吳曙輝，江孝清(綜述)，陳 翔※，龔 齊(審校)

(1.上海市寶山區(qū)中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院耳鼻咽喉科,上海 201900； 2.武漢大學(xué)中南醫(yī)院耳鼻咽喉科，武漢 430074)

BAG-1是由Takayama等[1]最早在哺乳動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)中篩選出的一種與凋亡相關(guān)的多功能蛋白。BAG-1在一些腫瘤如乳腺癌、胃癌、非小細(xì)胞肺癌、腎癌和前列腺癌等中存在過度表達(dá)，可能作為一個(gè)新的腫瘤標(biāo)志分子[2]。研究亦證實(shí)，BAG-1可通過其功能結(jié)構(gòu)域作用于相應(yīng)的細(xì)胞靶點(diǎn),從而抑制細(xì)胞凋亡、促進(jìn)細(xì)胞增殖、調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等[3]。本文對(duì)多功能蛋白BAG-1的結(jié)構(gòu)、功能及其在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)等研究進(jìn)展予以綜述。

1 BAG-1的結(jié)構(gòu)

人類BAG-1基因位于第9p12號(hào)染色體上，從BAG-1 mRNA交替編碼翻譯得到4個(gè)亞型，即p50(BAG-1L)，p46(BAG-1M)，p33(BAG-1S)和p29。BAG-1蛋白在結(jié)構(gòu)上有BAG區(qū)域、泛素樣區(qū)域、酸性氨基酸殘基重復(fù)序列和核定位信號(hào)(nuclear localization signals，NLS)。所有的BAG-1亞型包含一個(gè)位于C末端的BAG結(jié)構(gòu)域，其對(duì)BAG-1多種功能的調(diào)節(jié)有著關(guān)鍵的作用。剛開始研究發(fā)現(xiàn)，BAG-1蛋白C末端的保守區(qū)域是BAG的功能域。然而，使用X-射線晶體學(xué)、限制性蛋白水解和多維核磁共振深入研究，發(fā)現(xiàn)BAG功能域包括110～124個(gè)氨基酸和三個(gè)反向并聯(lián)構(gòu)成的螺旋束[4]。第1個(gè)和第2個(gè)螺旋(α1和α2)與絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶Raf-1相互作用；第2個(gè)和第3個(gè)螺旋(α2和α3)是BAG蛋白和熱激蛋白70(heat shock protein 70，Hsp70)/熱激同源蛋白70(heat shock cognate protein 70，Hsc70)及腫瘤壞死因子R1的ATP激酶域的作用位點(diǎn)。在BAG-1中,BAG功能域通過靜電反應(yīng)介導(dǎo)并在供給能量的情況下與ATP激酶功能域相結(jié)合。BAG-1的上述位點(diǎn)突變可極大地減少與Hsc70和ATP的結(jié)合[5]。BAG-1所有亞型都包含有相同的泛素樣區(qū)域，它的主要作用是使靶蛋白被蛋白酶和主體的非溶酶體蛋白水解復(fù)合物所降解，并且參與BAG-1抗凋亡作用。NLS僅存在于BAG-1L和BAG-1M氨基末端。不同亞型BAG-1的亞細(xì)胞定位主要是根據(jù)不同的NLS決定，其中BAG-1L因包含完整長(zhǎng)度的NLS，主要位于細(xì)胞核；而BAG-1M只包含少量的NLS，同時(shí)位于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核；較小的BAG-1S缺乏NLS，主要位于細(xì)胞質(zhì)；p29很少在人類細(xì)胞中表達(dá)。但這種定位分布是不固定的,在某些情況下，BAG-1M和BAG-1S都可以從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核。BAG-1蛋白還含有不同數(shù)量的酸性氨基酸殘基重復(fù)序列，其功能尚未完全明了，可能參與調(diào)節(jié)糖皮質(zhì)激素受體依賴的轉(zhuǎn)錄過程。

2 BAG-1的功能

BAG-1是一種多功能蛋白，它可與Hsp70、Hsc70、Bcl-2、p53和核激素受體、成視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤蛋白(retinoblastoma protein，Rb)等多種信號(hào)因子相互作用,對(duì)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲、療效評(píng)估和預(yù)后等方面具有重要的作用，并且決定了患者對(duì)癌癥治療的反應(yīng)性。

2.1Hsp70和Hsc70通路與腫瘤 BAG-1可與結(jié)合分子伴侶Hsp70/Hsc70相互作用，從而發(fā)揮其抑制細(xì)胞的應(yīng)激反應(yīng)、凋亡、增生和遷移等。最近的研究發(fā)現(xiàn)，不同BAG-1亞型調(diào)節(jié)Hsp70/Hsc70的功能也各不相同,BAG-1M阻滯Hsp70/Hsc70的多肽底物進(jìn)一步折疊，而BAG-1S增強(qiáng)其分子伴侶活性[6]。Hsp70/Hsc70的ATP酶結(jié)合域可以與BAG-1的BAG結(jié)構(gòu)域相結(jié)合，形成BAG-1-Hsc70復(fù)合體。BAG-1多種功能都依賴于Hsp70或Hsc70對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白和轉(zhuǎn)錄因子等的調(diào)節(jié)作用。

2.2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑與腫瘤 人類免疫和炎性反應(yīng)的一些基因表達(dá)是依賴細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路實(shí)現(xiàn)的，細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中具有重要的地位，尤其是它可以調(diào)控與細(xì)胞凋亡有關(guān)基因的表達(dá)，從而極大地增強(qiáng)了腫瘤細(xì)胞抗凋亡的能力。而BAG-1可調(diào)節(jié)一些信號(hào)分子的功能，其中Raf-1蛋白激酶是酪氨酸激酶相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的重要信號(hào)分子之一。BAG-1 C末端可介導(dǎo)與絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶Raf-1的相互作用，結(jié)合于Raf-1的催化活性區(qū)并使之活化，從而激活促分裂原活化蛋白激酶而引發(fā)絲裂原活化蛋白信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，該通路涉及多個(gè)激酶和轉(zhuǎn)錄因子家族，可通過蛋白磷酸化作用激活或失活，在促進(jìn)細(xì)胞增殖分化、抑制凋亡中起重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)，BAG-1基因表達(dá)水平的下調(diào)可導(dǎo)致海拉細(xì)胞對(duì)抗癌藥物產(chǎn)生耐藥性[7]。

2.3轉(zhuǎn)錄通路與腫瘤 BAG-1的另一個(gè)重要的功能是通過調(diào)節(jié)核激素受體影響腫瘤的形成，這些受體包括類固醇激素受體，如雄激素受體、糖皮質(zhì)激素受體和雌激素受體等，還包括維生素D3受體、維甲酸受體等。以N端七聯(lián)重復(fù)序列為靶點(diǎn)的抗激素藥物治療對(duì)于激素依賴性腫瘤有著非常重要的意義，BAG-1可以調(diào)節(jié)Hsc70/Hsp70與類固醇激素受體之間的相互影響。雌激素受體對(duì)前列腺癌的早期診斷具有重要價(jià)值。BAG-1可上調(diào)雌激素受體表達(dá)細(xì)胞對(duì)雄激素的敏感性和減少抗雄激素藥物的敏感性，這可能是前列腺癌患者對(duì)激素和抗雄激素治療耐藥的機(jī)制[8]。糖皮質(zhì)激素受體作為一簇重要的甾體激素受體，BAG-1L和BAG-1M可以通過結(jié)合糖皮質(zhì)激素受體，進(jìn)而抑制地塞米松誘導(dǎo)的糖皮質(zhì)激素受體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄激活。雌激素受體可調(diào)節(jié)激素依賴性乳腺癌細(xì)胞的存活和增殖反應(yīng)，Cutress等[9]發(fā)現(xiàn)，在體外或人類乳腺癌細(xì)胞中BAG-1L可增加雌激素依賴性癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄，是乳腺癌抗激素治療的作用靶點(diǎn)。有研究還發(fā)現(xiàn)，BAG-1L在類固醇激素依賴性組織中表達(dá)較多，如乳腺、卵巢、睪丸和前列腺[10]。

2.4凋亡途徑與腫瘤 BAG-1是一種可與各種細(xì)胞分子相互結(jié)合而抑制凋亡的抗凋亡蛋白。BAG-1與其他蛋白相互作用而抑制凋亡的機(jī)制已被廣泛研究。BAG-1通過多種途徑參與抗凋亡作用，BAG-1可與Bcl-2形成復(fù)合物,促進(jìn)其抗細(xì)胞凋亡的能力，還可上調(diào)Bcl-2的抗凋亡活性。BAG-1的表達(dá)下降可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤的發(fā)生，提高表達(dá)水平，但是，BAG-1表達(dá)上調(diào)可阻止不同因素(如：化療、放療、熱休克等)誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。Chen等[11]發(fā)現(xiàn)，在p50、p46和p33基因轉(zhuǎn)染細(xì)胞中Bcl-2蛋白表達(dá)顯著增加，而Bax、Bak、p53、Bcl-x(L)和多藥耐藥相關(guān)蛋白的表達(dá)基本不變。這表明，BAG-1的不同亞型具有不同的抗凋亡功能，其功能可能與增加Bcl-2蛋白表達(dá)有關(guān)。BAG-1可以通過結(jié)合細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)蛋白CADD34抑制它所介導(dǎo)的細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)，因此BAG-1的過表達(dá)可保護(hù)化療中的腫瘤細(xì)胞得以存活[12]。

2.5BAG-1與Rb蛋白 盡管Rb易患基因被報(bào)道在各種人類癌癥中失活，但Rb蛋白已被證明在結(jié)腸癌中高表達(dá)。BAG-1蛋白在結(jié)直腸癌中存在高表達(dá)，而Rb蛋白表達(dá)對(duì)結(jié)直腸腫瘤細(xì)胞的抗凋亡作用是至關(guān)重要的。進(jìn)一步的研究證明,BAG-1功能與促進(jìn)NF-κB生存信號(hào)通路的活性相聯(lián)系,可能在結(jié)腸癌發(fā)病中為BAG-1與NF-κB的結(jié)合有著潛在的重要作用[13]。BAG-1能通過增加核因子-κB的活性而促進(jìn)細(xì)胞生存,而BAG-1促進(jìn)核因子-κB活性被Rb蛋白表達(dá)顯著地抑制。因此，Rb蛋白可能通過調(diào)節(jié)BAG-1功能而促進(jìn)細(xì)胞存活。此外,最近研究發(fā)現(xiàn)BAG-1表達(dá)在預(yù)防C-myc(一種癌基因)誘導(dǎo)的凋亡中是關(guān)鍵的因素,進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)在結(jié)直腸致癌中BAG-1潛在的重要性[14]。

3 BAG-1與腫瘤

BAG-1在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題之一。它在各種腫瘤中存在過度表達(dá)和在各種不同的細(xì)胞類型中抑制細(xì)胞凋亡。一些惡性腫瘤的相關(guān)研究表明，BAG-1在早期診斷以及預(yù)后評(píng)估具有重要的意義。

3.1BAG-1的亞細(xì)胞分布與腫瘤 BAG-1在正常組織中幾乎不表達(dá)，而在乳腺癌、前列腺癌、甲狀腺癌、腎癌及非小細(xì)胞肺癌中都有陽性表達(dá)，提示BAG-1與多種腫瘤的發(fā)生及進(jìn)展有關(guān)[15-17]。尤其是最近的一些研究表明，腦膜瘤和胰腺癌等也存在陽性表達(dá)[18-19]。BAG-1基因的過表達(dá)可以促進(jìn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭心[瘤的形成。在不同腫瘤中的BAG-1不同亞型的亞細(xì)胞分布也一致。在人乳腺癌MCF7細(xì)胞株中，BAG-1L主要存在于細(xì)胞核內(nèi)，BAG-1S主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，而BAG-1M在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中均有存在。這在人前列腺癌267細(xì)胞株和海拉細(xì)胞株中均有相仿的發(fā)現(xiàn)。BAG-1在胃癌MKN74細(xì)胞株胃癌細(xì)胞株中過表達(dá)，主要定位于細(xì)胞角蛋白和肌動(dòng)蛋白絲，這也許和BAG-1基因增強(qiáng)細(xì)胞遷移性有關(guān)[20]。因此，BAG-1基因在亞細(xì)胞上的分布并不是固定的，而是可以變化的。結(jié)直腸癌的放射治療研究中發(fā)現(xiàn)，BAG-1可從細(xì)胞核遷移至細(xì)胞質(zhì)，這提示BAG-1定位受到能量的影響。

較多的研究認(rèn)為BAG-1在腫瘤細(xì)胞中的過度表達(dá)與臨床預(yù)后有關(guān)，但其亞細(xì)胞分布與腫瘤預(yù)后之間的關(guān)系尚存在不同的意見。有研究發(fā)現(xiàn)，在腫瘤細(xì)胞質(zhì)中高表達(dá)的BAG-1可以減少癌癥患者死亡風(fēng)險(xiǎn)，并且可以作為一個(gè)臨床預(yù)后良好的指標(biāo)[21]。然而Xie等[22]研究認(rèn)為，舌鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞質(zhì)中BAG-1過表達(dá)患者的生存期縮短。總之，BAG-1亞細(xì)胞分布與腫瘤之間的聯(lián)系有待更深入的研究。

3.2BAG-1在腫瘤中表達(dá)的研究 BAG-1在許多人腫瘤細(xì)胞中都明顯高于正常組織,且其表達(dá)與腫瘤的惡性轉(zhuǎn)歸密切相關(guān)[23-24]。BAG-1在不同腫瘤組織中的表達(dá)具有不同的意義。Townsend等[25]發(fā)現(xiàn)，92%乳腺癌組織中BAG-1基因免疫組織化學(xué)檢測(cè)為陽性,其中大部分呈細(xì)胞質(zhì)陽性,小部分細(xì)胞核陽性；組織學(xué)分級(jí)與核表達(dá)陽性呈負(fù)相關(guān),高分化的腫瘤細(xì)胞核表達(dá)減弱,但與細(xì)胞質(zhì)表達(dá)無相關(guān)性。

在既往的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)了BAG-1在喉癌組織中存在高表達(dá)，尤其是生存期<5年的喉癌患者BAG-1陽性表達(dá)率明顯高于5年生存者(生存期短的BAG-1陽性率高),提示BAG-1表達(dá)水平與喉癌的預(yù)后密切相關(guān)[26]。Shindoh等[27]發(fā)現(xiàn)，有轉(zhuǎn)移者BAG-1表達(dá)較無轉(zhuǎn)移者高，提示BAG-1表達(dá)分析可用于預(yù)測(cè)口腔鱗狀細(xì)胞癌是否有轉(zhuǎn)移的可能性。劉紅雨等[28]發(fā)現(xiàn)，在不伴有轉(zhuǎn)移的Ⅰ期肺癌患者中,BAG-1低表達(dá)組患者分別較高表達(dá)組生存期明顯延長(zhǎng)，提示BAG-1可用作預(yù)測(cè)肺癌患者預(yù)后和預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)移潛能的生物學(xué)指標(biāo)。有研究顯示，BAG-1在大腸腺瘤和癌組織中存在高表達(dá)[24]，楊光華等[29]發(fā)現(xiàn)BAG-1在有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的大腸癌組織中蛋白相對(duì)強(qiáng)度較高，而細(xì)胞核BAG-1高表達(dá)與腫瘤的不良預(yù)后和促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生存相關(guān)。

4 結(jié) 語

總之，近幾年腫瘤的發(fā)病率和病死率居高不下，細(xì)胞凋亡的抑制是腫瘤發(fā)生、發(fā)展的一個(gè)重要因素，而作為細(xì)胞凋亡的調(diào)控蛋白家族中的一個(gè)新成員，BAG-1的重要作用正在日益受到重視。BAG-1參與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程，有望作為癌癥早期診斷、判斷預(yù)后指標(biāo)和個(gè)體化治療以及靶向治療的靶分子。進(jìn)一步探索BAG-1在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中所起的重要作用及機(jī)制，必將為了解腫瘤的成因及探索腫瘤的治療方法起到積極的作用。

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