陳 賢，郭文靜，楊禮亮，周煜新，郭青龍

（中國藥科大學江蘇省腫瘤發(fā)生與干預重點實驗室；天然藥物活性物質(zhì)功能研究實驗室，南京210009）

熱休克蛋白（heat shock proteins，HSPs）是一類受熱休克或其他應激源誘導激活并參與蛋白折疊和成熟的大家族蛋白，包括HSP27、HSP40、HSP60、HSP70、HSP90和大型HSPs［1］。熱休克蛋白在細胞增殖、分化和癌變中發(fā)揮著重要的作用，并且可以作為腫瘤診斷、疾病進展評估的生物標志物和腫瘤治療的靶點，具有潛在的臨床應用價值［2］。在腫瘤細胞中，HSPs 協(xié)助腫瘤特異性蛋白折疊并表現(xiàn)出抗凋亡特性，而HSPs 的表達監(jiān)測已在乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、骨癌和泌尿癌等許多腫瘤的臨床診斷中發(fā)揮了作用［3］。

前列腺癌（prostate cancer，PCa）是男性高危腫瘤之一，在老年男性當中具有較高的發(fā)病風險。先前有研究表明西方國家的前列腺癌發(fā)病率最高，但最近的報告指出包括中國在內(nèi)的許多世界其他國家及地區(qū)前列腺癌發(fā)病率也在不斷增長［4］。在各種治療方案中，雄激素剝奪療法被認為是轉(zhuǎn)移性PCa患者的標準治療方案，且在大量病例中產(chǎn)生了良好的效果［5］。然而患者體內(nèi)腫瘤可能會在去雄治療后的短時間內(nèi)發(fā)展為去勢抵抗性PCa（castration-resistant prostate cancer，CRPC），最終導致治療失敗和患者死亡［6］。為了提高PCa 患者的生存率，包括多西他賽和強的松在內(nèi)的多種化學與激素療法進入了臨床研究，但總體治療效果不能令人滿意，因此針對前列腺癌去勢抵抗與耐藥分子機制的研究十分重要［7］。

前列腺癌中的HSP27 是腫瘤進展的關(guān)鍵調(diào)節(jié)者，可促進雄激素受體折疊和核內(nèi)運輸，并且可作為確定PCa 分期狀態(tài)的有效預后工具?；颊呷后w的異質(zhì)性和預后狀態(tài)是高危疾病治療的關(guān)鍵因素，如有的PCa 患者具有致死表型，而有的可能在腫瘤發(fā)展的初級階段就能治愈，故將HSP27 作為預后診斷工具具有十分重要的臨床價值。本文綜述了HSP27 在前列腺癌中的作用，包括HSP27 受誘導產(chǎn)生的機制、抗凋亡能力及其在腫瘤進展與耐藥中的具體功能。此外，本文總結(jié)了靶向HSP27治療的研究成果，并將其作為治療CRPC 的一種有效策略。

1 HSP27的分類與結(jié)構(gòu)

HSPs 一般根據(jù)相對分子質(zhì)量進行分類，其中大多數(shù)屬于HSP27、HSP40、HSP60、HSP70、HSP90和大型HSPs（HSP110 和葡萄糖抑制蛋白170、GRP170）。大部分HSP 蛋白是具有ATP 酶活性的ATP 依賴性蛋白，而HSP27 屬于ATP 非依賴性蛋白［8］。人類HSP27 屬于由11 個成員組成的小型熱休克蛋白家族，大小范圍為12 kD～43 kD，其特征是晶體域的獨特保守區(qū)域，該保守氨基酸序列位于可變的N端與C端結(jié)構(gòu)域之間（圖1）。目前研究的熱點是HSPB1（HSP27）、HSPB4（αA 晶體蛋白）和HSPB5（αB 晶體蛋白或CRYAB），這些分子通過與異常折疊的蛋白質(zhì)或疏水肽結(jié)合，防止它們在細胞內(nèi)聚集從而發(fā)揮伴侶功能［9］。sHSPs 在許多腫瘤類型中都存在高表達，并且HSP27 被認為是與PCa相關(guān)的核心sHSP［10］。

Figure 1 Structure of human HSP27

與大多數(shù)小型熱休克蛋白相似，HSP27能夠形成相對分子質(zhì)量接近800 kD～1 000 kD的同質(zhì)或異質(zhì)低聚復合物。位于N 端區(qū)域的3 個絲氨酸殘基（Ser15、Ser78 和Ser82）的磷酸化是影響HSP27 寡聚狀態(tài)和伴侶功能的關(guān)鍵翻譯后修飾過程，而磷酸化位點Thr143 位于α-crystallin 域［11］。一般認為，較大的ATP 非依賴性HSP27 低聚物能夠結(jié)合錯誤折疊的蛋白并阻止其聚集，而小的低聚物則會促進錯誤蛋白的泛素化和降解［12］。人類HSP27由位于染色體7q11.23的人類HSPB1基因編碼，該基因包含3 個外顯子和兩個HSEs（heat shock elements，熱休克元件）。 HSE 中的第1 個HSF（heat shock factors，熱休克因子）結(jié)合位點位于外顯子1 上游約200 bp 處，第2 個則位于第1 個內(nèi)含子內(nèi)，二者分別與HSFs 1和2結(jié)合。Hemin 處理和熱休克能夠觸發(fā)HSF1 與HSE 結(jié)合并誘導HSP27表達。HSP27 能與多種分子相互作用，如β-連環(huán)蛋白（β-catenin）、組蛋白去乙?；?（HDAC6）、轉(zhuǎn)錄激活因子2（STAT2）和procaspase-3［13］；它還在神經(jīng)退行性疾病、缺血、動脈粥樣硬化和腫瘤等多種疾病中發(fā)揮著作用［14］。

2 HSP27與腫瘤

正常細胞具有獨特的細胞保護機制，以承受各種壓力條件。非應激細胞表達足以維持蛋白質(zhì)組和細胞穩(wěn)態(tài)的基礎水平的熱休克蛋白，而應激細胞表達更高水平的熱休克蛋白從而保護重要蛋白免受毒性物質(zhì)的傷害。HSP27 在很多腫瘤細胞中高表達，幫助折疊癌蛋白并維持其穩(wěn)定性，抑制其在腫瘤微環(huán)境中的聚集或水解，從而成為代謝調(diào)節(jié)的必要元素［15］。

2.1 HSP27在腫瘤的作用

HSP27 在調(diào)控腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移、細胞凋亡、耐藥等方面具有重要作用，可作為疾病預后不良的指標。抑制HSP27可以逆轉(zhuǎn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）、降低基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）活性并抑制腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲［16］。HSP27 也是整合素連接激酶（ILK）的靶點，能夠促進膀胱癌細胞的遷移［17］。此外，HSP27 過表達與上皮性卵巢癌的腹膜轉(zhuǎn)移相關(guān)［18］。外周血中的HSP27 通過增加血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）基因轉(zhuǎn)錄，促進乳腺癌細胞中VEGFR2 的活化，從而促進血管生成和細胞遷移［19］。這些發(fā)現(xiàn)提示HSP27 在調(diào)節(jié)腫瘤細胞生長、侵襲和轉(zhuǎn)移方面有直接作用。

2.2 HSP27的分子調(diào)控機制

研究發(fā)現(xiàn)HSP27 在腫瘤細胞中可通過抑制p53 介導的p21 表達，調(diào)控p53 信號通路，從而抑制細胞衰老［20］。Cayado-Gutiérrez 等［13］發(fā)現(xiàn)乳腺癌細胞中HSP27 的下調(diào)可誘導腫瘤抑制基因PTEN 和其磷酸酶同源物的表達，提示HSP27 負調(diào)控PTEN。Zhang 等［21］研究報道，HSP27 可通過激活AP-1 在肺癌中促進腫瘤細胞增殖，從而導致化療抗性與預后不良。CXC 趨化因子受體1 型（CXCR1）可以促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展，并在晚期胃腺癌中過度表達，胃癌細胞中CXCR1 基因的敲除下調(diào)了HSP27 的表達，提示CXCR1、HSP27 與胃癌發(fā)生相關(guān)［22］。其他研究表明HSP27 可與細胞色素c 結(jié)合 調(diào) 節(jié) 其 抗 凋 亡 作 用，例 如，Bruey 等［23］發(fā) 現(xiàn)HSP27與細胞色素c的結(jié)合阻止了細胞色素c與凋亡蛋白酶激活因子-1（APAF-1）和procaspase-9 的相互作用，從而抑制了caspase激活。此外，可溶性環(huán)氧化物水解酶抑制劑t-AUCB 阻斷HSP27 的激活后可以增加caspase-3 的活性，進而誘導膠質(zhì)母細胞瘤細胞的凋亡［24］。還有研究發(fā)現(xiàn)食管鱗狀細胞癌的干細胞特征和異常的代謝重編程取決于HSP27-AKT-HK2 途徑，靶向HSP27 和HK2 可能成為治療食道癌的新型治療策略［25］。

2.3 腫瘤中HSP27的磷酸化效應

HSP27 在人類腫瘤中的表達水平已經(jīng)得到了深入的研究，其異常表達與腫瘤的侵襲性、化療的耐藥性以及患者預后不良有關(guān)。然而，在腫瘤中對HSP27 磷酸化作用的相關(guān)研究報道較少。事實上，各種刺激物可以誘導HSP27 中絲氨酸殘基15、78 和82 的磷酸化，這種翻譯后修飾影響了HSP27的一些 細 胞 功 能［26］。 正常情況下，磷酸化的HSP27 具有抗增殖和抗凋亡作用，并參與血小板顆粒分泌和肌動蛋白絲動力學；HSP27 的異常磷酸化水平與病毒感染、腫瘤異質(zhì)化、皮膚自身免疫性疾病和腎臟疾病有關(guān)［27-28］。

Yin 等［29］在胃癌中研究發(fā)現(xiàn)HSP27 上82 號絲氨酸上的磷酸化對TIIA 響應，從而誘導活性氧的產(chǎn)生和未折疊蛋白反應，并且HSP27 的磷酸化能夠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子HSF1。Okuno 等［30］回顧性地評估了吉西他濱治療前獲得的49份活檢胰腺癌組織樣品，發(fā)現(xiàn)化療前p-HSP27的高表達與更長的生存期相關(guān)，表明p-HSP27 表達可用于預測胰腺癌的預后。Guo 等［31］研究證明在胰腺癌細胞系中過表達HSP27 增強了腫瘤對吉西他濱的敏感性，并認為HSP27 的非磷酸化形式是使藥物敏感性增強的重要原因。但Kang 等［32］的另一項研究認為，相對于HSP27 本身在細胞中的含量，磷酸化與非磷酸化HSP27間的比值更為重要。總而言之，HSP27磷酸化在腫瘤生理學中的確切作用尚不完全清楚，但是磷酸化HSP27 可能抑制細胞凋亡，并在HSP27的核轉(zhuǎn)運與核保護中發(fā)揮重要作用。

3 HSP27與前列腺癌

HSP27 在PCa 細胞中的一個重要作用是其能幫助折疊和支持雄激素受體（AR）運輸。AR 是睪酮和雙氫睪酮的甾類受體轉(zhuǎn)錄因子，在前列腺癌，尤其是在去勢抵抗性前列腺癌中起重要作用［33］。因此，探索HSP27 作為AR 伴侶蛋白的機制及作用功能，為進一步靶向HSP27 治療前列腺癌和逆轉(zhuǎn)耐藥提供了新的研究思路。

3.1 HSP27在前列腺癌中的生物學作用

3.1.1 調(diào)節(jié)AR 信號通路 在前列腺癌細胞中AR 是一種客體蛋白，可與HSP90、HSP70 和HSP40（圖2）以及諸如p23、FKBP-52 和α-SGT 等伴侶蛋白相互作用［34］。胞質(zhì)AR 與HSP70 和HSP40 結(jié)合，在與HSP90和其他伴隨物結(jié)合后，HSP70和HSP40發(fā)生解離。HSP90 能維持適當?shù)腁R 構(gòu)象，保證其與配體二氫睪酮具有高親和力，AR 與二氫睪酮的結(jié)合會導致其磷酸化并形成二聚體。隨后，HSP27與AR 同型二聚體結(jié)合，支持其轉(zhuǎn)運到細胞核。在細胞核中AR 可以結(jié)合雄激素反應元件（ARE）的特定DNA 序列，這些結(jié)合位點位于某些基因的啟動子序列中，從而可以調(diào)控其他基因的轉(zhuǎn)錄活性［35］，這種作用方式是經(jīng)典的AR信號傳導途徑。

除經(jīng)典途徑外，研究結(jié)果還表明：雄激素及其他類固醇激素刺激能夠使AR 定位于膜脂質(zhì)筏的微區(qū)并與AKT 相互作用，激活AKT 信號傳導［36-37］。Li 等［38］的 研 究 發(fā) 現(xiàn)，膜 相 關(guān)AR 可以 通 過激 活HSP27 來增強胞內(nèi)AR 的活性和核輸入，從而進一步增強經(jīng)典AR 作用。因此，當AR 通路持續(xù)激活時，HSP27 可以作為抗CRPC 治療的理想靶點。已有研究發(fā)現(xiàn)HSP27 磷酸化抑制劑KRIBB-3 和NFκB 抑制劑BAY 11-7082 聯(lián)用能使前列腺癌細胞中AR 和AR-V7 表達水平顯著下調(diào)，并且對HSP27 的抑制作用能夠通過對NF-κB 途徑抑制而增強［39］。此外，抑制HSP27也會限制PCa中其他腫瘤蛋白的致癌能力，并改變CRPC 細胞中相關(guān)的信號傳導和轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡［15］。

Figure 2 Proposed roles of HSP proteins in the regulation of AR signaling

3.1.2 抗凋亡與促增殖效應 HSP27磷酸化后會形成伴侶分子寡聚物調(diào)節(jié)多種細胞存活相關(guān)信號通路，HSP27 能夠與細胞色素c 結(jié)合并抑制caspase 活 化 和 細 胞 凋 亡［40］。 并 且，HSP27 能 與STAT3、eIF4E 和TCTP 相互調(diào)節(jié)，對雄激素剝奪和紫杉烷類細胞毒性藥物誘導的凋亡發(fā)揮抵抗作用［41］。研究發(fā)現(xiàn)當抑制STAT3、eIF4E 或TCTP 時，HSP27 的抗凋亡作用嚴重受損，這表明它們在HSP27 誘導的細胞保護中發(fā)揮作用［42］。Zoubeidi等［43］研究認為HSP27 能以IGF-I 依賴的方式促進ERK 和Akt 磷酸化，維持BAD/14-3-3 復合體穩(wěn)定性，降低細胞凋亡率。Hayashi 等［44］報道HSP27 可以控制磷酸化蛋白-15（PEA-15）的活性，從而促進細胞增殖并抑制Fas 誘導的細胞凋亡，并且LNCaP細胞中HSP27 的過表達可使Akt 介導PEA-15 在Ser116 位磷酸化，磷酸化的PEA-15 不再與ERK 結(jié)合，而是與Fas相關(guān)死亡域蛋白（FADD）結(jié)合，導致細胞凋亡被抑制，該研究認為在具有PTEN 缺失及Akt 高表達的患者中使用HSP27 抑制劑會產(chǎn)生積極的治療效果。這些結(jié)果提示HSP27 在PCa 細胞中具有雙重抗凋亡和促增殖活性，并具有良好的臨床應用前景。

3.1.3 介導耐藥性產(chǎn)生 臨床研究發(fā)現(xiàn)在進行雄激素剝奪或化學藥物治療后，前列腺癌細胞中HSP27 表達顯著增加并作為細胞保護性伴侶分子發(fā)揮作用，使細胞具有耐藥性［45］。Cui等［46］研究證明HSP27 與神經(jīng)內(nèi)分泌PCa 細胞（NEPCa）的耐藥有關(guān)，具有化療抗性的NEPCa 細胞很可能是在雄激素剝奪治療后產(chǎn)生的，他們甚至可以使鄰近的PCa 細胞產(chǎn)生耐藥性。 由NEPCa 細胞分泌的PTHrP 被發(fā)現(xiàn)能調(diào)節(jié)鄰近的PCa 細胞的p38/MAPK/HSP27信號，而這些信號分子的激活能夠通過增加AR 的核易位與上調(diào)p21 來影響AR 的活性，最終導致包括多西他賽在內(nèi)的許多抗腫瘤藥物耐藥。Ketteler 等［47］研究發(fā)現(xiàn)整合膜蛋白caveolin-1 缺失型細胞的ASMase 活性和神經(jīng)酰胺生成增加，導致MAPK/HSP27/AKT 信號傳導途徑改變，最終使腫瘤細胞的凋亡敏感性增強，達到逆轉(zhuǎn)耐藥效果。此外，有研究發(fā)現(xiàn)HSP27 能夠與真核翻譯起始因子4E（eIF4E）相互作用，減少eIF4E 的泛素化和蛋白酶體降解，保護蛋白質(zhì)合成的起始過程，從而提高去勢或化療過程中細胞在應激狀態(tài)下的存活率［48］。Ziouziou等［49］通過BRET分析與分子模擬相結(jié)合的方法找到了一種2，3-二氧吩嗪類衍生物，它能夠有效地抑制腫瘤細胞活性并通過干擾HSP27/eIF4E相互作用而增加化療敏感性。

3.1.4 促進細胞遷移和侵襲 HSP27 的表達增加與前列腺癌發(fā)展為易轉(zhuǎn)移擴散的CRPC 有關(guān)。有研究報道HSP27 能通過翻譯控制PCa 中的相關(guān)腫瘤蛋白（如TCTP）表達，從而促進腫瘤惡性發(fā)展［41］。并且HSP27 能夠促進前列腺癌細胞的轉(zhuǎn)移，通過MMP-2 增加細胞侵襲性［50］。例如，Lee等［51］發(fā)現(xiàn)HSP27 能夠調(diào)控前列腺癌中TGF-β 通路增強MMP-2 的活性，并通過調(diào)節(jié)STAT3 依賴性MMP-2 表達來增強細胞遷移和侵襲。并且，由EGF 誘導的AKT、GSK3β 磷酸化以及β-catenin 核轉(zhuǎn)運需要HSP27 參與，沉默HSP27 能夠降低βcatenin 的EGF 依賴性磷酸化，增強β-catenin 的泛素化和降解，阻止β-catenin 核易位及與Slug 啟動子的結(jié)合，進而調(diào)節(jié)前列腺癌中EGF/β-catenin 介導的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）過程［52］。此外，HSP27還能夠通過激活IL-6-STAT3-Twist 信號通路來調(diào)節(jié)EMT［53］。

3.2 HSP27作為前列腺癌的預后標志物

雖然HSP27 在各種腫瘤類型中都有表達，但許多研究認為HSP27 是PCa 的一個獨特而重要的標志物。HSP27 在PCa 細胞中的表達增加間接反映了腫瘤的轉(zhuǎn)移趨勢以及不良的預后狀態(tài)。最近的蛋白組學研究表明，HSP27、ALDH6A1 與抗增殖蛋白可作為3 種生物標志物來監(jiān)測前列腺腫瘤早期和晚期的狀態(tài)變化［54］。在局部進展性PCa 患者中發(fā)現(xiàn)HSP27 的高表達與預后不良有關(guān)，即使在缺乏典型ETS 基因重排的病例中也有發(fā)生CRPC的高風險［43，55］。HSP27 在大量CRPC 病例中持續(xù)過表達，并且很多病人在雄激素剝奪治療后HSP27水平也出現(xiàn)了相應的升高［56］。

3.3 以HSP27為靶點的前列腺癌治療方法

與HSP90 和HSP70 不同，HSP27 由于其結(jié)構(gòu)中缺少ATP 結(jié)合域，不適合作為小分子抑制劑的直接作用靶點。其他靶向機制，如Dong 等［57］將HSP27 作為CRPC 的治療靶標，把siRNA 壓制成納米顆粒，制造出兩親性磷脂肽樹狀聚合物（AmPPDs）保護siRNA 靶向HSP27 而不被酶降解。反義核苷酸也被運用其中，通過與HSP27 的mRNA 結(jié)合阻止其翻譯，從而抑制HSP27 在PCa 細胞中的表達，達到抑制腫瘤的作用。例如，OGX-427 是一種作用于HSP27 的反義寡核苷酸，能夠促進LNCaP 細胞中AR 的降解，經(jīng)OGX-427 處理的LNCaP細胞異種移植的小鼠腫瘤細胞凋亡增加，轉(zhuǎn)移潛能降低，且血清PSA 水平顯著降低［53］。研究發(fā)現(xiàn)包括自噬抑制劑在內(nèi)的PCa 治療組合方案既能增強OGX-427 的促凋亡作用，又能抑制腫瘤的生長，提示自噬很可能是HSP27耗竭的代償反應［58］。

Nappi 等［59］發(fā)現(xiàn)12 個HSP27 二聚體可組成球形單體復合物，在其末端結(jié)構(gòu)域之間存在由絲氨酸殘基組成的磷酸化口袋，通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）和熒光偏振（FP）分析的組合篩選鑒定出伊維菌素（IVM）。IVM 能夠特異性結(jié)合HSP27復合物的磷酸化口袋，抑制MAPKAP2 介導的HSP27 磷酸化和解聚，進而阻斷HSP27 調(diào)節(jié)的存活信號及癌蛋白相互作用，在前列腺癌和EGFR/HER2 驅(qū)動的腫瘤模型中增強了抗AR 和抗EGFR藥物的活性。

HSP27 作為伴侶分子協(xié)助前列腺癌中AR 的核轉(zhuǎn)位與功能激活，并促進AKT 的磷酸化，而AR與AKT 信號網(wǎng)絡在前列腺癌糖酵解作用中發(fā)揮著重要作用［60］。最近研究發(fā)現(xiàn)漢黃芩素類衍生藥物FV-429 能夠通過影響p-HSP27 與AR 間的相互作用，抑制AR 入核與磷酸化激活，并擾亂AKT/HK2調(diào)控的前列腺癌糖酵解功能，進而促使前列腺癌細胞代謝紊亂與凋亡，達到抑制腫瘤效果。

近年來，靶向HSP27 寡聚化方法的出現(xiàn)使以HSP27 為靶點的治療有更多的選擇，像zerumbone（ZER）這樣的小分子通過其半胱氨酸殘基的交聯(lián)導致HSP27 的二聚改變，從而抑制HSP27 低聚化，增加腫瘤細胞對放療的敏感性［61］。利用計算藥物重新定位的方法，Heinrich 等［62］識別出6 種化合物，其中5 種可以結(jié)合HSP27 并限制其伴侶活性，體外研究表明這些化合物具有減弱腫瘤細胞耐藥的作用，這些方法可能適用于今后PCa的靶向治療研究。

4 結(jié) 論

HSP27在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮重要作用，并且與前列腺癌轉(zhuǎn)移以及去勢耐藥相關(guān)，可作為潛在的臨床生物標志物，用于前列腺癌患者的診斷和預后標記。此外，HSP27還可作為前列腺癌治療的潛在靶點，有助于新型化療藥物的開發(fā)。

然而，現(xiàn)階段研究還沒有完全解釋清楚腫瘤細胞和正常細胞對HSP 的不同需求，而進一步的研究可以為開發(fā)更有效、毒性更小的新型抗腫瘤HSP27 抑制劑找到一個治療窗口?，F(xiàn)研究開發(fā)的一些HSP 抑制劑缺乏令人滿意的抗腫瘤活性，且具有一定的器官毒性，而對一種HSP 的抑制可能會刺激其他HSP 過度表達，從而減弱單一HSP 抑制劑的抑制作用。例如，HSP27的抑制會刺激熱休克反應，導致其他HSPs 的過表達。因此，聯(lián)合使用不同的HSPs 抑制劑可能是提高腫瘤治療療效的一種良好策略，而進一步了解HSP27 的功能和分子機制對于提高前列腺癌診斷的準確性和開發(fā)更有效的化療藥物具有十分重要的意義。