何祖坤，邱有玉，白松，杨红菊

0 引言

据国家癌症中心癌症数据统计，2012年全国恶性肿瘤发病例约为264.85/10万，全部地区恶性肿瘤死亡率约为161.49/10万[1]。恶性肿瘤高发病率和高死亡率已严重威胁人们的生命健康。因此，寻找到诊治恶性肿瘤的特异性分子标志物和有效的治疗靶点成为迫切需要解决的问题。N-末端乙酰化（N-terminal acetylation, NTA）是体内最常见的蛋白质修饰之一，Naa10基因（N-α-terminal acetyltransferuse gene 10）在人体细胞内广泛表达，参与蛋白质乙酰化修饰，在调控机体病理生理等生物学进程中扮演重要的角色[2]。研究发现Naa10基因表达异常不但与个体发育畸形、阿尔兹海默症、帕金森病等疾病有关[3-4]，而且在恶性肿瘤组织中表达上调，对肿瘤的发生、进展和侵袭起关键作用，有望成为检测部分恶性肿瘤的新型生物标志物和（或）特异性治疗靶点[5-6]。本文将对Naa10基因的生物来源、结构特点、生物功能以及其在恶性肿瘤中的作用机制相关研究进展进行综述。

1 Naa10基因的研究概述

Naa10基因是1985年首次在酵母菌中发现，1994年在人类细胞中发现其同源基因，与酵母菌arrest defective 1（ARD1）基因有约40%的同源性，因此最开始也命名为人类hARD1基因。在2009年将该基因更名为Naa10基因，此后Naa10成为该基因在NCBI数据库检索的官方名称[7]。Naa10基因位于Xq2.8区域，其编码的Naa10p由235个氨基酸残基构成，相对分子质量为26.46 kD[7]。应用氨基酸序列对Naa10p进行结构分析发现，Naa10pN端为圆球状结构，而C端结构不稳定[8]。Naa10基因功能区位于45～130氨基酸之间，N末端乙酰化修饰主要受N端乙酰化酶调控，其主要由NatA～F六种复合体组成。其中又以NatA最为重要，Naa10是NatA的催化亚基，与Naa15共同组成乙酰转移酶复合体[9-13]。生物体内参与蛋白质翻译后共价修饰的方式主要有甲基化、磷酸化、泛素化和乙酰化，其中乙酰化又以蛋白质N端氨基酸-α-位碳原子上氨基乙酰化修饰最为常见[14]。研究发现约50%酵母蛋白和90%哺乳动物蛋白质翻译后会发生N端乙酰化修饰[15]。Naa10p具有催化成熟蛋白质赖氨酸残基ε位乙酰化活性，自身乙酰化活性，不依赖乙酰化的协同转录抑制活性及分子伴侣活性，通过与多种信号蛋白质协同作用参与调控蛋白降解、细胞凋亡、细胞增殖、细胞迁移、个体生长发育等生物学过程[16]。Naa10在进化上高度保守的碱基序列，从低等的细菌到高等的哺乳动物，其均具有高度保守的序列结构并发挥N端乙酰化作用[2]。研究证实Naa10参与多种实体肿瘤的发生发展，并在肿瘤组织中过表达，这使其有望成为新的肿瘤标志物。

2 Naa10基因在肿瘤发生发展中的作用机制

2.1 Naa10作用于mTOR信号通路参与肿瘤的发生

哺乳动物雷帕霉素靶点（mammalian target of rapamycin, mTOR）是一种进化上高度保守的丝氨酸-苏氨酸激酶信号通路，它整合来自多种细胞内外输入信号，包括生长因子氨基酸、细胞内能量供应、细胞内核糖体发生蛋白质翻译的起始、自噬性细胞死亡以及调节多种细胞功能[17-18]。Naa10p是mTOR信号通路的抑制剂，其低表达导致mTOR基因上游多个调控因子和下游效应因子在不同类型的人类肿瘤中异常激活，进而提高了对mTOR信号通路的开放，由于恶性表型依赖于这些信号通路，从而导致肿瘤的发生[19]。

2.2 Naa10作用于Ca2+/MLCK信号通路参与肿瘤的发生

细胞分裂增殖活跃是肿瘤细胞迁移、侵袭的关键因素，肌球蛋白轻链激酶（myosin light chain kinase, MLCK）是Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶，当胞质Ca2+浓度增加时，Ca2+/钙调蛋白复合物激活MLCK，进而使肌球蛋白轻链（myosin light chain, MLC）中的Thr18和Ser19残基磷酸化，激活状态的MLCK促进肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。研究发现Naa10与MLCK的N端碱基序列结合并乙酰化该序列内的赖氨酸残基，介导的乙酰化使MLCK失活，从而抑制MLC磷酸化，进而抑制肿瘤细胞迁移和侵袭[20]。

2.3 Naa10促进DNMT1介导肿瘤抑癌基因沉默促进肿瘤发生

Naa10p的致癌潜力取决于其与DNA甲基转移酶1（DNA methyltransferase 1, DNMT1）的相互作用，高甲基化介导的肿瘤抑制基因沉默在肿瘤发生中起关键作用，Naa10p通过促进其在体外与DNA的结合及其在体内对E-钙黏蛋白等肿瘤抑制基因启动子的募集而正向调节DNMT1酶活性。同时与此一致的是，Naa10p和DNMT1之间的相互作用是通过启动子CpG甲基化对E-钙黏蛋白沉默所需的，并且E-钙黏蛋白抑制促成了Naa10p的致癌作用。在体外，Naa10的过表达引起细胞转化，并且在细胞集落和异种移植研究中siRNA介导的Naa10p耗尽减弱了癌细胞增殖，其通过调节DNMT1功能促进肿瘤发生[21]。

2.4 Naa10p与PIX-蛋白结合抑制肿瘤细胞侵袭

Naa10p影响肿瘤预后主要表现为在肿瘤细胞的侵袭和转移中发挥作用，Naa10p表达与淋巴结转移呈负相关，在有淋巴结转移的恶性肿瘤患者中其表达较无淋巴结转移的患者低。p21-激活激酶交换因子（p21-activated kinase-interacting exchange factor, PIX）和G蛋白偶联受体激酶（G protein-coupled receptor kinase interactor, GIT）在肿瘤细胞中高表达，均能促进多种肿瘤细胞的迁移和侵袭。PIX通过与Paxillin和（GIT）相互作用后形成PIX-GIT-Paxillin蛋白复合物，GIT-PIX-蛋白复合体易位至黏着斑和胞膜作为支架蛋白皱褶，承担多功能蛋白质结合的载体，在控制细胞形状、极性和黏着斑周转率方面发挥重要作用[22-23]。Naa10p通过与PIX和GIT的结合域结合，从而阻止PIX-GIT-Paxillin蛋白复合物的形成，导致肿瘤细胞内的Cdc42/Rac1活性降低和细胞迁移减少，进而抑制肿瘤细胞的侵袭和迁移。若让PIX在Naa10转染的肿瘤细胞中强制表达，肿瘤细胞将恢复迁移和侵袭的能力[24]。

2.5 Naa10参与肿瘤的其他机制

大部分恶性肿瘤通过高速糖酵解产生能量获得快速生长。磷酸甘油酸激酶1（phosphoglycerate kinase 1, PGK1）作为蛋白激酶在线粒体内磷酸化激活，活化状态的PGK1抑制线粒体内丙酮酸代谢，增强无氧糖酵解途径产能，进而抑制细胞的自噬，促进肿瘤的发生发展。研究发现Naa10能与PGK1结合导致其乙酰化，耗竭内源性的PGK1，或者使其处于失活状态，从而抑制肿瘤细胞的生长和迁移[25]。热休克蛋白（HSP90）是重要的分子伴侣，在稳定蛋白质结构和蛋白质翻译后修饰中起着重要的作用，Naa10通过控制Arg/N-末端乙酰化和HSP90途径稳定细胞中的蛋白质，当Naa10表达下调时细胞中的Arg/N-末端乙酰化和HSP90通路受损，导致蛋白质翻译后不能正常乙酰化修饰[26]，这可能是肿瘤发生的诱因。β-连环蛋白乙酰化激活，当Naa10表达下调时，β-连环蛋白/TCF4复合物的转录失活，细胞周期蛋白D1被迫下调，导致细胞周期G1期停滞，达到抑制肿瘤细胞增殖的目的[8]。

3 与Naa10基因密切相关的肿瘤

3.1 Naa10与肝脏恶性肿瘤

Shim等[27]通过实时定量PCR方法分析94例肝脏肿瘤中Naa10 mRNA的表达水平，并通过在同一样品中用GAPDH管家基因水平进行标准化。研究发现在肿瘤组织和非肿瘤组织中的Naa10表达没有显著差异。在肿瘤组织中高表达者较低表达者更倾向于微血管浸润，肝肿瘤中Naa10 mRNA高表达与微血管侵犯密切相关，可作为肝癌切除后检测肿瘤复发的有效标志物。

3.2 Naa10与结直肠癌

Naa10基因在结直肠癌组织中表达上调，而在癌旁正常组织对照组中低表达或不表达。研究发现结肠癌患者血清中抗Naa10抗原抗体水平明显高于健康志愿者，并且与匹配的非癌性组织和良性病变相比，结肠癌组织中检测到Naa10抗原高表达。使用COX回归模型的多变量分析显示，Naa10抗原高表达的患者总生存期和无病生存期明显缩短[28-29]，提示Naa10可作为诊断结直肠癌的潜在标志物。而miR-342-5p和miR-608能抑制细胞增殖、生长和分化，可降低SW480和SW620细胞的致瘤能力，并促进SW480和SW620细胞的凋亡。其机制是通过靶向降解肿瘤细胞内的Naa10 mRNA来抑制体内体外结直肠癌的发生[30]。

3.3 Naa10与乳腺癌

Naa10p的高表达与乳腺癌患者的生存期呈正相关，与淋巴结转移呈负相关。研究发现Naa10p与信号转导子和转录激活因子5a（signal transducer and activator of transcription 5a, STAT5a）结合，并以不依赖乙酰转移酶的作用减少STAT5a对分化抑制剂1（inhibitors of differentiation 1, ID1）的刺激来抑制其表达，此外，Naa10p通过抑制p65激活的IL-1β表达来拮抗JKA激酶2-STAT5a信号转导。Naa10p通过靶向结合STAT5a抑制乳腺癌细胞转移可作为晚期乳腺癌治疗的靶点[31]。Naa10基因表达阳性较表达阴性的乳腺癌患者总体生存期和无病生存期更长，多因素分析显示Naa10基因表达是影响乳腺癌患者预后的独立因素[32-33]。但Wang等[34]研究发现乳腺癌恶性程度越高和（或）淋巴结转移的患者，Naa10基因表达程度越高，其上调与乳腺癌患者预后不良有关。因此，该基因与乳腺癌的关系目前还未形成统一，但随着更深入的研究，Naa10基因在乳腺癌中的作用机制会被阐释清楚。

3.4 Naa10与肺癌

Hua等[24]研究发现Naa10p主要在肺细胞质溶胶中表达，并且很少在细胞核中表达。Naa10p表达与肺癌患者的无复发生存期和总生存期相关，其表达下调是促进肺肿瘤细胞生长、侵袭和转移的关键。Naa10p表达与淋巴结转移呈负相关，与原发性肺肿瘤相比，淋巴结转移性肿瘤中Naa10p水平显著降低，没有淋巴结受累的早期肺肿瘤中Naa10p呈高表达，Naa10p与PIX和GIT的结构域结合，阻滞PIX-GIT-Paxillin迁移复合物的形成，进而抑制癌细胞转移。相反的是，Lee等[21]学者研究发现，Naa10p过表达与肺癌患者预后不良有关，其与癌旁非癌组织相比，癌组织标本的Naa10p蛋白和相应mRNA水平显著增加。导致肺癌发生的机制主要是Naa10p与DNA甲基转移酶1（DNMT1）的相互作用，Naa10p促进癌基因的启动子募集而正向调节DNMT1酶活性，使E-钙黏蛋白表达下调，导致启动子CpG二核苷酸的高甲基化和抑癌基因的失活促进肺癌的发生。

3.5 Naa10与前列腺癌

前列腺癌是一种高度依赖雄激素受体（androgen receptor, AR）驱动的恶性肿瘤，AR翻译后的乙酰化修饰对AR活化至关重要，Naa10通过AR的雄激素信号通路使AR乙酰化激活，活化状态的AR促进前列腺肿瘤的发生[35]。Naa10靶向介导AR乙酰化有望成为AR依赖性前列腺癌治疗的有效靶点。Chen等[36]对380个前列腺癌患者进行RNA-seq加权分析发现长链非编码RNA GAS5、ZFAS1以及miR-940在前列腺癌组织高表达，并且其高表达的患者较低表达患者预后差，进一步研究揭示了长链非编码RNA GAS5和ZFAS1通过miR-940通路介导Naa10基因促进其表达，从而促进前列腺肿瘤的浸润和迁移。

3.6 Naa10与其他肿瘤

Zeng等[37]研究发现Naa10p在口腔鳞状细胞癌组织中的表达与患者的临床分期、淋巴结转移、肿瘤细胞的分化程度、远处转移呈负相关，Naa10p阳性表达患者的无病生存率和总生存率比Naa10p阴性表达患者的预后更好。Naa10 mRNA水平在甲状腺癌组织中过表达，提示Naa10可能参与甲状腺癌的生长和浸润[38]。Yu等[6]使用免疫组织化学分析法发现Naa10在除了前文所述的几种肿瘤组织中较非肿瘤组织过表达，同时还在膀胱癌、胃癌、鼻咽癌、喉癌、宫颈癌、卵巢癌、肾癌、皮肤癌、食管癌、眼部肿瘤和脑部肿瘤等多种恶性肿瘤组织中过表达并参与致癌。

4 小结与展望

Naa10在肿瘤组织中异常表达，并介导多条信号通路参与肿瘤细胞的生长、侵袭、转移等生物学进程，阻断其介导的信号通路转导能有效抑制肿瘤生长和转移。因此，Naa10基因在临床上诊治恶性肿瘤有巨大的潜在应用价值，有望成为诊治恶性肿瘤的特异性肿瘤标志物及特异性治疗新靶点。但Naa10基因参与肿瘤涉及的信号通路较复杂，具体的介导信号通路靶点尚不明确，其在肿瘤中的作用机制还处于基础研究阶段，还需对Naa10基因上下游的调控靶点进一步深入研究，并对其特异性介导肿瘤生长、转移及耐药性通路进行多中心研究，得到循证医学支持，寻找到有效的肿瘤防治新方法，福祉于肿瘤患者。

[编辑：安凤；校对：黄园玲]