核糖體蛋白參與的核糖體生物合成在癌癥中的研究

李瓊瑜

核糖體是一種結構和功能保守的超分子RNP 復合體, 可將信使RNA (mRNA)中包含的信息翻譯為功能蛋白, 這是遺傳的關鍵環節, 也是最終步驟［1］。在人體內, 核糖體存在于細胞質和半自主性細胞器線粒體中。核糖體生物合成(Ribosomal biosynthesis, RB)是指核糖體形成和成熟的過程, 是一個復雜且高度耗能的過程。細胞中約60%的能量用于制造和維持核糖體的功能。在真核細胞中, 除了核糖體RNA (ribosomal RNA, rRNA)和核糖體蛋白外, 有超過200 多種組裝因子參與到核糖體亞基的組裝過程中。這些組裝因子參與了rRNA 的轉錄、加工、修飾及折疊, 核糖體蛋白的修飾及組裝, 以及核糖體的構象成熟和出核轉運等一系列過程［1］。這篇文章主要介紹核糖體生物合成的主要過程及其與癌癥發生發展的關系, 其中, 重點介紹細胞質核糖體蛋白(cytoplasmic ribosomal protein, CRP)和線粒體核糖體蛋白質(mitochondrial ribosomal proteins,MRP)在腫瘤發生中的作用。

1 核糖體生物合成

1.1 細胞質核糖體生物合成 核糖體生成在真核細胞中是一個異常復雜且保守的過程, 包括rRNA 轉錄、rRNA 前體加工和核糖體亞基組裝等。該過程主要在核仁內進行, 涉及大量的分子參與, 如RNA 聚合酶(RNA Pol)、rRNA、核仁小分子RNA(snoRNA)、CRP、調控、加工、組裝和成熟因子等［2,3］。

首先, RNA 聚合酶Ⅰ(RNA Pol Ⅰ)在選擇性因子Ⅰ、上 游 結 合 因 子(upstream binding factor, UBF)、轉 錄起始因子Ⅰ和轉錄終止因子Ⅰ作用下, 驅動核糖體DNA(rDNA)轉錄成47S 核糖體前體RNA(pre-rRNA)。47S pre-rRNA 存在5'和3'外轉錄間隔物和兩個內轉錄間隔物ITS1 和ITS2, 這些轉錄間隔物含有多個內切酶和外切酶的切割位點。47S pre-rRNA 經歷了一系列剪切, 可裂解成45S pre-rRNA, 并由此產生30S pre-rRNA和43S pre-rRNA［4］。30S pre-rRNA 進 一 步 加 工 形成18S-E 前體并在內切酶NOB1 切割后生成成熟的18S［3］。而43S pre-rRNA 經多次切割產生成熟的28S rRNA 和5.8S 前 體(6S pre-rRNA)［3,4］。據 報 道, 5.8S rRNA 的加工也可能是由外切酶ERI1 切割最終形成的, 該過程尚未在哺乳動物中得到證實［5］。此外,pre-rRNA 的成熟及RNA 的折疊也需要進行相應的核苷 酸 修 飾。snoRNPs 家 族H/ACA box snoRNPs 和C/D box snoRNPs 參與pre-rRNA 的假尿苷化和2-O-核糖甲基化修飾［5］?？傊? 47S pre-rRNA 經過一系列剪切和修飾得到成熟的28S、18S 和5.8S rRNA。

與47S pre-rRNA 不 同, 5S rRNA 的 轉 錄 是 由 細胞核中的RNA 聚合酶Ⅲ(RNA Pol Ⅲ)驅動, 需要轉錄因子ⅢA 和TFⅢB 和TFⅢC 的共同誘導［4］。RNA 聚合酶Ⅱ(RNA PolⅡ)負責轉錄核糖體蛋白, 轉錄產物與5S、28S、5.8S rRNA 結 合 形 成pre-60S 亞 基, 18S rRNA 也與核糖體蛋白結合成pre-40S 亞基。未組裝的CRP 對細胞有毒, 翻譯結束后將快速進入細胞核, 并在CRP 伴侶蛋白的協助下被迅速降解［6,7］。

核糖體組裝的關鍵步驟是將核糖體蛋白結合到動態折疊的pre-rRNA 上。60S 大亞基由5S、5.8S 和28S rRNA 和47 種CRPs 組成。40S 小亞基包含18S rRNA和33 種CRPs。核糖體蛋白進入細胞核與新生的prerRNA 組裝形成前核糖體顆粒, 并在細胞質中進行結構重排成為具有功能的40S 和60S 亞基。最后, 小亞基40S 和大亞基60S 共同組成胞質核糖體［1］。

1.2 線粒體核糖體生物合成 真核細胞線粒體核糖體位于線粒體基質中, 在調節細胞呼吸中起著關鍵作用。線粒體55S 核糖體由2 個亞基組成：39S 亞基由16S線粒體rRNA (mt-rRNA)和50 個MRP 組成, 參與催化肽基轉移酶反應, 而28S 亞基由12S mt-rRNA 和29 個MRP 組成, 為mRNA 結合和翻譯提供平臺［8］。

人線粒體DNA (mtDNA)編碼13 種蛋白質, 2 種mt-rRNA (12S mt-rRNA 和16S mt-rRNA) 和22 種tRNA［9］。mtDNA 基因在單亞基線粒體RNA 聚合酶(POLRMT)以及高遷移率族蛋白h-mtTFA/TFAM 以及2 個轉錄共激活蛋白h-mtTFB1 和h-mtTFB2 等的作用 下 轉 錄 成mt-rRNA 前 體12S mt-rRNA 和16S mtrRNA。h-mtTFB 因子與h-mtTFA 相互作用, 在與啟動子結合的h-mtTFA 和POLRMT 之間建立功能橋梁, 促進 轉 錄 起 始［9］。含 有12S-tRNAV-16S-RNA 的mtrRNA 前體被RNase P 和內切酶ELAC2 切割, 形成成熟的12S mt-rRNA 和16S mt-rRNA［8］。

線粒體核糖體的生物合成發生在線粒體基質中靠近mtDNA 類核的特定區域, 該區域包含RNA 加工酶、MRP 和其他線粒體生物合成所需的蛋白質［10］。該過程是一個明確且嚴格的分層調控機制, 每一步都是由若干蛋白質和RNA 分子共同調控, 其中細胞核和線粒體基因組的表達是必不可少的。MRP 由核基因組編碼,轉錄完成后相應的mRNA 通過運輸定位在線粒體附近的核糖體上, 隨后新生的MRP 被導入細胞器［11］。核糖體生物合成的最后一步即亞基的成熟以及成熟亞基的組裝過程目前仍未闡明清晰。最新研究分析了人類寄生蟲布魯氏菌的大小線粒體亞基(LSU 和SSU)組裝中間體的結構, 研究表明, 線粒體核糖體的組裝是通過一個由組裝因子和若干GTPase 組成的廣泛的蛋白質網絡進行調控的［12］。

2 核糖體生物合成在腫瘤發展中的作用

腫瘤細胞通過增加核糖體的生物合成(包括核糖體數量增加或修飾)以維持蛋白質合成的高效率從而滿足腫瘤細胞的快速生長［13］。核糖體蛋白與RNA 共同組成核糖體, 是核糖體的重要成分之一。研究表明,核糖體蛋白表達的改變可能會影響核糖體的生物合成,導致核仁或核糖體應激。在這種壓力下, 一些CRPs 以核糖體游離形式轉移到核質中, 通過核糖體外功能控制細胞周期、DNA 修復、細胞增殖、凋亡、自噬、耐藥、細胞遷移和侵襲等多種細胞過程［14-16］。因此核糖體蛋白與腫瘤成為近年研究的熱點。

2.1 rRNA 合成異常 RNA PolⅠ是所有細胞級聯信號的匯聚點。以往研究證實, 癌基因的過度激活或抑癌基因的失活可刺激RNA PolⅠ的轉錄, 導致rRNA 合成上調, 從而促進細胞的生長和增殖［17］。在多種腫瘤中,包括絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)/細胞外信號調節激酶(ERK)、磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B (Akt)、哺乳動物雷帕霉素靶點(mTOR)和酪蛋白激酶Ⅱ(CK2)在內的激酶信號通路都與RNA PolⅠ的強激活有關［18］。

磷酸化視網膜母細胞瘤蛋白(phosphorylation retinoblastoma protein, pRB)在控制核糖體的生物合成中起著至關重要的作用。pRB 與rDNA 結合, 可招募組蛋白去乙?；?HDAC), 從而抑制rDNA 的轉錄。pRB還可直接結合UBF, UBF 是RNA PolⅠ驅動高效轉錄所必需的反式作用因子。pRB 與UBF 的結合可以降低UBF 與DNA 結合的親和力, 從而抑制rDNA 的轉錄［18］。研究表明, 核糖體生物合成突變后癌細胞的rRNA 合成上調, 表型更具侵襲性［18］。腫瘤抑制因子p53 作為pRB 可負向調控細胞周期并直接抑制核糖體的生物合成。另一個重要的腫瘤抑制因子是磷酸酶和緊張素同源物(PTEN), 通常PTEN 在人類癌癥中的功能處于喪失狀態。PTEN 可通過靶點Maf1 抑制rRNA 和tRNA 的表達, 以抑制生物合成能力和癌癥的發展［19］。原癌蛋白c-Myc 是細胞核糖體或線粒體核糖體生物合成的關鍵調節因子, 其促腫瘤活性是通過正向調節核仁RNA PolⅠ和POLRMT。在核仁中, c-Myc 誘導組蛋白的超乙?；蚏NA PolⅠ的轉錄激活, 與SL1 相互作用間接或直接對rDNA的E-box靶序列起作用［20］。在核水平上,c-Myc 還可以通過上調RNA PolⅡ介導的POLRMT 以及 其 他MRPs 如uS5 m (MRPS5) 和mS27 (MRPS27) 的轉錄來誘導線粒體生物合成［21］。此外, 研究表明, 線粒體功能和核糖體生物合成相關的基因都是Myc 的直接靶標, MYC 和協同因子HCF-1 相互作用調腫瘤節細胞生長和代謝。

總而言之, 由RNA PolⅠ和(或)POLRMT 驅動的基因轉錄改變可能通過不同的機制促進腫瘤轉化。因此, 具有高rRNA 和(或)mt-rRNA 水平的腫瘤細胞對RNA PolⅠ和(或)POLRMT 的抑制極其敏感。

2.2 核糖體蛋白調控細胞周期 腫瘤中多種核糖體蛋白的失調與細胞生長和轉化有關。研究證實, 核糖體蛋白參與細胞周期的調控, 主要作用于在細胞周期各階段具有特定功能的蛋白家族成員。一些核糖體蛋白可調節細胞周期的正調節因子, 如細胞周期蛋白或細胞周期蛋白依賴性激酶 (CDKs), 這是一種通過磷酸化協調細胞周期進程的異二聚體蛋白激酶［13］。例如,uL10 m 調節細胞周期蛋白B1/CDK1 的活性, uL10 m 的沉默下調CDK1 激酶活性［22］。CDK1 是細胞周期從G2晚期過渡到有絲分裂的關鍵蛋白。

除此以外, 部分核糖體蛋白可影響細胞周期的其他調節蛋白的表達或間接調節細胞周期。uL3 負調控E2F1 啟動子的活性, 降低細胞周期蛋白D1 的mRNA和蛋白質水平［23］。核糖體蛋白L5(RPL5)在結腸癌癌癥組織中的表達水平顯著高于癌旁組織, 而敲除RPL5可顯著抑制細胞的增殖和遷移, 并使細胞周期阻滯在G0/G1期, 其作用可能是通過激活MAPK/ERK 信號通路來實現［24］。uS15 抑制p27 mRNA 表達, 加速胃癌細胞G1/S 轉變, 促進細胞生長和細胞周期進展［25］。uS8 是一種高度保守的CRP, 敲低uS8 可通過上調p21 和下調CDK1 顯著抑制細胞生長、阻滯細胞周期［16］。

除了細胞周期蛋白和CDKs 外, 其他重要的效應因子如Akt 和E2F 轉錄因子1(E2F1)在調節細胞周期中也起關鍵作用。L21 可通過調節E2F1 及其靶基因來控制細胞G1/S 期進展［26］。Chen 等［27］已經證明,MRPS36 通過改變p53 及其靶蛋白p21 的表達和翻譯后修飾來阻滯細胞周期, 抑制癌細胞的增殖。mL41 穩定p53 并增強其向線粒體的轉運, 從而激活細胞凋亡。而在缺乏p53 的細胞中, mL41 穩定p27Kip1 并誘導細胞周期阻滯在G1期［28］。

2.3 核糖體蛋白參與DNA 修復 核糖體蛋白在DNA修復中發揮重要的作用。uL3 水平與DNA 修復過程中的同源重組(HR)和非同源末端連接(end-joining,NHEJ)的活性之間存在很強的相關性, 提示uL3 在DNA 修復過程的調控中發揮了重要作用［29］。uS3(rpS3)是40S 核糖體亞基的組成部分, 是一種多功能蛋白。在基因毒應激下, uS3 的蘇氨酸殘基(T42)被ERK1/2磷酸化, 然后從核糖體被轉運到細胞核, 與7, 8 -二氫-8-氧代鳥嘌呤(8-oxoG)共定位于病灶［30］, 并增加8-oxoG 的活性, 參與堿基切除修復從而消除DNA病變［31］。TFⅡH 復合物的強解旋酶活性是解開損傷周圍受損DNA 所必需的。uS3 還可通過與XPD 蛋白的相互作用與轉錄因子ⅡH(TFⅡH)結合, 增強核苷酸切除修復功能。

最近, Yang 等［32］發現L6 是參與DNA 損傷反應的關鍵調控因子。研究發現, L6 通過與組蛋白H2A 的相互作用以PARP依賴的方式被募集到DNA損傷位點。L6 的沉默抑制了DNA 損傷檢查點1(MDC1)和H2A 組蛋白家族成員X(γH2AX)與DNA 損傷位點的結合, 導致DNA 損傷誘導的G2/M 檢查點缺陷、DNA 損傷修復缺陷。

NBS1 是DNA 修復復合體的一個組成部分, 可通過與MDM2 的結合影響基因組的穩定性。MDM2 上的NBS1 結合區與部分CRP 包括［uL14、uL24 (L26)和uS11］的結合位點重疊。因此, 基因組穩定性的維持可能與這些核糖體蛋白與MDM2 競爭性結合NBS1 有關［33］。然而, 這些CRP 具體的作用尚不十分明確。此外, uS26 通過直接調節p53 的轉錄活性參與DNA 修復過程［34］。uS27L 也被證實在DNA 修復中發揮重要作用。在肺癌細胞中, RPS27L 可結合FANCD2 和FANCI這兩種蛋白參與DNA 損傷和修復。RPS27L 失活通過p62 介導的自噬-溶酶體途徑促進FANCD2 和FNCI的降解, 從而損害DNA 鏈間的交聯修復［35］。

2.4 核糖體游離蛋白控制細胞凋亡 核糖體蛋白的核糖體外功能也包括調節細胞的凋亡。uS3 除了在DNA修復中起作用, 也有促凋亡的功能。uS3 的兩種功能(DNA 修復和細胞凋亡)分別涉及獨立的功能域。研究證明uS3 可與腫瘤壞死因子受體1 型相關死亡結構域蛋白(TRADD)相互作用導致細胞凋亡［36］。Lyn 是一種被雙鏈DNA 損傷劑激活的酪氨酸激酶, 在DNA 修復中發揮重要作用。uS3 可與Lyn 相互作用, 影響細胞的DNA 修復, 改變其耐藥性。然而, 另有研究表明沉默uS3 可誘發黑色素瘤細胞線粒體介導的凋亡［37］。因此, uS3 在細胞凋亡過程中的潛在作用仍需進一步闡明。在喉癌細胞中, uS14(S29)通過激活死亡受體介導的凋亡通路和線粒體介導的凋亡通路發揮其凋亡功能［38］。uL34(RPL34)的表達與腫瘤的不良預后有關,uL34 通過激活Bad/Caspase7/PARP 信號通路誘導神經膠質瘤細胞凋亡［39］。

另外, 核糖體蛋白表達變化通過影響蛋白質合成,影響細胞的代謝和翻譯過程, 改變細胞凋亡的敏感性,導致耐藥的產生。uL28(RPL28)在肝癌索拉非尼耐藥細胞中的表達顯著上調, 當下調uL28 后可顯著抑制肝癌耐藥細胞的增殖, 逆轉索拉非尼耐藥。在p53 缺失的癌癥細胞中, uL3 作為一種促凋亡因子可影響rRNA的合成和加工, 激活uL3 介導的核仁應激途徑［40］。uL3 還是自噬的抑制因子, uL3 的缺失也與自噬流量的增加和化療耐藥性有關。RPS15A 敲低增加了胱天蛋白酶3/-7 的活性, 并抑制了ERK1/2、Bad 和Chk1 的磷酸化水平, 誘導乳腺癌細胞的凋亡［41］。此外, 在卵巢癌細胞中, 沉默S7 可下調促凋亡因子如p27cip/kip、BAX、Bcl-2 拮抗劑/殺傷劑(BAK)和Bcl-2 相關細胞死亡激動劑(BAD), 導致細胞凋亡減弱［42］。

近期研究報道了一些MRPs 參與到凋亡通路的多種調控因子中。mL41 也被稱為BCL-2 相互作用線粒體核糖體蛋白質 (BMRP), 有助于p53 的穩定, 誘導p53依賴性凋亡［43］。其原因可能與mL41 的N 端附近有BCL-2 結合位點有關, 但mL41 促凋亡的具體機制仍需更深入探討。bL35 m (MRPL35)的耗竭會增加ROS 的積累并作用于線粒體, 破壞ΔΨm 并誘導細胞凋亡和自噬［44］。而mL42 (MRPL42)即程序性細胞死亡蛋白9(PCDP9), 以及mS29 (MRPS29)也稱為死亡相關蛋白(DAP)成員3(DAP3)被報道具有調控細胞凋亡的作用,但具體作用存在爭議［45,46］, 需要進一步探討。

2.5 核糖體蛋白調控細胞周期 內質網(ER)可調節正確折疊蛋白的運輸, 同時靶向錯誤折疊蛋白進行蛋白水解［47］。在癌癥中, 蛋白質降解功能不足導致錯誤折疊蛋白和未折疊的蛋白質的積累, 從而誘導內質網應激［47］。研究表明, 在αβ T 細胞祖細胞中, eL22 (L22)的沉默加劇ER 應激［48］。eL19 (L19)也可激活乳腺癌細胞的未折疊蛋白反應, 使其對ER 應激誘導的細胞死亡敏感性增加, 但eL19 發揮作用的機制尚未完全闡明［49］。

此外, 一些CRPs 的表達改變、突變或缺乏也與自噬調節之間關系密切［50］。在乳腺癌和卵巢癌細胞系中, uL10、RPLP1 和RPLP2 等RPs 的缺失導致自噬發生增加［51］, 而沉默RPS27L 通過失活雷帕霉素復合物1(mTORC1)阻斷這一過程的阻斷［52］。最新研究發現,uL3 在結腸癌中可作為自噬的負調節因子。uL3 過表達可顯著抑制自噬流, 這與自噬蛋白組分的表達降低有 關［50,53］。Zhang 等［44］證 明 了bL35 m (MRPL35)敲低導致自噬調節因子1 (DRAM1)和自噬相關5 (ATG5)表達上調, 兩者都是自噬誘導的關鍵。目前文獻中關于MRPs 調節自噬的報道較少。

2.6 核糖體游離核糖體蛋白影響細胞遷移 癌細胞的遷移指的是腫瘤從原發部位向鄰近和遠處組織的遷移, 是腫瘤復發的主要原因。研究表明, 核糖體蛋白在惡性腫瘤的遷移和侵襲中發揮作用。eL34 (L34)屬于CRPs 的L34E 家族, 在多種腫瘤中eL34 表達失調, 該蛋白在體外和體內均可促進胰腺癌、膠質瘤細胞的增殖、遷移和侵襲［54,55］, 其機制可能與抑制JAK/STAT3信號通路有關［55］。腫瘤侵襲的其中一個關鍵步驟是細胞外基質(ECM)和基底膜(BM)的降解?；|金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)是由癌細胞產生并參與侵襲的蛋白水解酶, 是一種鋅依賴性酶, 參與ECM 大分子的降解。eS6(S6)過表達可增強細胞遷移能力, 上調MMP2 表達［56］。eS6 的致癌和促轉移作用在食管鱗狀細胞癌細胞和卵巢癌細胞中得到證實［57］。

一些CRPs 和MRPs, 如uL3 和mS40 (MRPS18-B),可控制上皮-間質轉化(EMT)過程影響細胞遷移。uL3的低表達與EMT 轉變相關, 在人類纖維肉瘤細胞中,uS3通過與nm23-H1(一種已知的腫瘤細胞轉移抑制劑)的相互作用阻斷ERK 信號通路和基質金屬蛋白酶9(MMP-9)分泌, 從而降低細胞的侵襲能力［58］, mS40 過度表達誘導C-X-C 基序趨化因子受體4(CXCR4)的表達, 從而導致扭曲相關蛋白2(TWIST2)的表達上調和上皮標志物表達的下調。

MRP 在多種腫瘤中的表達也發生改變, 這表明,MRP 與CRP 均具有潛在的預后價值。在乳腺癌中,uL15 m (MRPL15)、uL13m (MPRL13)和mL54 (MPRL54)蛋白水平與癌癥復發、遠處轉移和預后相關。然而,這些蛋白在乳腺癌中發揮活性的具體機制尚待探索。在肝癌中, uL13m 表達的降低與肝癌細胞的侵襲性表型相關［59］。mS23 的過量表達可誘導肝癌細胞增殖,并與患者的生存率降低相關［60］。與mS23 類似, 上調mL66 (MRPS18-A)表達可促進肝癌的發展［61］。此外, 研究表明, 一些表達MRPs 的基因, 包括bS1m(MRPS28)、uS2 m (MRPS2)、uL23m (MRPL23)、uS12 m(MRPS12)、bL12 m (MRPL12) 和mS34 (MRPS34), 可能是膠質母細胞瘤治療的潛在靶標［62］。線粒體氧化磷酸化(OXPHOS)是腫瘤轉移的重要調節因子。據報道, MRPS23 的精氨酸21(R21)被精氨酸甲基轉移酶7(PRMT7)甲基化, 加速MRPS23 的降解, 并通過升高mtROS 水平抑制OXPHOS, 增加乳腺癌癥細胞的侵襲和轉移。mL38 (MRPL38)在大多數轉移性癌細胞系中表達升高, 與腫瘤的侵襲性呈正相關。bL21m (MRPL21)和uL16 m (MRPL16)已被確定為結直腸癌的潛在預后標記物。因此, CRP 和MRP 的表達可作為癌癥診斷、預后和治療的重要依據。

3 RPs 作為腫瘤診斷的生物標志物

癌細胞生長伴隨著核糖體生物合成和功能的改變, 因此研究腫瘤細胞中核糖體生物合成過程的改變可為腫瘤早期診斷、預后、治療以及生物標志物的發現提供廣闊前景［63］。核糖體蛋白水平的降低與腫瘤惡性程度增加呈正相關。在T 細胞急性淋巴細胞白血病(T-ALL)中發現體細胞uL18、uL16 突變, 在多種腫瘤人群中10%～40%出現uS19(S15)、uL15(L27A)和eL22的突變；T-ALL 樣膠質母細胞瘤、黑色素瘤、乳腺癌和多發性骨髓瘤人群出現uL18 突變［63］。研究發現人前列腺癌患者組織中eS19(S19)、eS21(S21)和eS24(S24)過表達。eS19 和eS21 水平的變化與人前列腺癌的Gleason 組織分級相關。此外, 蛋白eS19 和eS24 在惡性和非惡性人前列腺癌組織中有不同的定位。因此,定量、定位分析這些CRP 對人前列腺癌的診斷和預后具有十分重要的意義。此外, eS24 也被報道可作為人結腸癌的生物標記物［64］。對182 例患者進行的一項研究表明 uS17(S11)高表達水平與手術后較短的生存期相關［65］, 因此被認為是肝細胞癌潛在的預后生物標志物。另有研究發現uL3 在p53 缺失的結腸癌細胞中下調且uL3 表達降低與惡性進展和腫瘤分級相關, 也與腫瘤的化療(如5-FU 和OHP)耐藥密切相關［66］。因此, uL3可作為腫瘤預后的生物標志物以評估患者對化療藥物的耐藥性, 避免不必要的藥物毒性［67］。在膠質母細胞瘤中, uS17 的缺失與拓撲異構酶II(TOP2)的耐藥性有關, 凋亡蛋白酶激活因子-1(APAF1)誘導細胞凋亡的前提是uS17 蛋白的表達。

4 RPs 作為腫瘤治療的分子靶點

在癌癥發生發展中核糖體蛋白的表達和核糖體外功能會發生改變, 提示這些核糖體蛋白可作為新的腫瘤治療分子靶點。研究表明, 通過基因沉默來關閉這些CRP 的功能可以發揮抗癌作用。在前列腺癌中, uS5(S2)和eL19 的表達顯著升高。通過局部或全身遞送核酶樣寡核苷酸敲除uS5 可治療小鼠轉移性腫瘤。此外,Wang 等［68］證明uS5 可阻斷pre-let-7a-1 miRNA 加工,促進癌基因的表達, 使腫瘤向惡性表型轉化, 提示沉默uS5 可作為前列腺癌治療的一種潛在治療靶標。

CRP 在細胞中普遍存在, 沉默編碼特定CRP 的基因不僅可以殺死腫瘤細胞, 同時也殺死了健康細胞。在乳腺癌中, eL39 (L39)和eL32 (L32)是治療的潛在靶點。研究表明, 通過脂質體納米顆粒包裝特異性小干擾RNA (siRNA)消耗eL39, 抑制缺氧誘導調節一氧化氮合酶(iNOS)和缺氧誘導因子1α(HIF1α)的表達, 可顯著抑制動物模型中腫瘤的生長［69］。該策略可選擇性靶向癌細胞, 而使正常細胞免受不良影響, 是一種有效且有前景的治療方案。此外, 使用慢病毒(LV)遞送的siRNA 對eL32 進行沉默, 也可顯著減少體內外癌細胞的遷移和侵襲［70］。在肺癌中, eL32 過表達與肺癌患者預后不良有關。eL32 沉默影響核糖體生物合成應激,導致uL18和uL5從細胞核向核質易位并與MDM2結合,導致p53 的積累, 從而抑制肺癌的增殖［71］, 因此eL32也有望成為肺癌治療的新靶點。在卵巢癌中, 用LV 小發夾RNA (shRNA)敲低eS6 可顯著抑制卵巢癌細胞的遷移和侵襲能力, 誘導細胞G0/G1期阻滯, 因此eS6 也被認為是卵巢癌患者的治療靶點。

個體核糖體蛋白的缺失和過度表達均與細胞表型的特異性改變有關。uL3 是細胞應激反應的關鍵決定因素, uL3 可與游離核糖體共同誘導細胞周期阻滯和凋亡, 抑制細胞自噬［72］, p53 突變或缺失可導致癌細胞對化療藥物產生耐藥性［73］。轉染uL3 表達載體可通過調節ROS 水平、GSH 含量和胱氨酸攝取恢復耐藥細胞的化療敏感性。uL14 的轉導也可增強腺病毒介導的p53 對細胞增殖的抑制。異位的uL14 蛋白通過穩定p53 使其在細胞內積累, 進而引起p53 下游靶基因MDM2 和p21 的表達水平升高［74］。此外, eL41 (L41)誘導活化轉錄因子4 (ATF4)的降解, ATF4 是腫瘤細胞存活的主要調節因子, 有助于恢復腫瘤細胞對化療的敏感性［75］。

綜上所述, 核糖體生物合成貫穿于腫瘤的發生和發展過程中, 核糖體蛋白與腫瘤的關系成為近年來研究的新熱點。傳統的化療和放療盡管也可誘導凋亡和細胞周期阻滯, 但同時可能導致DNA 損傷, 阻礙 rRNA的轉錄或合成, 從而影響基因組的穩定性。核糖體蛋白本身沒有細胞毒的作用, 但能直接或間接調節細胞周期, 參與DNA 損傷修復、誘導細胞凋亡、調節細胞遷移侵襲、內質網應激、自噬及化療的敏感性, 對腫瘤細胞發揮廣泛的調節作用。這都表明核糖體蛋白無論是作為腫瘤診斷的生物標記物或者腫瘤治療的靶點都具有很強的潛力。然而, 腫瘤組織內缺氧和酸中毒等應激因素可產生異常激活的腫瘤區域, 其多樣性導致了核糖體的異質性和復雜性,這些都是尚未探索的新領域。因此選擇性靶向腫瘤中特定細胞群的核糖體生物合成十分具有挑戰性, 仍需要更多的研究從機制上揭示核糖體生物合成在腫瘤形成、進展、轉移和治療中的意義。