高尔基体磷蛋白3在肿瘤中的表达及作用

　　高尔基体磷蛋白3(Golgiphosphoprotein3，GOLPH3)是一种相对分子质量约30000、定位于细胞质中的高尔基体基质蛋白，主要发挥蛋白转运作用。Scott等[1]通过荧光原位杂交技术和染色体片段综合分析发现GOLPH3是位于反面高尔基体网上的一种致瘤蛋白，其编码基因位于5p13。近年来，GOLPH3成为恶性肿瘤的研究热点，其在肿瘤发生、发展的多个环节起重要作用，有望成为新的治疗靶点。现对GOLPH3在恶性肿瘤中的研究进展作一综述，为开发新的靶向治疗药物提供理论依据。

　　1GOLPH3在肿瘤中的表达

　　随着对GOLPH3的认识，许多研究发现GOLPH3在肿瘤中高表达，包括肺癌、乳腺癌、食管癌、结直肠癌、前列腺癌、肾癌、舌癌、胶质母细胞瘤、胃癌、肝细胞性肝癌、恶性黑色素瘤和胰腺癌等[2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14]，其高表达与预后差有关，可能成为新的预后预测因子。

　　Lu等[2]通过对早期非小细胞肺癌(NSCLC)的研究显示，早期NSCLC组织中GOLPH3表达高于正常肺组织，且GOLPH3高表达肿瘤组织中的平均血管密度较高，其高表达与肿瘤进展、血管生成、预后差有关。由此推测，GOLPH3可能成为早期NSCLC诊断和预后预测的潜在指标。

　　国内研究发现GOLPH3在乳腺癌细胞和组织中高表达，且高表达者预后较差[3]。GOLPH3通过下调转录因子FOXO1活性，上调蛋白激酶B(Akt)活性，加速细胞周期G-S期时相转化，促进乳腺癌的发生、发展。

　　此外，GOLPH3在消化系统肿瘤中的相关研究显示胃癌组织及食管癌组织中GOLPH3高表达，其与肿瘤大小、组织学分级、浸润深度、TNM分期、淋巴结转移、远处转移有关[4，5，6，7，8]。Kaplan-Meier生存分析、COX多因素分析显示，GOLPH3高表达者较低表达者生存时间短，且GOLPH3高表达是胃癌、食管癌患者的一个独立预后因素。Wang等[6]采用基因沉默、PCR、Westernblotting、四甲基偶氮唑蓝法(MTT)、Transwell等实验对Eca-109食管癌细胞的研究显示，沉默GOLPH3基因表达可降低食管癌细胞增殖、转移、侵袭和黏附能力，抑制肿瘤生长。由此提示GOLPH3可能成为食管癌基因治疗的分子靶点。Wang等[7]研究发现，对于以5-氟尿嘧啶(5-FU)为基础的术后辅助化疗结直肠癌患者，GOLPH3高表达者较低表达者获得更长的无进展生存期和总生存期。体外实验证实GOLPH3能增强结直肠癌细胞对5-FU药物的敏感性，有望成为结直肠癌患者对5-FU治疗敏感性的预测因子。

　　2GOLH3促进肿瘤发生的机制

　　2.1GOLPH3与DNA损伤反应

　　Farber-Katz等[15]研究哺乳动物肿瘤细胞内高尔基体对喜树碱、烷化剂和电离辐射治疗所致DNA损伤的反应，结果显示DNA损伤治疗后，细胞质中的高尔基体膜形成碎片和出现分散。进一步研究发现，这种高尔基体的改变依赖于GOLPH3-MYO18A-F-actin通路和DNA损伤蛋白酶(DNAdamageproteinkinase，DNA-PK)。该通路中DNA-PK磷酸化GOLPH3蛋白Thr143和Thr148片段，磷酸化的GOLPH3增强其与MYO18A的相互作用，产生一种张力，促进高尔基体分解，最终阻断高尔基体与细胞质膜之间的顺势囊泡转运，推断DNA-PK-GOLPH3-MYO18A通路是DNA损伤后细胞生长过程所必须的调节通路。实验证明，消耗DNA-PK、GOLPH3或MYO18A干扰高尔基体对DNA损伤的反应，导致DNA损伤后细胞的寿命缩短。然而在人类癌症中普遍观察到GOLPH3高表达，并抵抗DNA损伤反应所致的杀伤作用，证实了DNA-PK-GOLPH3-MYO18A信号通路延长DNA损伤反应细胞的生存期。由于许多化疗药物为DNA损伤药物，因此推断新发现的高尔基体介导的GOLPH3-MYO18A-F-actin通路对肿瘤细胞化疗反应的预测具有重要意义，GOLPH3可能成为DNA损伤类化疗药物治疗敏感性的预测指标[15]。基于以上研究结果推测，研制与传统DNA损伤药物结合的DNA-PK-GOLPH3-MYO18A信号通路调节药物，可能是有效的靶向治疗药物。

　　2.2GOLPH3与囊泡转运

　　在高尔基体、细胞核、细胞质膜中均检测到免疫荧光标记的GOLPH3，由此推断GOLPH3参与囊泡运输过程。通过RNA干扰技术敲除人类GOLPH3，引起高尔基体至细胞质膜的同向转运功能缺陷[16]。一项研究显示，逆向囊泡转运复合物Retromer主要负责介导货物蛋白从内体向反式高尔基体或细胞表面逆向转运，是细胞内囊泡转运分选系统的重要成员[17]。Belenkaya等[18]研究发现人类和果蝇的GOLPH3蛋白均与复合体Retromer中的组成蛋白Vps35相互作用，进一步作用于囊泡分泌过程。Guertin和Sabatini[19]发现果蝇Vps35突变影响Wntless受体循环，从而减少Wnt分泌，由此推测GOLPH3可能调节Wnt和其他膜受体在细胞核至高尔基体间的转运过程，参与肿瘤的发生发展。

　　2.3GOLPH3与雷帕霉素靶蛋白信号通路

　　对肿瘤发病机制的研究表明，GOLPH3通过激活雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路促进肿瘤发生、发展[1]。GOLPH3高表达增强TORC1-TORC2复合体活性，增强S6激酶和Akt磷酸化。上调GOLPH3表达可通过促进细胞膜受体再循环，进而影响mTOR复合体作用。下调GOLPH3表达将通过影响相关糖蛋白分泌或糖基化水平，进一步影响mTOR信号通路。此外，对黑色素瘤细胞WM239A和1205LU的体内实验研究显示，GOLPH3高表达的肿瘤细胞较低表达者对mTOR抑制剂雷帕霉素更敏感[1]，提示GOLPH3可能成为肿瘤对mTOR抑制剂敏感性的预测指标。

　　2.4GOLPH3调节细胞侵袭和转移

　　Zhang等[14]研究显示，GOLPH3促进神经胶质瘤和乳腺癌细胞侵袭、转移。在胶质瘤细胞中，其促进侵袭、转移的分子机制涉及mTOR及其受体YB-1。已有研究指出YB-1可增加乳腺癌细胞的侵袭性，这与降低E-cadherin的表达有关。进一步研究发现，YB-1促进上皮-间质转化(epithelial-mesenchymaltransition，EMT)，从而促进肿瘤转移。最近有学者通过对胶质瘤细胞研究指出，GOLPH3上调表达可增加YB-1表达水平和mTOR活性，体外实验证实GOLPH3促进胶质瘤细胞侵袭、转移的能力能被mTOR抑制剂INK128或敲除YB-1基因抑制。Wang等[6]报道磷脂酰肌醇-4-磷酸[phosphatidylinositol4-phosphate，PI(4)P]高水平的高尔基体能提高乳腺癌细胞的侵袭、转移能力，其作用机制取决于GOLPH3与PI(4)P的相互作用。

　　2.5GOLPH3与线粒体功能

　　Nakashima-Kamimura等[20]报道，线粒体中富含GOLPH3，线粒体DNA消耗之后将引起GOLPH3表达增加。近年来，Evdokimova等[21]研究显示线粒体在肿瘤代谢过程中起重要作用，乳腺癌细胞中线粒体氧化应激导致H2O2释放活性氧进入肿瘤微环境，最终导致细胞膜微囊蛋白-1减少和基质纤维母细胞自噬、线粒体自噬，减少线粒体数量，使细胞代谢转变为有氧酵解[22]。糖酵解增强的肿瘤相关纤维母细胞分泌大量乳酸、丙酮酸和酮体，被周围肿瘤细胞摄取，作用于线粒体氧化代谢反应，从而提高肿瘤细胞的线粒体质量。Salem等[23]通过构建高表达GOLPH3的MDA-MB-231乳腺癌细胞，检测其自噬抵抗能力和线粒体生物合成情况，发现GOLPH3介导自噬抵抗和线粒体生物合成，从而促进肿瘤发生。

　　2.6GOLPH3与细胞分裂

　　GOLPH3参与细胞分裂过程中的卵裂沟形成[24]。动物细胞依赖收缩环收缩发生细胞分裂。收缩环的细胞骨架结构由肌动蛋白纤维和肌球蛋白组成并锚定在细胞质膜上[25]，依靠细胞赤道中心纺锤体激活关键调节因子RhoGTP酶，进一步介导收缩环作用。收缩环是另一种新膜，其组装和动力学取决于卵裂沟位置上的一种特殊脂质作用，尤其是磷脂酰肌醇4，5-二磷酸及其前体PI(4)P等阴离子脂质在卵裂沟内移过程中起重要作用。Piekny等[26]研究显示，GOLPH3是果蝇细胞分裂中的重要因子，其聚集在精母细胞及神经母细胞卵裂沟位置，通过与PI(4)P结合发挥作用。GOLPH3的突变使细胞丧失与PI(4)P的结合能力，并减少GOLPH3在高尔基体和卵裂沟的分布。在果蝇体细胞中研究发现，GOLPH3沉默的细胞不能正常分裂[24]，由此证实正常有丝分裂过程需要GOLPH3参与。

　　2.7GOLPH3促进高尔基体囊泡恶性分泌

　　致瘤蛋白增加恶性分泌是恶性肿瘤细胞的一个特征。Halberg等[27]研究发现GOLPH3在促进恶性肿瘤囊泡分泌中起重要作用，发现PIPTNCI1是一种癌基因，在乳腺癌、黑色素瘤和结肠癌中高表达。分子生物学和细胞生物学研究显示PIPTNCI1通过与高尔基体中PI(4)P结合并募集RAB1B至高尔基体，进一步募集GOLPH3，导致高尔基体伸展、扩大，从而增加囊泡释放，囊泡释放通过增加促侵袭、促血管生成因子促进恶性肿瘤转移。

　　3结语

　　研究已证实，GOLPH3作为一种新的致瘤蛋白，在很多肿瘤的发生发展过程中均发挥重要作用，它可通过调节DNA损伤后的细胞生长反应、囊泡转运、mTOR信号通路、线粒体功能、细胞分裂、高尔基体囊泡分泌等多种机制，促进肿瘤的发生、发展、侵袭和转移，有望成为肿瘤治疗的一个新靶点，并可能成为肿瘤诊断及判断预后的重要生物标志物。因此，研究者们未来可以通过药物诱导剂下调肿瘤患者GOLPH3编码基因的表达，降低GOLPH3在肿瘤组织中的表达，进而实现控制肿瘤的发生、发展和转移。