張坤，袁程，孫麗丹，許新華

(1.三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，湖北宜昌443000；2.三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北宜昌443000）

·綜述·

蛋白磷酸酶2A在腫瘤中的功能和作用

張坤1，2，袁程1，孫麗丹2，許新華1

(1.三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，湖北宜昌443000；2.三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，湖北宜昌443000）

在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中異常激活的級(jí)聯(lián)反應(yīng)可將正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為惡性細(xì)胞，并且賦予腫瘤細(xì)胞對(duì)治療產(chǎn)生抗性的存活特性。一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)涉及各種腫瘤，包括由絲氨酸/蘇氨酸激酶介導(dǎo)的那些，例如RAS，PI3K/AKT和PKC，并且在級(jí)聯(lián)反應(yīng)中，信號(hào)傳導(dǎo)是涉及“開(kāi)”和“關(guān)”的動(dòng)態(tài)過(guò)程。蛋白磷酸酶的失活，蛋白磷酸酶2A(PP2A）家族可以被看作是有缺陷的“關(guān)閉”開(kāi)關(guān)，使開(kāi)關(guān)卡在“開(kāi)”的位置導(dǎo)致存活和/或增殖途徑的信號(hào)持續(xù)傳導(dǎo)。本文將闡述PP2A作為腫瘤抑制劑在腫瘤細(xì)胞中的功能和作用。

蛋白磷酸酶2A；腫瘤；SET

蛋白磷酸酶2A(PP2A)是異源三聚體，由包含A和C亞基(負(fù)責(zé)脫磷酸化事件的酶的功能部分)的催化核心以及調(diào)節(jié)B亞基組成[1-3]。A亞基有兩種亞型(PPP2R1A akaAα和PPP2R1B akaAβ)，B亞基有四個(gè)調(diào)節(jié)亞基家族分別為B(B55；基因符號(hào)PPP2R2)、B' (B56；基因符號(hào)PPP2R5)、B''(PR72/130；基因符號(hào)PPP2R3)[4-6]，B'''(Striatins；基因符號(hào)STRN)[1，6]。每個(gè)PP2A亞基都位于人類(lèi)的單獨(dú)染色體上，A和C亞基同工型的蛋白質(zhì)序列＞80%是同源的，但每種同工型之間又存在明顯的差異[4-5]。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，PP2A亞型由控制著底物特異性和細(xì)胞定位的B調(diào)節(jié)亞基來(lái)進(jìn)行區(qū)別。

1 PP2A功能的調(diào)節(jié)

PP2A功能的調(diào)節(jié)十分復(fù)雜，涉及多種多樣的參與者，包括亞基，非PP2A細(xì)胞和病毒蛋白例如SET和SV40小T抗原、第二信使分子例如神經(jīng)酰胺的翻譯后修飾、基因調(diào)節(jié)劑例如微小RNA。并可以通過(guò)催化核心亞基的磷酸化，甲基化和其他修飾來(lái)影響B(tài)亞基的綁定親和力，從而調(diào)節(jié)PP2A功能[2-3]。B亞基的磷酸化可以影響PP2A亞型的亞細(xì)胞定位，影響與催化核心或非PP2A蛋白的締合，并且這些修飾可能影響PP2A亞型的底物選擇。絲氨酸378位磷酸化干擾B56家族與PP1的關(guān)聯(lián)[7]。PP1被假定為B56 PP2A蛋白磷酸酶，可以逆轉(zhuǎn)許多激酶引入的B56亞基中的多個(gè)磷酸化位點(diǎn)的磷酸化[7]，這種逆轉(zhuǎn)對(duì)于B56 PP2A異構(gòu)體在細(xì)胞周期中的作用十分重要。磷酸化的B56α重要針對(duì)BCL2磷酸酶的丙烯酸細(xì)胞凋亡[8]。當(dāng)B56α通過(guò)dsRNA依賴(lài)性蛋白激酶(PKR)在絲氨酸28位磷酸化時(shí)，B亞基從細(xì)胞核重新定位到線(xiàn)粒體并在絲氨酸70位上使BCL2脫磷酸化，從而降低了BCL2有效的抗凋亡功能[8]。Low等[9]發(fā)現(xiàn)，在酪氨酸289位的B56δ硝化導(dǎo)致在絲氨酸70位的BCL2的PP2A脫磷酸化。因此，細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)取決于具有合適的PP2A亞型的細(xì)胞，其具有所需的亞基修飾，從而調(diào)節(jié)對(duì)其細(xì)胞類(lèi)型必需的信號(hào)級(jí)聯(lián)。PP2A亞型化學(xué)計(jì)量學(xué)變化或亞基修飾的變化可誘導(dǎo)信號(hào)級(jí)聯(lián)的異常激活，其可促進(jìn)腫瘤發(fā)生或支持癌細(xì)胞中的藥物抗性。

2 PP2A和腫瘤發(fā)生

PP2A在腫瘤發(fā)生中的作用涉及影響PP2A的化學(xué)抑制劑包括岡田酸和病毒列如多瘤或SV40的細(xì)胞轉(zhuǎn)化。當(dāng)發(fā)現(xiàn)多瘤病毒對(duì)細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化涉及該酶時(shí)，PP2A被鑒定為腫瘤抑制劑[10]。猿猴病毒40(SV40)小T(ST)抗原和鼠多瘤病毒中間T(MT)抗原從PP2A催化核心置換B亞基，從而抑制功能。最近的研究表明MT可以綁定Yes-associated protein(YAP)，當(dāng)與PP2A復(fù)合時(shí)，轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子被去磷酸化[11]。此外，岡田酸類(lèi)的PP2A抑制劑被發(fā)現(xiàn)是致癌的[12-13]。雖然轉(zhuǎn)化的機(jī)制不清楚，但這些研究證實(shí)了腫瘤發(fā)生中的PP2A失調(diào)作用。Hahn實(shí)驗(yàn)室研究了PP2A如何促進(jìn)SV40介導(dǎo)的細(xì)胞轉(zhuǎn)化機(jī)制[11，14]。使用增加滴度的逆轉(zhuǎn)錄病毒shRNA在宿主HEK細(xì)胞中調(diào)節(jié)Aα亞基(PPP2R1A)的表達(dá)，以檢查該支架的貢獻(xiàn)亞基[14]。PP2AAβ參與AKT介導(dǎo)的細(xì)胞分化，因此包含PP2A亞型的Aβ的破壞也可證明致瘤性[15]。Aβ支架亞基也已顯示參與RAS GTP酶RalA的轉(zhuǎn)化功能的去磷酸化和失活。已經(jīng)證明RalA是RAS介導(dǎo)的細(xì)胞轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵組分并支持轉(zhuǎn)移[16]。肺癌和結(jié)腸癌中PPP2R1B突變的鑒定支持這種觀點(diǎn)[17]。這些發(fā)現(xiàn)揭示了在減少活性促進(jìn)轉(zhuǎn)化的細(xì)胞內(nèi)，需要適當(dāng)平衡的PP2A活性。

3 PP2A細(xì)胞抑制劑

細(xì)胞蛋白如PP2A的癌性抑制劑(CIP2A)和PP2A的抑制劑-2(I2PP2A，稱(chēng)為SET)正在成為癌細(xì)胞存活和耐藥中的關(guān)鍵參與者[18-19]。CIP2A結(jié)合PP2A，從而減少蛋白磷酸酶催化活性，盡管CIP2A如何實(shí)現(xiàn)這種抑制的確切機(jī)制尚不清楚[19]。CIP2A是致瘤性的，包括MYC作為靶標(biāo)的許多致癌基因[18-19]。Juntilla等[20]發(fā)現(xiàn)CIP2A轉(zhuǎn)化的小鼠胚胎成纖維細(xì)胞(包括突變型RAS V12)以及HEK-TERV細(xì)胞的過(guò)表達(dá)。CIP2A超表達(dá)的一個(gè)結(jié)果是MYC穩(wěn)定，這些結(jié)果表明CIP2A可以作為抑制PP2A以促進(jìn)細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化的手段。為了確定CIP2A過(guò)度表達(dá)在癌癥中的生理相關(guān)性，Juntilla等[20]調(diào)查了人類(lèi)頭頸部癌和結(jié)腸癌中PP2A抑制劑的表達(dá)，CIP2A基因和蛋白表達(dá)在兩種癌癥中顯著升高。隨后的研究表明CIP2A表達(dá)在許多癌癥中升高[19]。MYC介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄以及乳腺癌中的MYC擴(kuò)增與CIP2A高度相關(guān)，表明至少在該惡性腫瘤中CIP2A激活MYC致癌基因是重要的[21]。

4 PP2A在癌癥的突變

Calin等[22]在乳腺和黑色素瘤癌癥中PP2A突變的初始突變分析顯示，在支架A亞基α(PPP2R1A)和β (PPP2R1B)中均發(fā)生了突變，盡管其頻率很低。在該研究中，Aβ亞基主要是由于異常剪接導(dǎo)致的外顯子缺失，而Aα亞基突變通常是包括谷氨酸(E)64[22]的核苷酸的轉(zhuǎn)化。E64突變可以抑制潛在的PP2A腫瘤抑制活性，將PPP2R1A突變體E64D敲入小鼠，其與具有野生型Aα亞基表達(dá)的小鼠相比更傾向于發(fā)展相應(yīng)苯并芘的肺癌[23]。還發(fā)現(xiàn)Aα突變的頻率在膠質(zhì)瘤中較低，幾乎一半的膠質(zhì)瘤樣品的Aα蛋白表達(dá)水平比對(duì)應(yīng)細(xì)胞減少10倍[24]。與膠質(zhì)瘤不同，PPP2R1A突變?cè)谧訉m癌中相當(dāng)常見(jiàn)，對(duì)76個(gè)子宮漿液癌樣品的全外顯子測(cè)序和DNA拷貝數(shù)分析顯示，近20%的患者含有A支架亞基PPP2R1A的體細(xì)胞突變[25]。

基于在肺和結(jié)腸癌中鑒定的突變，顯示PPP2R1B突變具有各種效應(yīng)。值得注意的是，發(fā)現(xiàn)天冬氨酸(D)殘基540(D540G)處的一個(gè)Aβ突變相比野生型Aβ亞基更加緊密地結(jié)合催化亞基和B56B亞基[26]。這種PPP2R1B D540G突變傾斜B亞基從Aα向Aβ的結(jié)合，可能有利于腫瘤形成。

隨著許多主要醫(yī)療中心更廣泛的基因組測(cè)序策略，關(guān)于PP2AB亞基突變的報(bào)道正在增加。在衍生自實(shí)體瘤的細(xì)胞系中包括黑色素瘤、肺癌和胚胎瘤鑒定出了許多不同的B56γ(PPP2R5C)亞基突變[27]。許多突變影響B(tài)亞基結(jié)合催化核心的能力，更值得注意的是這些突變散布在整個(gè)PPP2R5C氨基酸序列(C39R、E164K、Q256R和L257R)[27]。A383G和F395C突變位于p53結(jié)合的B亞基區(qū)域，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)突變?cè)试SB亞基與催化核心締合，但是失去與p53底物的結(jié)合能力，導(dǎo)致喪失p53的磷酸化能力[27]。在前列腺癌中報(bào)道了B55α(PPP2R2A)基因的突變[28]。在智力殘疾的個(gè)人和過(guò)度生長(zhǎng)疾病的患者中也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)各種B56家族成員的突變[29-30]。

5 結(jié)論

腫瘤細(xì)胞所處的環(huán)境不同，PP2A亞型的作用也不同，可以作為腫瘤抑制劑或腫瘤啟動(dòng)子。雖然現(xiàn)階段人們對(duì)腫瘤的研究尚不足，但對(duì)PP2A亞型在腫瘤生物學(xué)中的作用的研究正在逐日增加。更好地了解在細(xì)胞周期，細(xì)胞生長(zhǎng)，細(xì)胞存活中的PP2A調(diào)節(jié)機(jī)制，能使我們更好地了解這些酶在腫瘤發(fā)生、腫瘤的免疫監(jiān)視及免疫逃逸中的重要作用。

[1]Haesen D,Sents W,Lemaire K,et al.The basic biology of PP2A in hematologic cells and malignancies[J].Frontiers in Oncology,2014, 4：347-347.

[2]Janssens V,Longin S,Goris J.PP2A holoenzyme assembly：in cauda venenum(the sting is in the tail)[J].Trends in Biochemical Sciences, 2008,33(3)：113-121.

[3]Janssens V,Rebollo A.The role and therapeutic potential of Ser/Thr phosphatase PP2A in apoptotic signalling networks in human cancer cells[J].Current Molecular Medicine,2012,12(3)：268-287.

[4]Stone SR,Hofsteenge J,Hemmings BA.Molecular cloning of cDNAs encoding two isoforms of the catalytic subunit of protein phosphatase 2A[J].Biochemistry,1987,26(23)：7215-7220.

[5]Hemmings BA,Adamspearson C,Maurer F,et al.Alpha.-And.beta.-forms of the 65-kDa subunit of protein phosphatase 2A have a similar 39 amino acid repeating structure[J].Biochemistry,1990,29 (13)：3166-3173.

[6]Hwang J,Pallas DC.STRIPAK complexes：Structure,biological function,and involvement in human diseases[J].International Journal of Biochemistry&Cell Biology,2014,47(1)：118-148.

[7]Grallert A,Boke E,Hagting A,et al.A PP1/PP2A phosphatase relay controls mitotic progression[J].Nature,2015,517(7532)：94-98.

[8]Ruvolo VR,Kurinna SM,Karanjeet KB,et al.PKR regulates B56(alpha)-mediated BCL2 phosphatase activity in acute lymphoblastic leukemia-derived REH cells[J].Journal of Biological Chemistry,2008, 283(51)：35474-35485.

[9]Low IC,Loh T,Huang Y,Virshup DM,&Pervaiz S.Ser70 phosphorylation of Bcl-2 by selective tyrosine nitration of PP2A-B56δ stabilizes its antiapoptotic activity[J].Blood,2014,124(14)：2223-2234.

[10]Westermarck J,Hahn WC.Multiple pathways regulated by the tumor suppressor PP2A in transformation[J].Trends in Molecular Medicine,2008,14(4)：152-160.

[11]Hwang JH,Fernando ATP,Faure N,et al.Correction for Hwang et al. Polyomavirus small t antigen interacts with Yes-associated protein to regulate cell survival and differentiation[J].Journal of Virology, 2014,88(20)：12055-12064.

[12]Fujiki H,Suganuma M.Tumor promotion by inhibitors of protein phosphatases 1 and 2A：the okadaic acid class of compounds[J].Advances in Cancer Research,1993,61(61)：143-194.

[13]Fujiki H,Sueoka E,Suganuma M.Tumor promoters：from chemicals to inflammatory proteins[J].Journal of Cancer Research and Clinical Oncology,2013,139(10)：1603-1614.

[14]Chen W,Arroyo JD,Timmons JC,et al.Cancer-associated PP2AAalpha subunits induce functional haploinsufficiency and tumorigenicity [J].Cancer Research,2005,65(18)：8183-8192.

[15]Hwang JH,Jiang T,Kulkarni S,et al.Protein phosphatase 2A isoforms utilizing Aβscaffolds regulate differentiation through control of Akt protein[J].Journal of Biological Chemistry,2013,288(44)：32064-32073.

[16]Shirakawa R,Horiuchi H.featured：,Ral GTPases：crucial mediators of exocytosis and tumourigenesis[J].The Journal of Biochemistry, 2015,157(5)：285-299.

[17]Wang SS,Esplin ED,Li JL,et al.Alterations of the PPP2R1B Gene in Human Lung and Colon Cancer[J].Science,1998,282(282)：284-287.

[18]Perrotti D,Neviani P.ReSETting PP2A tumour suppressor activity in blast crisis and imatinib-resistant chronic myelogenous leukaemia [J].British Journal of Cancer,2006,95(7)：775-781.

[19]Khanna A,Pimanda JE,Westermarck J.Cancerous inhibitor of protein phosphatase 2A,an emerging human oncoprotein and a potential cancer therapy target[J].Cancer Research,2013,73(22)：6548-6553.

[20]Junttila MR,Puustinen P,Niemel? M,et al.CIP2A inhibits PP2A in human malignancies[J].Cell,2007,130(1)：51-62.

[21]Niemel? M,Kauko O,Sihto H,et al.CIP2A signature reveals the MYC dependency of CIP2A-regulated phenotypes and its clinical association with breast cancer subtypes[J].Oncogene,2012,31(39)：4266-4278.

[22]Calin GA,Di IM,Caprini E,et al.Low frequency of alterations of the alpha(PPP2R1A)and beta(PPP2R1B)isoforms of the subunit A of the serine-threonine phosphatase 2A in human neoplasms[J].Oncogene,2000,19(9)：1191-1195.

[23]Ruediger R,Ruiz J,Walter G.Human cancer-associated mutations in the Aαsubunit of protein phosphatase 2A increase lung cancer incidence in Aαknock-in and knockout mice[J].Molecular&Cellular Biology,2011,31(18)：3832-3844.

[24]Colella S,Ohgaki H,Ruediger R,et al.Reduced expression of the Aalpha subunit of protein phosphatase 2A in human gliomas in the absence of mutations in the Aalpha and Abeta subunit genes[J].International Journal of Cancer Journal International Du Cancer,2001,93 (6)：798-804.

[25]Kuhn E,Wu RC,Guan B,et al.Identification of molecular pathway aberrations in uterine serous carcinoma by genome-wide analyses[J]. JNCI：Journal of the National Cancer Institute,2012,104(19)：1503-1513.

[26]Ruediger R,Pham HT,Walter G.Alterations in protein phosphatase 2A subunit interaction in human carcinomas of the lung and colon with mutations in the A beta subunit gene[J].Oncogene,2001,20 (15)：1892-1899.

[27]Nobumori Y,Shouse GP,Wu Y,et al.B56γ tumor-associated mutations provide new mechanisms for B56γ-PP2A tumor suppressor activity[J].Molecular Cancer Research Mcr,2013,11(9)：995-1003.

[28]Cheng Y,Liu W,Kim S T,et al.Evaluation of PPP2R2A as a prostate cancer susceptibility gene：comprehensive germline and somatic study[J].Cancer Genetics,2011,204(7)：375-381.

[29]Houge G,Haesen D,Vissers L E,et al.B56δ-related protein phosphatase 2A dysfunction identified in patients with intellectual disability. [J].Journal of Clinical Investigation,2015,125(8)：3051-3062.

[30]Shu S,Lin CY,He HH,et al.Response and resistance to BET bromodomain inhibitors in triple-negative breast cancer[J].Nature,2016, 529(7586)：413-417.

R730.2

A

1003—6350(2017）14—2321—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2017.14.026

2016-12-30)

國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào)：21502104)；湖北省自然科學(xué)基金(編號(hào)：2011CDB330、2014CFB312)；湖北省衛(wèi)生廳科研項(xiàng)目(編號(hào)：JX4B52)

許新華。E-mail：xuxinhua@medmail.com.cn