形成和发展的相互关系为实现肿瘤的靶向治疗提供了更多的可能性。

2 DAPK 家族

继1995年来，以色列Weizmann科学院研究员Kimchi及同事在扫描启动细胞凋亡的基因和抑制基因时发现死亡相关蛋白激酶（death associated protein kinase，DAPK）以来，关于DAPK的研究就逐步开始了。死亡相关蛋白激酶（DAPK）是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族的一员，其基本功能是参与细胞骨架重组和诱导细胞凋亡。编码DAPK激酶的基因最初被功能性克隆手段所分离，作为被干扰素-γ诱导的细胞凋亡的正调节因子被人熟知[2]。DAPKS由5个成员组成(DAPK1、DAPK2、DAPK3、DRAK1和DRAK2)。

DAPK1 是一个160 kda的细胞骨架相关的蛋白激酶，由1430个残基组成，属于钙/钙调素(Ca+2/CaM)调控的STKS超家族。它调控细胞凋亡、自噬，参与阿尔茨海默病的发病机制，也作为肿瘤抑制因子，抑制癌症的转移。

DAPK2 的蛋白分子量比DAPK1小，可通过其激酶结构域参与氧化应激调节来影响癌症的形成，在胰腺癌、结肠癌、甲状腺嗜酸性细胞癌中通常呈过表达状态。有研究表明，在U2OS骨肉瘤和A549肺癌细胞中敲除DAPK2，可导致线粒体超氧化物水平升高，导致线粒体膜自发去极化，从而增加氧化应激[3]。

DAPK3 是一个52.5 kda的丝氨酸/苏氨酸核蛋白激酶，由454个氨基酸组成，它主要通过控制细胞凋亡途径来增强细胞死亡[4]。DAPK3的突变或缺失能促进肿瘤的形成，在肺癌模型中过表达DAPK3能提高对化学药物的敏感性[5]。研究表明，DAPK3的激活剂与AKT抑制剂的联合使用，会产生协同作用来抑制前列腺癌细胞的生长[5]。总之，DAPK的三个主要成员(DAPK1、DAPK2、DAPK3)通过其结构域差异性在癌症的发生中发挥着各自的作用。

3 DAPK 与癌症发生的相关性

3.1 DAPK 参与细胞的自噬、凋亡与癌症的相关性

自噬与凋亡，是细胞实现自我更新的重要生命活动。二者在细胞中发挥的作用关系主要分为两种：一是自噬和凋亡协同诱导细胞死亡；二是自噬过程破坏凋亡过程，促进细胞存活。自噬的基本过程是对细胞器、细胞质蛋白进行吞噬和降解来实现正常的物质转换和内环境稳定，对于正常机体而言，自噬能使细胞实现正常的生命活动过程，使其免受癌变。然而，这种机制也被癌细胞所利用。在一些癌症治疗后期，自噬为癌细胞所形成的“保护机制”，大大提高了药物的耐药性[6]。研究表明，自噬可阻止顺铂药物诱导的癌细胞凋亡，并在涎腺腺样囊性癌SACC（salivary adenoid cystic carcinoma）高转移细胞系中发挥促生存作用[7]。DAPK通过破坏自噬过程中的Beclin-1/BCL-2复合体的形成，促进自噬的发生，并对细胞最终走向自噬还是凋亡起着关键作用[8,9]。如何通过DAPK来调节细胞的自噬与凋亡的平衡，成为近年来研究的热点问题。

3.2 DAPK 的异常甲基化与癌症的相关性

DNA 甲基化作为调控表观遗传、基因沉默以及染色质结构和功能修饰的最为重要的机制被人所熟知，其在哺乳动物DNA表观遗传学变化研究最为深入[10]，人们关于DAPK甲基化在癌症中发挥的作用研究也尤为深入。DAPK的甲基化异常成为包括乳腺癌、肝癌、食道癌等恶性肿瘤发生的信号，它能引起DAPK的表达缺失，促进肿瘤的耐药性加强以及肿瘤预后变差。DAPK1在CpG岛被甲基化，常作为癌症检测与治疗的生物标志物。研究表明，胃癌患者的肿瘤组织中p16和外周血浆中的DAPK呈异常甲基化，可为胃癌患者的筛选提供可能[11]。不仅如此，DAPK甲基化水平也与癌变过程密切相关，有研究[12]报道通过降低DAPK的甲基化水平，来恢复DAPK1的抗肿瘤功能抑制肿瘤的发生，即借助甲基化可逆的性质，然后通过一些外界手段使DNA脱甲基化和沉默基因再活化，这成为了癌症治疗的新思路。

3.3 DAPK 及转录调节因子与癌症的相关性

调节DAPK活性的因子有正向调节因子和负向调节因子。常见的经典的正调节因子有P53位点调控因子、C/EBP-β、SMAD等。DAPK的过表达可上调p53的表达[13]，它包括通过诱导p19ARF使MDM2失活以稳定和激活p53，通过使整合蛋白失活来导致FAK 失活和p53上调等多种途径[14,15]。C/EBP-β主要通过启动子-近端CRE/ atf结合位点和远端CBS位点调控DAPK的形成[16]，其中转录介质（med1）、IFN-γ诱导蛋白也在其中发挥了不可替代的作用[17]。Smad参与TGF-β对DAPK的调控过程，由转录因子Smad介导的TGF-β治疗后的Hep3B肝细胞癌细胞中DAPK蛋白水平大量增加[18]。

常见的负向调节因子有STAT3、Flt3ITD/p52NFkB和一些miRNA[19]。DAPK的提高可抑制IL-6/STAT3介导的促炎信号通路来抑制包括溃疡性结肠炎及溃疡性结肠炎等炎症的发生[1]。在酪氨酸激酶(Flt3)内部串联重复序列(ITD)中，p52NF-KB与DAPK相互结合，吸引HDAC的转录阻遏物，使DAPK的表达得以抑制[20]。在结直肠癌研究中证实[21]一些小非编码RNA如miR-103和miR-107等可通过靶向DAPK的30-UTR抑制其表达。

4 DAPK 与口腔癌的发生

头颈癌作为世界上的第五大癌症，其中口腔癌占96%。口腔癌中鳞状细胞癌（Oral squamous cell carcinoma，OSCC）的占比最大。在印度、巴基斯坦和孟加拉国等国家口腔癌的发病率很高，这使患者通常面临费用高昂、组织破坏性强和淋巴结转移率高等术后风险，其治疗手段主要包括手术切除、放射治疗以及顺铂、紫杉醇等药物的辅助治疗[22,23]，目前尚无针对OSCC患者的特效药。

与其他肿瘤的形成相同，DAPK启动子发生甲基化引发基因沉默，进而促使细胞凋亡水平降低，成为引发口腔癌的重要原因。其启动子区CpG岛的超甲基化也作为细胞保护分子失活的表观遗传学标记[24]。Suzana Dvojakovska等人在对一批OSCC的临床样本检测结果的研究情况表明，与正常组织相比，口腔癌患者的DAPK甲基化占比高达75%，它几乎可以作为OSCC患者的诊断标记物[25]。此外，在对47例OSCC患者p16、DAPK、RASSF1A、APC等高甲基化分析的实验结果表明，DAPK启动子高甲基化可作为生存率的预后参数[26]。OSCC组织中，凋亡相关基因Apaf-1基因和DAPK基因启动子区的甲基化可导致其表达降低，进而促使细胞的凋亡水平降低，增殖能力增强，最终导致肿瘤的发生[27]。

有研究利用Q-MSP技术对于OSCC患者的唾液进行检测，发现与单一标记物相比，CCNA1、DAPK、DCC和TIMP3组合的高甲基化，使结果的敏感性和特异性达到92.5%。DAPK高甲基化组合有望成为鉴别OSCC患者的生物标志物，这对实现OSCC患者的早发现，早治疗具有重要意义[25]。

5 展望

DAPK 通过参与细胞的凋亡、自噬、细胞骨架形成等多个层面影响癌症的发生，其甲基化水平，转录、翻译后的调节也严重影响癌症的进行。针对不同肿瘤类型中携带特定基因组异常的子集进行个性化治疗以及对肿瘤微环境的研究是现阶段癌症研究的首要方向。

关于DAPK与口腔癌的形成的关系还需要建立在DAPK与许多癌症发展的基础上进行，DAPK的甲基化水平以及在口腔癌发生早期的低表达水平很可能可作为口腔癌的生物标志。研究包括诸如结合细胞周期蛋白P15、P16、RASSF1A以及DAPK在内的机制，结合患者如吸烟、饮酒等不良生活习惯以及其它身体指标是攻克口腔早期诊断的基本思路。当然，DAPK只是参与到细胞生命活动的角色之一，真正加深对细胞生命活动的理解和认识，加大包括诸如CRISPR-Cas9等技术的开发，将DAPK放入到肿瘤发展的整体环境中去考虑，我们才能为突破临床治疗做出有效的贡献，离癌症治愈再走近一步。