靶向凋亡抑制蛋白XIAP抗癌策略研究进展(共享)

1、靶向凋亡抑制蛋白xiap抗癌策略研究进展张潜i王洪林彳1.重庆市渝北区人民医院肝胆普外科，重庆401120； 2.重庆医科大学附属第 一医院肝胆外科，重庆400016摘要细胞凋亡是机体消除冇害细胞、防止细胞过度增殖的正常生理过程。肿瘤的 发生是细胞增殖与凋亡失衡所致，凋亡抵抗是肿瘤发生的主要原因之一。凋亡抑制蛋白 (laps)是一-类高度保守的内源性抗细胞凋亡因子家族，通过抑制caspase活性等路径 抑制细胞凋亡。xiap作为laps家族中重要成员，与肿瘤发牛:、发展、临床治疗及预后 判断等研究上的密切联系赢得了更多的冃光。因此，本文就靶向xiap的抗癌策略进展 做一综述。关键词凋亡；x染色

2、体连锁的凋亡抑制蛋白；治疗；靶向中国分类号：r73-36+2文献标识码：aprogress on anticancer strategies targeting xiap zhang qian, wang hong-iin (department of genera/ surgery, the people's hospita/ of yubei district of chongqing city, chongqing 401120; department of hepatobiliary surgery, the first affi / iated hosp i tai of c

3、hongqing uni vers i ty of medical sc i ence, chongqing 400016) correspondence to:wang hong-tin e-mai/: 752829282qq. comabstract apoptosis is an physiological process of organism to el iminate the harmful cel is and prevent the cel is proliferating excessively. the tumor occurrenee is caused by the i

4、mbalancc of cell proliferation and apoptosis, and apoptosis resistance is one of main reason which caused the tumor occurrence. inhibitor of apoptosis proteins (iaps) are a class of highly conserved endogenous anti-apoptotic fami ly of cytokines by inhibiting caspase activi ty and other paths to inh

5、ibit apop to sis. xiap as iaps i mporta nt member of the family, in close contact with the research on tumor development, clinical treatment and prognosis, etc won more attention. therefore, we do a review on the progress of the anti-cancer strategies of targeting xiap.key words apop tosis; x-l inke

6、d in hib it or of apop tosispro tein; t rea tment;凋亡是机体清除损伤、衰老或多余细胞，维持机体发育、自身稳 定的重要生命现象，而肿瘤组织中细胞增殖与凋亡失衡，不能维持细 胞数量的适当平衡是肿瘤重要特征。在抗癌治疗中，选择性抑制凋亡 抑制基因的活性成为肿瘤治疗学的一个热点。一般认为，凋亡由以下路径实现：一是外源性路径（死亡受体通 路），二是内源性路径（线粒体通路），三是内质网路径。三条凋广通 路最后都有关键的caspase （含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶）的 激活，凋亡通路具有共同的起动者（caspase2,8,9和10）对效应者 （caspa

7、se3,6,和7）进行切割后使后者激活，后者对靶蛋白进行水 解导致凋亡的级联过程z】。凋亡抑制蛋白（inhibitor of apoptosis protein, iaps）是一 类具有细胞凋亡抑制作用的蛋白家族，包括x染色体连锁的凋亡抑制 蛋白 xiap （x-linked inhibitor of apoptosis protein）等八种成 员已被鉴定出来。xiap基因定位于xq25,为分子量约57kda胞质内 蛋白，与家族其他taps 一样有两个特征性结构：n端的btr结构域 及c端的ring锌指结构域。前是抑制caspase活性比不可少的，后 者具有e3泛索连接酶活性，能催化自身及靶

8、蛋白通过泛索化降解。 研究指出，xiap是iap家族中最有效的内源性caspase抑制因子"幻。1 凋亡抑制蛋白xiap凋亡抵抗作用路径凋亡通路中iaps处于核心节点上，其主要是干扰caspase的激 活。xiap是凋广抑制蛋口 iaps家族中对各种内源性和外源性细胞 凋亡过程均有明显的抑制效应的调控因子，苴凋亡抵抗主耍途径是： 1. 1通过抑制caspase抗凋亡sun c等7指出，xiap结合而抑制 启动性的caspase-9和效应的caspase-3和caspase-7,但不能抑制 caspase-1, caspase-6, caspase-8 和 caspaseto,这种选择

9、性结合 是有bir结构域上保守氨基酸残基和bir区段连接区linker的特点 而定的o suzuki等研究指出，xtap其btr1和bir2区段连接区linker 是抑制caspase-3和caspase-7的直接活性结构域，这种抑制是竞争 性的，而bir2则是通过非竞争性的方式抑制caspase-7o1.2通过e3泛素连接酶作用 泛素-蛋白酶体途径是真核生物细胞 蛋白降解途径之一，-:种关键的酶共同介导了这一多步酶促反应，包 括泛素活化酶e1、泛素结合酶e2和泛素连接酶e3o e3即底物识别 因子，决定反应的特杲性。xiap具有ring锌指结构介导的e3泛素 连接酶活性，能催化自身泛索化和靶

10、分子caspase-3的泛素化降解过 程，增强了细胞的抗凋亡效应汽而ring结构域的突变或缺失使xiap 不能有效地降解，导致细胞凋亡受到抑制何。schileaj等m发现, xiap的稳定性主要决定于其泛素连接酶活性，指出在体外抗肿瘤及 caspase抑制研究中，xiap的泛素化活性是我们从生理角度必须考虑 的一个因素。1.3通过其他分子参与的信号途径xiap也参与在其他信号通路的 转导，有报道指出xiap通过如促进nf- k b从胞质到胞核转移，增强 ikb蛋白降解问。2 xiap与肿瘤iaps表达上调是大多数肿瘤细胞的一个共同特征。在人类众多 肿瘤细胞系及各类肿瘤组织中都检测到xiap的高

11、表达“叩。一些研 究发现高表达xiap与化疗耐药及预后不良相关"0其过表达似乎 在电离辐射及缺氧状况下起了保护作用，甚至有研究指出在肿瘤 进展及发生屮起到了促进作用，例如从骨髓增生异常综合症到白血病 c191o更进一步的是，有研究匈指出表达较高水平xtap的癌症病人 具有较高复发风险，上调xiap表现出较低的无复发存活率，将其与 传统的肿瘤标志物一起作为预后标签。3 靶向xiap作为抗癌策略基于iaps在调控凋亡中的重要作用以及与肿瘤发生发展的密切 关系，靶向taps已作为了抗癌治疗的一项策略。靶向mps抑制的细 胞试验以及定向敲除xiap的小鼠并没表现出有意义的病理变化，对 小鼠以

12、xiap抑制剂处理其并未表现出毒性反应，从这些可见靶向 iaps成为了一项有吸引力的研究。而xiap作为iap家族的重要成员, 已作为这方面研究的重点。taps在包括转录、转录后修饰以及蛋白对蛋白相互作用几个水 平被调控。理论上，在上述各水平均可成为靶向抑制xiap的阶段。 靶向xiap蛋白抗肿瘤研究主耍有几下几条途径：3. 1运用靶向xiap反义寡核甘酸技术 反义寡核甘酸技术，即设 计并合成特定寡核甘酸，与胞内核酸碱基配对特异结合成dna-rna杂 合分子，激活rnaseh切割杂合分子中的rna链使口标mrna降解，而 反义链释放后与下一目标mrna继续结合使之降解。在一些临床前期 多种癌症

13、异种移植模型研究中，xiap反义寡核莒酸链单药应用显示出了潜在的抗肿瘤活性旳。再者，靶向xiap反义寡核甘酸使多种肿 瘤细胞对放化疗及trail诱导细胞死亡增敏23 241 o有体内试验指出， 靶向xiap反义寡核背酸与相关的抗肿瘤药物联合应用将是最佳的方 案药效学研究也表明了靶向xiap反义寡核昔酸药物活性与肿瘤 模型中的x1ap水平相关当前，靶向xtap反义寡核昔酸药物单 用以及联合化疗药物抗癌临床i /ii试验已在评审及实施之中26-270 3.2运用rna干扰促进rna降解rna干扰，亦即rnai,当双链rna导入细胞后将降解其互补rnao很多研究指出利用这一技术诱导 凋亡及增加化疗敏

14、感达到抗肿瘤作用28o这一途径虽然有很好的特 异性和高效率，但其产生的干扰反应却可能影响xiap的水平amy v paschall30使用特异性sirnas沉默xiap及ciapl显著性地增加 trflfas介导的转移性人结肠癌细胞系的凋亡，指出iap蛋白调节结 肠癌细胞的凋亡抵抗，指出神经酰胺通过促进iap蛋白的降解来增加 肿瘤细胞对凋亡促进的敏感性。3.3靶向mps的小分子抑制剂蛋白质结构上和功能上的研究揭 示了 xiap蛋口上bir3区段有一结合并抑制caspase-9的位点，同样 在其bir2区段表明存在两个结合并抑制caspase-3及caspase-7激 活的位点一叭故此，小分子结

15、合于这些位点就能够达到抑制xiap 对caspase的抑制调控作用。这类靶向xiap的抑制物有：3. 3. 1内源性x1ap抑制物smac为一种线粒休破裂后释放入胞浆 的蛋口，释放后裂解转化为成熟活性形式与xiap的bir3和bir2区 段结合并抑制其活性。研究显示，当导入smac肽进入细胞后，能激 活caspase路径，并诱导各种癌细胞系及原发性癌细胞进入死亡受体 路径介导或者化疗诱导的凋亡。动物模型中，smac肽增强了 trail 介导的抗肿瘤活性c33o此外，基于smac与xiap-bir3络合的3d结 构，设计出了 smac拟肽，与iaps的bir区段连接，与trail, tnf- a

16、以及抗癌药物共同激活癌细胞凋亡一炕。3. 3.2靶向xiap-bir3拮抗剂利用核磁共振筛选技术，多种靶向 smac结合的xiap-bir3区段的抑制物已被设计出来，这些抑制物以 纳摩尔级亲和力与xiap-bir3区段结合，促进了多种人肿瘤细胞系死 亡，同样抑制小鼠乳腺癌模型中肿瘤生长匈。恩贝酸（embelin）, 被认为是一种非肽类的小分子量的靶向x1ap-bir3区段的抑制剂，在 转染了 xiap细胞中表现出一些抗癌活性。3. 3. 3靶向xiap-bir2拮抗剂 除了基于bir3区段的抑制物的研 究，bir2区段也作为研究靶向xiap的抑制物的对象。例如，schimmer ad等匈利用针

17、对caspase的去抑制分析法第一次筛选出靶向xiap 的非肽类拮抗剂，这类化合物在不同癌细胞系内激发凋亡（甚至没有 细胞毒性刺激因素严皿，增加了对化疗药及trail诱导凋亡的敏感 性，也抑制了小鼠动物模型肿瘤生长。mar orzaez等通过sosa（畐lj 作用反应最佳化）方法找到了 xiap抑制剂地嗪鞍，在体外及细胞 试验屮鉴定出地座鞍靶向作用于其bir2结构域，从而抑制 xtap/caspase-3的交联作用。3.4单克隆抗体促凋亡级联发生 有研究】指出：可通过特异性的 死亡受体、受体配体单抗以竞争及阻止致癌基因或抗凋亡基因的表达 來实现凋亡发生。3.5其它一些药物的直接效应rotter

18、lin, 一种蛋白激酶c抑制 剂，导致了 xiap损耗并增强了 trail诱导的结肠癌细胞死亡创。 phenoxodiol, 一种异黄酮类新药，通过一种不尚清楚地机制也导致 了蛋白体形式的xiap的降解叭另外，一些xiap的负性调节蛋白也在研究视野z中，例如 0mi/htra2和xaf1。前者为胞核编码的蛋白，其蛋白水解活性在调节 线粒体内稳态方面起到了根本的作用，在促进凋亡方面，它由线粒体 释放入胞浆，通过拮抗iaps以caspase依赖的方式促进了细胞死亡 44;后者为来自胞核的的内源性taps拮抗蛋白，无需通过蛋白水解 形成活性形式，在核内与xiap结合后阻止xiap在胞浆内抑制casp

19、ase 的活性丽。以这些蛋白作为研究对象，通过这些蛋白靶向xiap研究 细胞凋亡，也可作为靶向xiap的抗癌策略之一。4 问题与展望自从发现taps在许多人的肿瘤组织中高表达、通过抑制caspase 这一核心机制而阻断了凋亡之后，靶向iaps家族作为抗癌研究已备 受关注。在iaps家族之中，xiap无疑是最受关注的，在有关例如反 义寡核苜酸以及小分了抑制剂能直接触发凋亡或者赋予细胞毒性治 疗的有效性方面的研究，使我们认识到靶向xiap的研究是具有潜在 的、值得进一步探索的治疗策略，而大量的临床前期研究为我们提供 了令人信服的证据。从一种肿瘤到另一肿瘤的xiap抑制研究，或者各利|细胞毒性刺 激

20、因素联合xiap抑制的以期调节xiap功能的外推法研究简化了错综 复杂的信号通路，这些为xiap抑制剂在临床上的合理使用而建立了 确切的临床前期数据，因而在特定的肿瘤类型中以及在确定的细胞毒 性刺激因素条件下，严谨地评价xiap抑制剂是必然的要求。另一方 面，要明确一个口前不甚清楚地问题，就是恶性细胞和非恶性细胞对 iap抑制剂所表现的的差异敏感的机制。所以，未来的临床前期动物 体内试验应关注xiap抑制剂对正常细胞的潜在毒副作用。另外一个 公开的疑问是，泛iap抑制剂是否较选择性的iap抑制剂更具有优势。 xiap只是八个iaps蛋白家族屮的一员，尽管xiap是研究得最多并 被认为人类tap

21、s家族中是最具有效的caspase抑制剂，但其它taps 成员的功能还训未完全清楚。所以对泛iap抑制或者特异性iap抑制 哪种方式更具治疗意义尚待明确。形成并确定分子生物标记以监测iap抑制剂的抗癌活性以及毒 性效应将是iap抑制剂在医学应用屮的的重屮之重。我们期待iap抑 制剂单独或者联合化疗、放疗、生物治疗方案治疗各种类型的肿瘤临 床试验在未来儿年取得进展，届时将为遭受癌症困扰的人们提供一些 新的、更有效的疗法。参考文献1 salvesen gs,dixit vm.caspases: intracellular signaling by proteolysis j. cell. 1997

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