p21活化激酶在乳腺癌中的作用研究

1、    p21活化激酶在乳腺癌中的作用研究    满枋霖 葛俊宏 林晓月摘要：乳腺癌是全球女性癌症患者中最常见的疾病，然而成功的治疗在临床上仍是一种挑战。近年来研究发现p21活化激酶家族成员与乳腺癌的发生发展有着密切的关系，因此，本文将对paks家族各成员与乳腺癌的关系进行简要综述。关键词：p21活化激酶;乳腺癌;paks：r737.9                               

2、   文獻标识码：a                                doi：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.06.013：1006-1959（2019）06-0035-03abstract：breast cancer is the most common disease among female cancer patients worldwide today. however， tr

3、eatment it successfully is still a clinical challenge. in recent years， it was found that p21 activated kinase family members are closely related to the occurrence and development of breast cancer. therefore， this paper will briefly review the relationship between paks and breast cancer.key words：p2

4、1 activated kinase;breast cancer;paks乳腺癌（breast cancer）在全球女性中发病率逐年升高，其致死率在全球女性癌症中已跃居第2名1，每年大约有167万人被确诊，52万患者因此死亡2。生物学角度而言，乳腺癌主要分为雌激素受体阳性肿瘤、 erbb2过表达肿瘤以及三阴性肿瘤三大类。目前临床上最有效的治疗方法包括外科手术、化疗药治疗、激素疗法或者根据肿瘤类型对上皮细胞生长因子受体进行靶向性治疗，由于雌激素受体阳性肿瘤在乳腺癌患者中占70%，因此，激素疗法是临床上治疗乳腺癌最常用的术后辅助治疗手段3。虽然早期诊断及治疗能够提高患者存活率，但是由于许多患者疏忽

5、及消极治疗导致疾病进一步发展并恶性转移。因此，迫切需要探寻乳腺癌发生发展的分子机制，从而寻找合适的生物标志物对其进行靶向治疗。p21活化激酶（paks）是小g蛋白家族成员cdc42和rac的重要的下游效应器，与人类相关的paks家族成员根据其结构同源性及功能分为两组，即group（pak1、pak2、pak3），group（pak4、pak5、pak6）。group主要与rho蛋白结合，而group主要作为cdc42的效应蛋白4。迄今为止，已有40多种蛋白质分子被证实为paks家族的作用底物，对于其中大多数蛋白激酶而言，paks对其作用底物的磷酸化位点非常灵活。值得注意的是5，6，虽然grou

6、p和grouppaks在结构上存在差异，但是已知的磷酸化底物均能被 pak1-6磷酸化，且它们对丝氨酸的结合能力比苏氨酸强，但不与酪氨酸结合。近年来，越来越多的研究发现paks家族成员与癌症的发生发展密切相关，本文将通过对paks家族 6个成员在乳腺癌发生中的影响作一综述。1 grouppak1是paks家族中首个发现的家族成员，基因定位于人类染色体11q13-q14区，编码60 kd蛋白质，是一个潜在的癌基因，主要分布于海马区及大脑皮层，被rac活化后，通过激活mapk信号通路和重塑细胞骨架，是乳腺癌的致癌基因5。gonzalez n7等在研究乳腺癌对他莫昔芬的耐药性研究中，利用mcf7细胞

7、构建了rac1活性上调的细胞系mcf7：c1199，然而pak1是rac1主要的下游效应因子，rac1活性上调直接导致细胞中pak1高表达，pak1能够磷酸化雌激素受体（er）n末端残基ser305并促进乳腺上皮细胞的畸形生长，引发了乳腺癌细胞的激素依赖性以及对他莫昔芬耐药性表型。zhan mn8等研究过程中了解到，mir-494在不同癌症中的表达及功能不尽相同，但是在绝大多数癌症中mir-494发挥这抗肿瘤作用，研究发现，mir-494与pak1的表达呈负相关性，尤其是在癌症的发生发展过程中mir-494能够有效的抑制pak1的表达及生物学功能。dou q2等通过研究光谱抗寄生虫药物伊维菌素

8、证实，伊维菌素作用于pak1的赖氨酸残基位点如：k11、 k29、 k39或者k148，从而下调pak1的蛋白水平，降低akt磷酸化水平从而阻断akt/mtor信号通途同时促进乳腺癌细胞内泛素化，最终抑制乳腺癌的发生发展。rider l等9，hammer a等10，11研究催乳素在乳腺癌中的作用机制时发现，体内催乳素活化酪氨酸激酶（jak2）后进而磷酸化pak1的153、201和285酪氨酸（tyr）位点，被jak2磷酸化的pak1进一步磷酸化肌动蛋白结合蛋白（细丝蛋白a）丝氨酸（ser）2151位点，并且促进黏着斑激酶（fak）脱磷酸化最终导致乳腺癌细胞运动性和侵袭性增强最终导致癌细胞转移。

9、由此，我们发现乳腺癌的发生发展与pak1的表达及活化有着密切关系。pak2定位于人类染色体3q29区，编码58 kd蛋白质。pak2在大多数组织中均有表达。而pak2参与的细胞生物学活动，与paks中其它成员不同，还是一种肿瘤形成的负调节因子，当pak2被caspase活化为pak2剪切体pak-2p34时能促进凋亡。但是，当pak2被rac/cdc42活化成功能型pak2时，又可以抑制凋亡。有研究显示，功能型pak2对活化的caspase-3蛋白水解的剪切体pak-2p34、caspase-3的活性以及凋亡组蛋白h2b具有反向调节作用12，目前对pak2在肿瘤发生中作用的研究进展仍较少。li

10、 x12等分别对mcf-7、sk-br-3和mda-mb468三种乳腺癌细胞中pak2表达及作用的研究中发现，pak2通过磷酸化caspase-7使其活性降低，从而抑制细胞进入程序性凋亡，增强乳腺癌细胞的耐药性，然而，使mcf-7细胞中pak2基因沉默后发现caspase-7的活性被修复，细胞凋亡率增加;使sk-br-3和mda-mb468细胞中pak2基因沉默后，同样发现活化的caspase-7水平增加且化疗药诱导的细胞凋亡率显著增加。另有zhang y13等对转移型乳腺癌细胞研究显示，pak2和pix/作为igf1r的下游信号，被igf1r活化后通过 pi3k/akt路径参与调控乳腺癌细胞

11、对雌激素药物的抵抗作用。pak3是调节海马回内突触形成和可塑性的关键性因素，定位于人类染色体xq23区，编码64 kd蛋白质，正常情况下，只在脑组织中表达5。pak3还能调节细胞周期进展、神经元迁移和凋亡。另外，pak3可能是潜在的突变激发器。然而，截至目前还没有pak3与乳腺癌的相关研究报道。2 grouppak4定位于人类染色体19q13.2区，编码64 kd蛋白质。pak4蛋白定位于细胞核周围区域，与cdc42结合后转移至高尔基体与肿瘤的关系极为密切5，参与多种癌症的发展过程，如：胃癌、肝癌、乳腺癌、前列腺癌、皮肤癌及胆囊癌等中均有高表达。在细胞水平上，pak4参与细胞转化、细胞骨架结构

12、、细胞运动以及细胞周期调控等许多信号途径的发生，因此，pak4的表达情况是乳腺癌患者复发和总体生存率低的一个强有力的预后因素14。li y15等研究证实白血病抑制因子受体（lifr）是雌激素受体（er）的下游靶基因，并且发现pak4和er能够与lifr启动子中含有两个雌激素反应元件（ere）半位点的上游翻译起始位点相结合。并确定在乳腺癌细胞核中的pak4是一种抑制er反式激活功能的强有力的内源性抑制剂，且能够抑制er诱导的lifr基因表达，最终导致乳腺癌骨转移的发生。he lf16等最新研究表明，在乳腺癌中pak4诱发肿瘤形成即可通过激酶依赖的形式也可独立活化pi3k/akt通路完成，研究发现

13、双重抑制pak4和pi3k/akt信号将会成为潜在的乳腺癌治疗手段。rane c17等对pak4的系列研究发现，在三阴性乳腺癌细胞mba-mb-231中，利用sirna沉默pak4基因发现该细胞的致瘤性发生显著逆转，进一步体内在小鼠体内研究中证实，乳腺癌模型小鼠分别口服灌胃pak4抑制剂kpt-9274和kpt-8752后，能有效抑制小鼠乳腺癌肿瘤的发生发展，且kpt-9274和kpt-8752能分别有效抑制pak4和nampt的活性，但是kpt-9274和kpt-8752两种化合物抑制pak4从而抑制乳腺癌细胞增殖的作用，与其抑制nampt的活性并无相关性。pak5又称pak7，定位于人类染

14、色体20p12区，编码80 kd蛋白质，pak5在大脑组织中表达量较高，近年来研究颇为广泛，在许多肿瘤的发生发展过程中被证实pak5均会发生高表达5。zhang yc1等实验证明，乳腺癌组织中pak5的表达高于旁正常乳腺组织，且pak5表达的增加与tnm分期密切相关;pak5过表达能够刺激nf-b家族中的关键成员p65磷酸化并向核迁移，且显著增加p65在细胞核中积累，进一步与cyclin d1的启动子结合促进乳腺癌细胞增殖。li y18等研究发现，乳腺癌细胞中pak5的一个新的底物gata1被pak5磷酸化后使上皮细胞钙粘蛋白脱乙酰化，这个发现阐明gata1及其磷酸化产物将会在乳腺癌的新陈代谢

15、中起关键作用，为乳腺癌的临床治疗提供潜在治疗靶点。wang xx19等在研究pak5与乳腺癌的关系同样发现，抑制乳腺癌细胞中pak5表达可使乳腺癌细胞内抑制细胞周期蛋白d1（cyclind1）与cdk4或cdk6形成复合物，从而发生g1期阻滞，抑制细胞增殖，并且pak5参与egr1-mmp2信号通路调控乳腺癌细胞的迁移与侵袭。pak6作为paks家族中的一员，定位于人类染色体15q14区，编码75 kd蛋白质。研究显示，pak6和pak4相似，在睾丸和前列腺有高水平表达5。在肺癌、前列腺癌、胰腺癌等组织中均有过度表达，且能促进癌细胞增殖20。研究证实，pak6具有维持细胞形态、骨架支撑等作用2

16、1。宋锐20等研究显示，sirna干扰乳腺癌细胞中pak6的表达能够抑制wnt信号通路激活，促进caspase-3活化，从而诱导细胞凋亡增加放疗敏感性。目前对于pak6与乳腺癌发生发展关系的研究很少，具体发生机制尚待研究证实。综上所述，paks家族与癌症的关系密不可分，与乳腺癌更是关系密切，靶向性抑制paks家族基因翻译及表达将会成为临床上治疗乳腺癌以及对雌激素耐药的乳腺癌疾病的新的治疗手段。近年来我国乳腺癌发病率呈现年轻化趋势，且发病率的增长速度也在不断增加。因此，發现一种有效的乳腺癌早期诊断指标或者抑制剂需要我们进一步进行探索研究。参考文献：1zhang yc，huo fc，wei ll，

17、et al.pak5-mediated phosphorylation and nuclear translocation of nf-b-p65 promotes breast cancer cell proliferation in vitro and in vivoj.j exp clin cancer res，2017，36（1）：146.2dou q，chen hn，wang k，et al.ivermectin induces cytostatic autophagy by blocking the pak1/akt axis in breast cancerj.cancer re

18、s，2016，76（15）：4457-4469.3higgins mj，baselga j.targeted therapies for breast cancerj.the journal of clinical investigation，2011，121（10）：3797-3803.4tabanifar b，zhao z，manser e.pak5 is auto-activated by a central domain that promotes kinase oligomerizationj.biochem j，2016，473（12）：1777-1789.5man fl，zhao

19、 lz，sun x.p21-activated kinases （paks） and their role in tomourj.chinese journal of biochemistry and molecular biolog，2015，31（6）：579-585.6wang x，gong w，qing h，et al.p21-activated kinase 5inhibits camptothecin-induced apoptosis in colorectal carcinomacellsj.tumour biol，2010，31（6）：575-582.7gonzalez n，

20、cardama ga，comin mj，et al.pharmacological inhibition of rac1-pak1 axis restores tamoxifen sensitivity in human resistant breast cancer cellsj.cellular signalling，2017，30（12）：154-161.8zhan mn，yu xt，tang j，et al.microrna-494 inhibits breast cancer progression by directly targeting pak1j.cell death and

21、 disease，2017，8（1）：e2529.9rider l，shatrova a，feener ep，et al.jak2 tyrosine kinase phosphorylates pak1 and regulates pak1 activity and functionsj.journal of biological chemistry，2007，282（42）：30985-30996.10hammer a，rider l，oladimeji p，et al.tyrosyl phosphorylated pak1 regulates breast cancer cell moti

22、lity in response to prolactin through filamin aj.mol endocrinol，2013，27（3）：455-465.11hammer a，diakonova m.prolactin-induced pak1 tyrosyl phosphorylation promotes fak dephosphorylation， breast cancer cell motility， invasion and metastasisj.bmc cell biology，2016，17（1）：31.12li x，wen w，liu k，et al.phosp

23、horylation of caspase-7 by p21-activated protein kinase （pak） 2 inhibits chemotherapeutic drug-induced apoptosis of breast cancer cell linesj.j biol chem，2011，86（25）：22291-22299.13zhang y，wester l，he j，et al.igf1r signaling drives antiestrogen resistance through pak2/pix activation in luminal breast

24、 cancerj.oncogene，2018，37（14）：1869-1884.14vershinin z，feldman m，chen a，et al.pak4 methylation by setd6 promotes the activation of the wnt/beta-catenin pathwayj.j biol chem，2016，291（13）：6786-6795.15li y，zhang h，zhao y，et al.a mandatory role of nuclear pak4-lifr axis in breast-to-bone metastasis of er-positive breast cancer cellsj.oncogene，2018，38（6）：808-821.16he lf，xu hw，chen m，et al.activated-pak4 predicts worse prognosis in breast cancer and