王　娇(综述)，野　娜，韩世愈(审校)

(哈尔滨医科大学附属第四医院妇产科，哈尔滨 150001)

Nucleostemin通过p53与非p53途径调控细胞增殖的研究进展

王娇△(综述)，野娜，韩世愈※(审校)

(哈尔滨医科大学附属第四医院妇产科，哈尔滨 150001)

摘要：Nucleostemin(NS)是一种可在细胞核仁和核浆内穿梭的GTP结合蛋白，主要定位于核仁内，其在维持干细胞未分化状态、细胞周期进程、肿瘤细胞及干细胞的增殖与凋亡中发挥着重要作用。就NS调控细胞增殖的机制而言，目前仍存在争议。一部分研究认为，NS通过结合p53，发挥维持细胞增殖、抑制细胞凋亡的作用；另一部分研究则认为，NS通过细胞内其他通路及参与核糖体的生物合成，进而影响细胞的生物学功能。

关键词：Nucleostemin; p53途径; 增殖

Tsai和McKay[1]分离并鉴定出一种已知基因的新克隆，即Nucleostemin(NS)基因。人类的NS基因定位于3p21.1，cDNA全长1650 bp，编码一个由549个氨基酸残基组成的分子质量为61 800的蛋白质。结构上，包含有NH2-末端基本结构域(B)、螺旋卷曲结构域(C)、COOH-末端的酸性结构域(A)、两个GTP结合结构域(G1和G4)以及一个位于G1和A之间的中间结构域(I)。NS在胚胎干细胞[2]、造血干细胞[3]、间充质干细胞[4]等干细胞以及肾癌细胞[5]、胃癌细胞[6]、宫颈癌细胞[7]等肿瘤细胞系中均有表达。近年来的研究证实，NS可影响细胞增殖[1]，但对于NS调控细胞增殖的具体机制尚存在争议，现对此机制的研究进展进行综述。

1NS调控细胞增殖概述

NS在细胞增殖的调控中发挥着积极的作用。在分化的神经干细胞中，NS的表达降低，干细胞的增殖能力下降[8]。利用成纤维生长因子2刺激骨髓干细胞增殖后，NS的表达增加[9]。在非洲爪蟾胚胎中，NS在增殖速率高的细胞中优势表达[10]。同时，NS在大量肿瘤细胞系中高表达，敲除U2OS细胞中NS的表达将导致非循环细胞增多[11]。以上研究证实，NS能够维持与调控细胞的增殖。NS在正常条件下维持细胞增殖的意义在于，S期基因组复制时，NS转移到核浆中保护基因组免于DNA损伤。

2010年，Lin等[12]在实验中发现，高表达NS的小鼠乳腺癌细胞较其他乳腺癌细胞的增殖能力和体内外致瘤性更强。抑制肿瘤细胞株中NS的表达可抑制细胞增殖，在裸鼠体内成瘤实验中也获得相同结论[13]。对于NS在细胞增殖过程中的作用，目前有两种观点，一种认为：NS通过与p53形成复合物抑制p53的抑癌作用。这种观点可以解释抑制肿瘤细胞中NS的表达，导致p53激活，进而诱导p53依赖的细胞周期停滞。另一种观点强调NS在细胞增殖过程中独立发挥作用。Beekman等[10]认为，NS缺陷型小鼠胚胎在移植前即发生死亡，而这种发生在胚胎早期的死亡与p53无关。NS不仅在肿瘤细胞以及干细胞中通过p53途径发挥促增殖作用，同时还可以通过其他途径调控细胞的增殖，如NS是核糖体生物合成的原件之一[14]，耗尽NS将导致S期细胞的DNA损伤，导致周期停滞，进而引起核糖体变异，影响核糖体的生物合成。

2NS通过p53途径调控细胞增殖

研究表明，NS通过p53调节细胞增殖过程需要INK4a(inhibitor of CDK4)/ARF(alternative reading frame)[15]。INK4a/ARF是细胞周期抑制蛋白，可以通过MDM2(murine double minute-2)稳定p53。在细胞分化过程中，NS表达减少，INK4a/ARF表达增多，通过p53通路抑制细胞周期进程。当NS表达增多时，S期细胞比率增加，肿瘤生长加速；抑制NS表达时，S期细胞比率降低，G0/G1期细胞比率增加，细胞增殖速度明显降低[9]。

2009年，Nomura等[16]在实验中发现，靶向敲除NS基因的小鼠其生长发生停滞，这表明NS在胚胎发育早期发挥着至关重要的作用。为了解NS在胚胎发育过程中的作用，Nomura等[16]构建了NS缺失型胚胎干细胞，通过检测多能性标志物(oct-3/4)的表达、观察细胞生长周期等发现，无NS作用的情况下，p53活化增多，进而导致胚胎干细胞以及分化而来的神经干细胞的增殖受抑制，细胞发生凋亡。这一研究进一步说明，NS在胚胎干细胞中是通过p53途径发挥作用的。

在NS经p53途径调节细胞增殖的理论被广泛认可的同时，学者们又开始研究这一理论在临床中的应用。p53基因功能的改变与肿瘤的发生密切相关，其突变常发生在侵袭性肿瘤中。Ma等[17]对71例脑垂体腺瘤样本进行分析，分别检测NS、ASPP2(p53凋亡刺激蛋白基因)以及Ki-67(细胞增殖相关基因)的表达，结果发现，NS与Ki-67的表达水平呈正相关，ASPP2与Ki-67的表达呈负相关，三者的差异表达导致垂体瘤病理类型以及分子生物学特征发生变异。于是作者得出结论：NS、ASPP2以及Ki-67均可作为脑垂体瘤的临床标志物，同时推测，NS与ASPP2可能是通过与p53相互作用，进而影响肿瘤的增殖和侵袭。2014年，Kobayashi等[18]也得出了类似的结论，该研究对220例手术切除的乳腺癌组织样本进行组学分析，结果发现，220例标本中有142例NS呈阳性表达，且与p53、雌激素受体及人类表皮生长因子受体2相关。NS阳性患者的生存率明显低于阴性患者，而NS-/p53-患者的预后最差，NS与p53相互作用影响乳腺癌的进展。Guo等[19]在实验中发现，对SKBR-3细胞进行RNA干扰，下调其NS的表达，可导致细胞周期停滞在G1期，p53途径被激活，进而抑制细胞增殖，促进细胞凋亡。

3NS通过非p53途径调控细胞增殖

2013年，Zwolinska等[20]提出了NS作为c-myc原癌基因的转录因子直接参与加速细胞增殖与肿瘤发生的过程。首先，其通过Microarray分析方法找到并确认NS是c-myc的保守转录因子之一；其次，当NS单倍计量不足时能使小鼠不受myc基因的影响，在体内形成肿瘤，这说明NS在成瘤过程中直接发挥作用。为区分这一过程有无p53的作用，Zwolinska等[21]又检测了NS(-)稳转细胞系的细胞生长曲线，发现无论有无p53作用，细胞增殖能力均下降。将NS杂合小鼠与p53(-)小鼠杂交，对其后代研究发现，在无p53作用的情况下，NS(-)小鼠的生存时间明显高于NS(+)小鼠[21]。以上实验结果无疑说明NS通过非p53途径仍可直接影响细胞增殖。

Yoshida等[21]通过研究p21(p53最主要的效应物之一)和p27(细胞周期调节因子)两种因子表达的改变，阐述了NS是如何通过非p53途径影响口腔鳞状细胞癌细胞的增殖。正常来说，NS下调可导致p21表达增多，激活的p53促使细胞发生转录，并抑制细胞周期进程。然而实验结果却发现，即使下调了NS的表达，抑制了细胞增殖，p27的表达增多，而p21的表达却无明显改变。这表明，NS的促增殖作用不仅仅取决于p53的结合能力，还与p27诱导的细胞周期停滞密切相关。Jafarnejad等[22]也在实验中得出了类似的结论，其通过RNA干扰降低小鼠骨髓间充质干细胞中NS的表达，检测细胞周期以及细胞增殖率。结果发现，细胞增殖速度明显降低，细胞周期蛋白D1和凋亡抑制基因存活蛋白的表达也明显降低，而p21却无明显变化。Lin等[23]认为，NS基因对细胞增殖的调控可能与细胞周期蛋白D1有关。体外酵母双杂交实验发现，蛋白磷酸酶2A调节亚基可与NS结合并发挥作用[24]，蛋白磷酸酶2A调节亚基能够调节蛋白磷酸酶2A的活性，后者能够改变Axin的磷酸化状态，抑制β联蛋白的降解，那么是否可以认为NS通过影响Wnt信号通路影响细胞的增殖分化还需要进一步研究证实。

4小结

以上讨论了NS通过p53依赖途径以及非p53依赖途径调控细胞增殖机制的最新研究进展。看似矛盾的两种观点，其实在某一方面存在着统一。即NS蛋白并非如之前预期的一样，通过某一条通路调控着细胞周期与细胞增殖，其是一种多任务处理蛋白，通过多种途径发挥生物学作用。这也进一步印证了任何生物细胞表型的出现均是复杂的分子事件，不能用单一观念理解。

越来越多的证据证实，NS在肿瘤的形成、细胞增殖、分化、凋亡，甚至是肿瘤的侵袭转移中发挥着重要作用。2011年的一项研究证实，NS作为一种对氧化还原反应高度敏感的蛋白可增加细胞内活性氧的水平，使NS发生多聚化，进而阻滞其降解，在调节细胞增殖能力的同时，导致了造血系统肿瘤的恶性转化[25]，这无疑为NS作为部分肿瘤的基因靶向治疗提供了有力的证据。相信随着对NS在细胞增殖及其他领域的研究，将对人类进一步了解肿瘤细胞及干细胞的增殖途径，以及肿瘤的早期诊断、靶向治疗有所助益。

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Progress of Nucleostemin Regulated Cell Proliferation by p53/non-p53 PathwayWANGJiao,YENa,HANShi-yu.(DepartmentofGynecologyandObstetrics,theFourthAffiliatedHospitalofHarbinMedicalUniversity,Harbin150001,China)

Abstract:Nucleostemin(NS) is a GTP-binding protein,shuttling between nucleolus and nucleoplasm,and mainly located in the nucleolus.NS plays an important role in maintaining the undifferentiated state of stem cells,modulating cell cycle and proliferation and apoptosis of several cancer cells and stem cells.But the mechanism involved in regulation of cell proliferation of NS is currently still controversial.Some are convinced that NS promotes cell proliferation and inhibits cell apoptosis combined with p53,another part of the researchers consider non-p53 pathway is the regulatory factor for influencing the cellular functions.

Key words：Nuclestemin； p53 pathway； Proliferation

收稿日期：2014-12-28修回日期：2015-04-28编辑：辛欣

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.22.009

中图分类号：R730.231

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)22-4057-03