BAG1在肿瘤中的研究进展

　　作者：李建鹏 吴倩 朱志图 哈敏文 作者单位：辽宁医学院第一附属医院肿瘤科，辽宁 锦州 121001

　　【关键词】 BAG1;肿瘤;作用机制

　　BAG1是一个与凋亡相关的多功能蛋白，于1995年Takayama等〔1〕和Zeiner等〔2〕两个独立实验组在寻找抗凋亡的Bcl2蛋白和活化的糖皮质激素受体结合的蛋白时发现的，BAG1可显著促进Bcl2抗凋亡作用，将其命名为BAG1。BAGl具有多种亚型，通过与大量的细胞靶点相互作用来实现其多功能的抗凋亡作用，如作用于Bcl2、丝氨酸/苏氨酸激酶(Raf1激酶)和核激素受体等蛋白抑制细胞凋亡，而且通过作用于分子伴侣等多种蛋白分子调节细胞的增殖、转录、迁移和运动。国内外研究表明，BAG1在正常组织中几乎不表达，而在非小细胞性肺癌(NSCLC)、乳腺癌、子宫颈癌、结肠癌等都有所阳性表达，且证实BAG1调控的信号通路在癌症的发生、发展、侵袭以及病人对癌症治疗的反应性及病人预后等方面起重要作用。本文深入综述了BAG1基因的结构、功能、分子调控机制及其在癌细胞中表达水平的临床意义的研究进展。

　　1 BAG1的结构

　　BAG1基因位于9p12号染色体，由7个外显子组成，拥有一条长约1.4 kb的mRNA，因翻译起始点不同，使其编码的BAG1蛋白有多种亚型〔3，4〕：BAG1L(p50)、BAG1M(p46)和BAG1S(p33)。人类BAG1L翻译起始点始于上游的CUG密码子，BAG1M和BAG1S分别起始于内部的第一和二个AUG密码子，因此这几个蛋白拥有共同的C末端，而较大的异构体BAG1L拥有一个特殊N末端序列，称其为核定位序列(NLS)。另外在人类细胞中报道了另一亚型p29〔5〕。

　　BAG1蛋白主要包括BAG结构域(BAG Domain)、泛素样结构域(ULD)、 NLS和酸性氨基酸残基重复序列(TRSEEX Repeats)〔6〕。BAG Domain位于BAG1蛋白的C末端，大约由70个氨基酸残基组成〔7〕，其核心是由2个反向平行的双亲性α螺旋，可以介导与热休克蛋白70(HSP70)、热休克同源蛋白70(HSC70)等分子伴侣结合并相互作用〔8〕。另一α螺旋位于BAG结构域核心的上游，它主要维持这个结构域的完整性和介导其他蛋白与蛋白间的相互作用。所有BAG1亚型都包含ULD,由76个氨基酸残基组成，主要作用是在细胞内通过蛋白酶体和主要的非溶酶体蛋白水解复合物结合使靶蛋白降解，参与BAG1的抗凋亡功能。NLS只存在于异构体BAG1L、BAG1M的氨基末端。BAG1L含有全长的NLS，因此BAG1L主要定位于细胞核;而BAG1M只含部分的NLS，细胞质和细胞核中均存在〔4，9〕，BAG1S缺乏该序列，主要定位于细胞质。但是这种细胞内的分布不是固定的，在某种情况下(例如热休克和激素刺激下)BAG1M与BAG1S一样，都可以从细胞质转移到细胞核。BAG1蛋白还包含不同数量的TRSEEX Repeats，这些重复序列的功能对于抑制凋亡不是必要的，但可调节糖皮质激素受体依赖的转录过程〔10〕。

　　2 BAG1的功能与作用机制

　　BAG1是一种多功能结合蛋白，它可以与HSP70、RAF1激酶/Bcl2、P53、核激素受体等多种靶分子相互作用，来调节细胞的凋亡、增殖、信号传导、基因转录等，对肿瘤的发生、发展、疗效评估及预后都其重要作用，并决定肿瘤对治疗的反应。

　　BAG1通过多种途径参与抗凋亡作用：①与Bcl2结合，两者协同抑制细胞的凋亡。BAG1蛋白能够正向调节Bcl2抗细胞凋亡作用，Bcl2广泛存在于线粒体外膜，BAG1蛋白与之结合后能抑制如细胞色素C等凋亡因子的释放，从而抑制了caspases凋亡通路。②结合分子伴侣Hsp70/Hsc70。Hsp是一种非特异性细胞保护蛋白，当细胞受到应激时，细胞内某些蛋白可能损伤导致细胞死亡，然而细胞自身可以通过Hsp70/Hsc70等进行修复和再生。BAG1蛋白与Hsp70/Hsc70结合抑制其修复并促进细胞的增殖〔11〕，另外BAG1的许多功能如抑制凋亡、对核激素受体的作用以及对转录的调节都依赖Hsp70/Hsc70对其他蛋白的调节作用〔12〕。③与多种生长因子结合 BAG1可与酪氨酸激酶生长因子受体、肝细胞生长因子受体及血小板生长因子受体结合，增强其功能而抑制凋亡〔13〕。④调节细胞信号传导、细胞周期及促进增殖。BAG1可以活化RAF1激酶，活化后的RAF1激酶可激活丝裂原活化蛋白激酶，并通过细胞外的信号调节激酶信号传导途径促进细胞的生长繁殖。⑤与多种激素受体结合BAG1可与雌激素、雄激素、糖皮质激素等受体调节其生物学功能。Cutress〔14〕等发现，BAG1L与功能性雌激素受体和孕激素受体的表达有关，在体外或人类乳腺癌细胞中BAG1L可促进雌激素受体依赖性转录，促进肿瘤细胞的生长和繁殖。⑥BAG1蛋白还可与细胞骨架作用，促进肿瘤细胞的迁移。

　　3 BAG1蛋白与肿瘤

　　3.1 BAG1与肺癌

　　BAG1已经成为NSCLC的肿瘤标记分子之一。Rorke等〔15〕应用免疫组化法观察了85例NSCLC中BAG1表达情况，结果发现NSCLC中BAG1表达水平增高，且其表达的强度与亚细胞分布与总生存期呈正相关，BAG1在胞浆中阳性率表达越高，患者死亡的风险越低，且其表达与患者的年龄、肿瘤分期及细胞学分型无关。单因素Cox回归分析表明，NSCLC患者BAG1过度表达显著降低死亡风险(HR=0.53，P=0.03)，KaplanMeier和logrank tests分析显示，BAG1过表达的肿瘤患者具有生存优势(中位生存30.10vs17.04个月，P=0.05)。但刘红雨等〔13〕应用实时PCR技术研究表明，BAG1高表达组肺癌患者中位生存期较BAG1低表达组明显缩短，其3年和5年的生存期明显低于BAG1低表达组，因此BAG1表达高低与预后还存在争议。Gotz等〔16〕发现BAG1杂合子小鼠损害CRAF癌基因能诱发肺腺瘤生长，表明BAG1是通过RAF在癌基因转型时起重要作用，从而确定其为治疗癌症的一个潜在靶点。

　　3.2 BAG1与乳腺癌

　　在乳腺癌中BAG1的研究较多，但所得结果亦不完全一致，较一致的发现是在多于三分之二的乳腺癌病例中可检测到癌细胞浆中高表达BAG1。Turner等〔17〕检测了122例早期乳腺癌标本及其癌旁组织中的BAG1表达情况，结果表明，BAG1在癌旁组织低表达，且多定位于细胞核，由此推断在正常细胞中以BAG1L表达为主。在肿瘤细胞核中，BAG1呈高表达，但与正常细胞核比较，差异无显著;而在肿瘤细胞胞浆中BAG1的阳性表达水平明显高于正常细胞。Cox模型回归分析方法分析表明只有胞浆中BAG1的表达水平在总的生存期及无远处转移生存期方面有统计学意义;BAG1蛋白在胞浆中的表达水平越高，患者的生存期相对越长，预后越好。

　　理论上，BAG1是一种抗凋亡蛋白，可抑制肿瘤的凋亡，延长肿瘤细胞的寿命，这似乎与以上结果矛盾，因此推测BAG1可能是仅与Hsp70/Hsc70相互作用的诸多蛋白之一，各蛋白之间相互竞争，导致BAG1的作用被抑制，从而促进了Hsp70/Hsc70介导的蛋白重叠效应，使细胞内癌基因蛋白水平降低。Townsend等〔18〕应用免疫组化方法检测乳腺癌患者肿瘤组织中的BAG1表达情况，发现BAG1在92%患者乳腺癌组织中高表达，其中多数是在细胞质表达阳性，少数在细胞核中表达阳性;BAG1在胞核中的表达水平与乳腺癌组织分化程度密切相关，而与其在胞浆中的表达水平无关，且胞核中BAG1表达水平高的乳腺癌组织分化程度差，二者的相关性在绝经前的女性患者中表现得更为明显。可以推测，BAG1高表达可抑制乳腺癌细胞的凋亡，增强肿瘤细胞对缺氧、辐射、化疗药物等的耐受性，阻止因外界刺激引起的细胞生长抑制，延长肿瘤细胞寿命，这与肿瘤细胞耐药有关。

　　近年在乳腺癌的研究中还发现，胞核中BAG1阳性表达率高的患者对内分泌治疗的疗效较差，因BAG1可与激素受体结合而降低激素药物对激素依赖性肿瘤的治疗作用〔6〕。Crabb等〔19〕提出在人乳腺癌细胞中，过氧化物酶增生物激活受体(PPAR)r激动剂促进细胞周期停滞、分化和凋亡，而BAG1作为抗凋亡基因不大可能直接抑制PPARr功能，但在一些乳腺癌BAG1过度表达可能会通过抑制PPARr诱导的细胞死亡途径，限制PPARr激动剂治疗的疗效。可见，BAG1在乳腺癌的发生发展中发挥重要作用，可作为乳腺癌早起诊断、判断预后及指导治疗的生物指标之一。临床上可通过检测BAG1的表达情况预测患者的生存期的长短，同时亦结合其他相关耐药因子及激素受体表达情况等判断肿瘤对化疗药物及内分泌药物的敏感性，从而指导临床。

　　3.3 BAG1与结直肠癌

　　Kikuchi等〔20〕应用免疫组织化学的方法检测了86例结直肠癌患者肿瘤组织中的BAG1的表达情况，BAG1在胞核的表达阳性的患者中其远处转移较高，生存期明显缩短，因此认为BAG1在胞核中的高表达可以作为结直肠癌患者易发生转移及预后较差的重要生物指标之一。Barnes等〔21〕认为胞核中的BAG1蛋白可抑制结肠腺癌的凋亡。金军等〔22〕对82例大肠癌组织进行研究发现BAG1的表达与肿瘤的分化程度、Dukes分期和淋巴结转移有密切的关系。分化程度越低、Dukes分期越晚和有淋巴结转移的患者中BAG1蛋白阳性表达越高，说明BAG1的高表达参与了大肠癌的发展过程，从而进一步说明BAG1抑制细胞凋亡，促进细胞增殖，增加了肿瘤细胞的转移能力。因此BAG1可作为一个预测结直肠癌转移潜能及不良预后的新的生物指标。Clemo等〔23〕应用微阵列技术并转染BAG1 siRNA在HCT116结肠癌细胞株，表明敲除BAG1能抑制NFκB的转录活性。因此，通过抑制NFκB来抑制BAG1可作为一种新的治疗策略，为目前药物治疗方案提高敏感度。

　　3.4 BAG1与其他肿瘤

　　Shehata等〔24〕研究发现应用顺铂治疗宫颈癌细胞后，在抗凋亡作用的基础上显著低于正常水平的凋亡蛋白，其中包括caspase8、caspase3和p21，而抗凋亡蛋白BAG1各亚型分别上调。Shindoh等〔25〕发现，鳞状细胞癌中BAG1在有转移者较无转移者表达高，高分化的肿瘤较低分化的表达高。吴曙辉等〔26〕应用免疫组化方法观察到BAG1在喉癌、声带息肉及癌旁组织中均有表达，但在声带息肉和癌旁组织中的表达弱阳性，喉癌组织中BAG1的高表达，提示BAG1可能参与喉癌细胞凋亡与分化的调控。Faria等〔27〕发现在接受含氟达拉滨方案的慢性粒细胞白血病患者中，疗效不佳的患者肿瘤组织中BAG1的表达水平较高，表明BAG1高表达与氟达拉滨耐药有一定的相关性。此外，BAG1在前列腺癌、舌癌、卵巢癌脑神经角质细胞瘤等诸多肿瘤中均有异常表达，且水平与肿瘤的恶性程度、预后及治疗的反应相关〔28，29〕。Dobbyn等〔30〕研究表明BAG1蛋白合成起始可以由cap依赖和非cap依赖的结构发生，BAG1S的合成石依赖内部核糖体进入位点(internal ribosome entry segment，IRES)出现在BAG1 mRNA的5非翻译区。当暴露于环磷酰胺时BAG1 IRES能维持BAG1蛋白合成而暴露于顺铂时则不能合成，其一部分原因是PTB和PCBP1从细胞核到细胞质的再定位。

　　4 问题和展望

　　肿瘤是当前危害人类健康的主要疾病之一，其发病率有逐渐增加的趋势，尤其在老年人当中发病率更高。因此选择对肿瘤诊断敏感性高，特异性好的基因来提高肿瘤的早诊，治疗和预后判断至关重要。BAG1作为一抗凋亡基因正逐渐引起肿瘤工作者的重视，BAG1多种亚型可通过多种途径发挥抗凋亡作用，但机制还不清楚，且目前的研究结果还存在矛盾，因此，充分了解BAG1基因以及其各种亚型在肿瘤发生、发展中所扮演的角色，为肿瘤早期诊断、治疗靶点和判断预后寻找敏感指标，指导临床工作及肿瘤个体化治疗方案的制定提供依据。

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