陳禹鑫，殷文婕，蔣壯，徐彤，許之陽，周永平，戴途，王浩

[1.南京醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院臨床醫(yī)學系，江蘇南京210029；2.南通大學醫(yī)學院臨床醫(yī)學系，江蘇南通226019；3.南京醫(yī)科大學附屬無錫第二醫(yī)院（南通大學附屬無錫臨床醫(yī)學院），江蘇無錫214002]

胚胎致死異常視覺蛋白1（embryonic lethal abnormal vision like 1/human antigen R,ELAVL1/HuR）是一種參與分化和應激反應的RNA 結(jié)合蛋白，主要通過穩(wěn)定信使RNA（messenger RNA,mRNA）發(fā)揮作用[1]。ELAVL1 蛋白包含3 個與其他RNA 結(jié)合蛋白具有高度同源性的RNA 識別基序（RNA recognition motif,RRM）。前2 個識別序列（RRM1 和RRM2）在RNA 結(jié)合處形成裂縫，而RRM3 對于穩(wěn)定RNA 蛋白復合物起到重要作用。ELAVL1 蛋白的RRM2 和RRM3 之間存在1 個“基本鉸鏈區(qū)”（hinge region,HR），該區(qū)域與其他RNA 結(jié)合蛋白同源性較低。ELAVL1 蛋白內(nèi)的HR 區(qū)帶有一個ELAVL1 蛋白核質(zhì)穿梭序列，這對ELAVL1 蛋白穿梭細胞核至關重要[2]。ELAVL1 蛋白與靶mRNA 的3'-端非翻譯區(qū)（3'-untranslated region,3'-UTR）含AU 元素（AU-rich elements,ARE）等元件識別并結(jié)合，從而調(diào)控靶mRNA 的穩(wěn)定性和翻譯能力[3]。

ELAVL1 蛋白是核質(zhì)穿梭蛋白。對ELAVL1 蛋白的核穿梭機制，目前發(fā)現(xiàn)至少有3 種信號通路與ELAVL1 蛋白的轉(zhuǎn)運有關[4]。第1 種是p38 絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinase,p38-MAPK）通路。在膠質(zhì)母細胞瘤中，未激活的p38-MAPK 與MAPK 激活的蛋白激酶2（MAPK activated protein kinase 2,MK2）以無活性復合物形式存在于細胞核中。白細胞介素-1β （interleukin-1β,IL-1β）激活MAPK 激酶6，后者進一步磷酸化p38-MAPK?；罨膒38-MAPK 將MK2 上334 位的蘇氨酸殘基磷酸化，從而激活MK2，并暴露MK2 與ELAVL1 蛋白的結(jié)合位點。ELAVL1 蛋白與IL-6 mRNA 的ARE 結(jié)合后，與活化的MK2 形成復合物，觸發(fā)核穿梭[5]。第2種為蛋白激酶C（protein kinase C,PKC）通路。PKC是由至少10 種不同的亞型組成的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族。在人系膜細胞（human mesangial cells,HMC）中，血管緊張素II（Angiotension II,AngII）與細胞膜血管緊張素1 型受體（angiotension type 1 receptor,AT1）結(jié)合后，激活PKC 并誘導其進入細胞核?；罨腜KC 磷酸化RRM3 上318 位的絲氨酸殘基，促進ELAVL1 蛋白與靶mRNA 實現(xiàn)核穿梭[6]。第3 種為AMP 激活激酶（adenosine 5'-monophosphate -activated protein kinase,AMPK）通路。AMPK 可以通過多種方式影響哺乳動物蛋白的表達，包括轉(zhuǎn)錄激活[7]，蛋白質(zhì)合成以及mRNA 轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，轉(zhuǎn)錄后調(diào)控在于AMPK 促進ELAVL1 蛋白從胞質(zhì)穿梭入胞核[8]。多胺通過AMPK 調(diào)節(jié)的importinα1的磷酸化和乙?；饔?，調(diào)節(jié)ELAVL1 蛋白的亞細胞定位。多胺磷酸化激活細胞質(zhì)中的AMPK，后者觸發(fā)importinα 1 上105 位絲氨酸殘基磷酸化，又可在輔助蛋白p300協(xié)助下，觸發(fā)importinα1 上22 位賴氨酸殘基乙?；；罨膇mportinα1 與ELAVL1 蛋白結(jié)合，促進ELAVL1 蛋白進入細胞核[9]。AMPK 在3'-UTR 區(qū)域存在其他信號調(diào)節(jié)通路，提示ELAVL1 與AMPK 之間可能存在其他調(diào)控機制[10]。

ELAVL1 蛋白與靶mRNA 結(jié)合，從細胞核穿梭進入細胞質(zhì)之后，通過磷酸化、甲基化、乙?；⒎核鼗韧緩交罨?，穩(wěn)定靶mRNA 結(jié)構(gòu)，并促進相應蛋白的翻譯，在疾病發(fā)展中起到一定作用[3]。如：在肺微血管內(nèi)皮細胞中，細胞核內(nèi)ELAVL1 蛋白受p38-MAPK 磷酸化作用，結(jié)合細胞間黏附因子-1（intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1）并穿梭入胞質(zhì)。胞質(zhì)中精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶-1 使ELAVL1蛋白217 位精氨酸殘基甲基化，穩(wěn)定ELAVL1 蛋白與ICAM-1 mRNA 的結(jié)合，促進ICAM-1 翻譯。ICAM-1 介導中性粒細胞肺部浸潤，是觸發(fā)急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome,ARDS）的關鍵因素[11]。ELAVL1 的核質(zhì)穿梭機制提示某些促進腫瘤進展的細胞因子的靶mRNA 可能與ELAVL1 穩(wěn)定結(jié)合，進而導致腫瘤細胞內(nèi)促癌因子在核質(zhì)中異常分布，抑制ELAVL1 核穿梭可能是阻止腫瘤進展的潛在手段。

1 ELAVL1蛋白與腫瘤進展的關系

1.1 ELAVL1蛋白與腫瘤細胞增殖

ELAVL1 蛋白可以通過與一系列增殖相關靶mRNA 結(jié)合，并通過轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，促使涉及編碼細胞周期進程和細胞分裂的蛋白質(zhì)的靶mRNA 表達升高，促進腫瘤細胞的增殖。

1.1.1 ELAVL1蛋白與雌激素受體（estrogen receptor,ER）雌激素受體是ELAVL1 蛋白直接結(jié)合靶點。ER 通過一系列信號傳導途徑促進腫瘤細胞增殖，如在乳腺癌中雌激素如雌二醇與配體結(jié)構(gòu)域的結(jié)合，激活雌激素受體，導致雌激素受體二聚化，進一步與雌激素受體反應元件結(jié)合，啟動位點的前增殖序列，促進腫瘤細胞增殖。多種細胞因子，如周期蛋白依賴激酶7（cyclin-dependent kinases 7,Cdk7）、表皮生長因子（epidermal growth factor,EGF）、IL-1β、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α,TNF-α）等，可在雌激素受體的不同位點導致雌激素受體磷酸化，促進前增殖序列的激活[12]。ELAVL1 蛋白在乳腺癌細胞中表達與ER 陽性率呈正相關，并可以促進細胞腫瘤增殖能力。而地西他濱通過降低ELAVL1 蛋白的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控水平來抑制ER 陽性乳腺癌細胞增殖能力[13]。目前研究發(fā)現(xiàn)，雌激素受體陽性的乳腺癌細胞中，人類表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor-2,ERBB2,formerly HER2）基因表達升高，ELAVL1蛋白調(diào)節(jié)可調(diào)控ERBB2的表達。細胞核中ELAVL1 蛋白與ERBB2 mRNA 3'-UTR 識別并結(jié)合，提高ERBB2的表達水平[14]。

1.1.2 ELAVL1蛋白與環(huán)氧合酶-2（Cyclooxygenase-2,COX-2）COX-2 負責前列腺素E2（Prostaglandin E2,PGE2）等前列腺素的生成[15],目前研究發(fā)現(xiàn)PGE2的異常高表達有促癌作用[16]。正常細胞中，COX-2僅分布于胃、腎、中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及女性生殖系統(tǒng)。腫瘤組織中，COX-2 活性明顯增強[17]。COX-2 是ELAVL1 的直接結(jié)合靶點，ELAVL1 蛋白在細胞核中與COX-2 mRNA 3'-UTR 結(jié)合，穩(wěn)定COX-2 mRNA 結(jié)構(gòu)，使COX-2 轉(zhuǎn)錄水平提高[18]。COX-2 與ELAVL1蛋白顯著相關，共同作用于腫瘤細胞增殖。COX-2可通過上調(diào)B 細胞淋巴瘤相關基因2（B-cell lymphoma-2,Bcl-2）抗凋亡；上調(diào)表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor,EGFR）進行腫瘤生長；通過與phosphatidylinositol 3 kinase/protein kinase B（PI3K/AKT）的相互作用促進腫瘤組織炎癥反應[19]。COX-2 與ELAVL1 蛋白結(jié)合后，可調(diào)控腫瘤細胞抗凋亡能力。目前發(fā)現(xiàn)該過程受半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（Caspase-3）介導。細胞凋亡由內(nèi)在或外在途徑控制，內(nèi)在途徑由Bcl蛋白家族成員對線粒體膜電位的破壞觸發(fā)。在外源途徑中，細胞外死亡配體如Fas1 與細胞表面受體結(jié)合，刺激半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-8（Caspase-8）裂解，隨后激活Caspase-3，啟動細胞凋亡。ELAVL1 與COX-2 mRNA 結(jié)合并穩(wěn)定其結(jié)構(gòu)，促進COX-2 轉(zhuǎn)錄，細胞內(nèi)過表達的COX-2抑制Caspase-3 的活化，從而抑制細胞凋亡，促進腫瘤細胞增殖[20]。ELAVL1蛋白在PKC 作用下發(fā)生磷酸化，實現(xiàn)核穿梭，敲除PKC 后，ELAVL1 蛋白核穿梭受抑制，COX-2 在細胞中表達降低[21]。另有研究發(fā)現(xiàn)，ELAVL1 蛋白通過穩(wěn)定核內(nèi)白細胞介素-18（Interleukin-18,IL-18）mRNA 3'-UTR，通過c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase JNK）實現(xiàn)核穿梭，使細胞內(nèi)IL-18 表達水平上升。IL-18 進一步對COX-2 mRNA 轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，促進細胞內(nèi)COX-2 水平升高，COX-2 激活EGFR 促進腫瘤細胞的增殖[22]。因此，COX-2 與多種細胞因子相互作用，促進腫瘤增殖，ELAVL1 可放大COX-2 在腫瘤細胞增殖方面的生物學作用。

1.2 ELAVL1蛋白與腫瘤血管生成

血管生成是腫瘤細胞生長增殖轉(zhuǎn)移侵襲的重要基礎。腫瘤組織可分泌多種細胞因子，如血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor -A,VEGFA）、缺氧誘導因子-1（hypoxia inducible factor-1,HIF-1）等實現(xiàn)血管生成。近年來研究發(fā)現(xiàn)，ELAVL1 蛋白可與多種細胞因子相互作用，促進腫瘤血管生成。

1.2.1 ELAVL1 蛋白與VEGF-A血管內(nèi)皮生長因子家族由VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D和VEGF-E 組成。VEGF-A 促進血管生成受整合素ax 調(diào)控。整合素ax 誘導VEGR-A 與血管內(nèi)皮生長因子受體-2（vascular endothelial growth factor receptor-2,VEGFR-2）識別并結(jié)合，使VEGFR-2 自身酪氨酸殘基磷酸化?；罨腣EGFR-2 觸發(fā)下游Src 同源區(qū)2（steroid receptor coactivator homology domain 2,SH2），包括細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2（extracellular regulated protein kinases 1/2,ERK1/2）、p38-MAPK 和PI3K/Akt，通過一系列級聯(lián)反應，促進血管生成[23]。ELAVL1 蛋白與VEGF-A 存在顯著關聯(lián)，在模擬缺氧環(huán)境下，腫瘤細胞中ELAVL1 蛋白與VEGF-A 水平明顯上調(diào)[24]。ELAVL1 蛋白通過與VEGF-A mRNA 3'-UTR結(jié)合，增加VEGF的表達，促進血管生成[25]。細胞中除了有ELAVL1 蛋白與VEGF-A 相互作用，還存在miR-200 與ELAVL1 競爭性抑制，兩者處于動態(tài)平衡，平衡被打破時則血管形成過度，原因在于VEGF-A mRNA 3'-UTR 存在miR-200 結(jié)合位點，該位點與ELAVL1 結(jié)合位點重疊，當miR-200 結(jié)合時，可阻礙ELAVL1 蛋白與該位點的結(jié)合，進而抑制腫瘤血管的生成[26]。

1.2.2 ELAVL1 蛋白與HIF-1HIF-1 是兩種由缺氧誘導因子-1α（HIF-1α）和HIF-1β 構(gòu)成的異二聚體[27]。缺氧條件下，轉(zhuǎn)化生長因子-1β（transforming growth factor-1β,TGF-1β）激活Smad 通路，激活的Smad3 蛋白促進HIF-1 水平升高，從而激活VEGF 轉(zhuǎn)錄，進而促進血管生成[28]。ELAVL1 蛋白與HIF-1 之間的功能聯(lián)系，在常氧條件下，HIF-1α 在脯氨酰羥化酶作用下羥基化，HIF-1 活性下降。腫瘤細胞如果常處于缺氧環(huán)境中，則脯氨酰羥化酶活性下降，HIF-1 活性增強，暴露其mRNA 3'-UTR 上ELAVL1結(jié)合位點，ELAVL1 蛋白識別并結(jié)合后，穩(wěn)定其結(jié)構(gòu)，促使HIF-1 表達上調(diào)。HIF-1 與Smad3 協(xié)同作用促進血管生成[28]。上述研究發(fā)現(xiàn)，HIF-1 作為腫瘤血管生成的重要細胞因子，其在細胞內(nèi)的表達水平可能受ELAVL1 轉(zhuǎn)錄后調(diào)控影響。ELAVL1 可能是促進腫瘤微環(huán)境中新生血管形成的重要分子。

1.3 ELAVL1蛋白與腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移

腫瘤侵襲是指惡性腫瘤細胞從其起源部位向周圍組織浸潤的過程，其標志是腫瘤細胞突破基底膜。腫瘤轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤細胞從原發(fā)部位侵入淋巴管、血管或體腔，至靶組織或靶器官，形成與原發(fā)腫瘤不相連續(xù)而組織學類型相同的腫瘤。ELAVL1 與多種細胞因子相互作用，影響腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移。

1.3.1 ELAVL1蛋白與Snail家族Snail 家族是一類鋅指轉(zhuǎn)錄因子，包括Snail1、Snail2、Snail3。這3 種Snail 因子結(jié)合基因啟動子序列，調(diào)節(jié)基因表達。Snail 在上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial mesenchymal transformation,EMT）的調(diào)節(jié)中起關鍵作用，EMT 是上皮性腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的主要原因[29]。Snail 蛋白表達水平的升高會誘導EMT，并增強腫瘤細胞的體外遷移和侵襲以及體內(nèi)轉(zhuǎn)移[30-31]。ELAVL1 蛋白通過與Snail相互作用，促進腫瘤侵襲與轉(zhuǎn)移，主要機制為：ELAVL1 蛋白識別并結(jié)合Snail mRNA 3'-UTR，穩(wěn)定Snail mRNA，提高Snail 轉(zhuǎn)錄水平，促進Snail 合成，過表達的Snail 通過Snail-ETV7-SERPINE1 通路下調(diào)鈣黏蛋白表達，促進EMT，導致腫瘤細胞侵襲性、轉(zhuǎn)移性增強[32]。另外，極性蛋白Scribble 調(diào)控ELAVL1 蛋白與Snail 的相互作用。Scribble 是極性蛋白復合物的重要組成成分，定位在上皮細胞頂端。多種惡性腫瘤中，Scribble 過表達促進腫瘤細胞侵襲與轉(zhuǎn)移。一方面，ELAVL1 通過與Snail mRNA3'-UTR 結(jié)合促進Snail 轉(zhuǎn)錄水平提高，另一方面，ELAVL1 蛋白與Scribble mRNA3'-UTR 識別并結(jié)合，Scribble 轉(zhuǎn)錄增加，作為p38-MAPK 通路激動劑，促進ELAVL1 核穿梭，間接促進Snail 的轉(zhuǎn)錄水平，加速EMT進程[33]。

1.3.2 ELAVL1 蛋白與基質(zhì)金屬蛋白酶-9（Matrix metalloproteinase-9,MMP-9）基質(zhì)金屬蛋白酶家族（matrix metalloproteinases,MMPs）是一類依賴鋅的內(nèi)肽酶，具有20 多個不同的成員，其中，MMP-9 因其可降解細胞外基質(zhì)，在腫瘤轉(zhuǎn)移侵襲方面起重要作用[34]。在乳腺癌細胞與骨肉瘤細胞中已證實ELAVL1與MMP-9 存在相互作用[35-36]。ELAVL1 蛋白通過與MMP-9 mRNA3'-UTR 結(jié)合，在胞質(zhì)中MMP-9表達升高，細胞外基質(zhì)降解增多，腫瘤細胞侵襲性與轉(zhuǎn)移性顯著提升[37]。腫瘤的轉(zhuǎn)移與侵襲是目前治療腫瘤的一大難點，ELAVL1 與Snail 家族和MMP-9 之間的相互作用關系提示ELAVL1 在腫瘤轉(zhuǎn)移與侵襲方面可能發(fā)揮重要作用。

1.4 ELAVL1蛋白與腫瘤耐藥性

腫瘤多重耐藥（multidrug resistant,MDR）是導致腫瘤治療失敗的主要原因之一，ELAVL1 蛋白與腫瘤耐藥性可能存在關聯(lián)[38]。ELAVL1 蛋白通過轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)三磷酸腺苷結(jié)合盒（adenosine triphosphate binding cassette,ABC）轉(zhuǎn)運蛋白家族的蛋白質(zhì)直接促進耐藥性。該過程中，ELAVL1在蛋白在靶mRNA 的翻譯的調(diào)節(jié)中可能起重要作用。ELAVL1 蛋白結(jié)合在內(nèi)部核糖體進入位點（internal ribosomal entry site,IRES），通過PKC 磷酸化的方式，完成核穿梭，上調(diào)Caspase-2 的翻譯。高表達的Caspase-2 增強腫瘤細胞抗凋亡能力，降低對抗腫瘤藥物的敏感性[39]。細胞相關蛋白P-糖蛋白（P-glycoprotein）是一種ATP依賴性膜轉(zhuǎn)運蛋白，屬于ABC 轉(zhuǎn)運蛋白家族成員。P-糖蛋白不僅可以通過泵作用機制將細胞內(nèi)的化療藥轉(zhuǎn)運至細胞外，而且可以通過與細胞內(nèi)化療藥物形成耦合物使細胞內(nèi)化療藥物濃度再分布，最終形成腫瘤耐藥[40]。研究發(fā)現(xiàn)，ELAVL1 可與MiR-19b 結(jié)合，該復合物穩(wěn)定P-糖蛋白mRNA 結(jié)構(gòu)，并激活p38/MAPK 通路完成核穿梭，導致P-糖蛋白高表達，最終引發(fā)腫瘤耐藥[41]。另外，原癌基因PIM1（Pim-1 Proto-Oncogene），一種絲氨酸-蘇氨酸激酶，調(diào)控頭頸鱗狀細胞癌、前列腺癌以及胰腺導管細胞癌的耐藥性。PIM1 通過磷酸化和滅活關鍵的凋亡因子和腫瘤抑制蛋白驅(qū)動耐藥性，ELAVL1 蛋白可結(jié)合PIM1 mRNA3'-UTR，從而穩(wěn)定其結(jié)構(gòu)，提高轉(zhuǎn)錄水平，增強腫瘤耐藥性[42]。在目前研究中發(fā)現(xiàn)，長鏈非編碼RNA（long non-coding RNA,lncRNA）如lncRNANR2F1-AS1、lncRNA-HANR、lncRNA-MALAT1 等與腫瘤耐藥性相關[43]。目前發(fā)現(xiàn)ELAVL1 與lncRNA 之間存在相互作用，lncRNA-FENDRR 可與多耐藥基因1（multidrug resistance 1,MDR1）mRNA3'-UTR 區(qū)結(jié)合，促進腫瘤細胞對化療藥物敏感，并加速腫瘤細胞凋亡。ELAVL1 與lncRNA-FENDRR 競爭性結(jié)合MDR1 mRNA3'-UTR，下調(diào)lncRNA-FENDRR 抑制腫瘤耐藥的作用，導致MDR1基因過表達，最終增強腫瘤耐藥性[44]。目前研究提示，ELAVL1 與腫瘤耐藥性之間可能存在相應關系，但具體機制尚不明確，研究ELAVL1 與導致腫瘤耐藥相關基因的相互作用可能是未來研究腫瘤耐藥機制的新方向。

2 結(jié)語

RNA 結(jié)合蛋白ELAVL1 是一種核質(zhì)穿梭蛋白，在多種細胞因子作用下，通過多種主要的信號通路完成核穿梭，從而穩(wěn)定靶mRNA 的結(jié)構(gòu)。ELAVL1通過轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，控制結(jié)合的特定mRNA 的表達水平以及亞細胞定位。目前研究發(fā)現(xiàn)，ELAVL1 與多種細胞因子相互作用，在腫瘤細胞增殖、轉(zhuǎn)移、血管生成及耐藥性方面存在一定關聯(lián)，說明ELAVL1 可能是促進腫瘤進展的一個潛在的重要因子。因此，抑制ELAVL1 核穿梭，降低其在細胞質(zhì)內(nèi)的富集、阻斷ELAVL1 與相關靶基因mRNA 的結(jié)合、降低ELAVL1與相關靶基因mRNA 形成的耦合物的穩(wěn)定性或許是未來治療腫瘤的一個方向。通過ELAVL1 與腫瘤耐藥性關系的深入研究發(fā)現(xiàn)，ELAVL1 可與miRNA、lncRNA 相互作用，共同影響腫瘤細胞的耐藥性，具體的相互作用及激活的信號通路機制尚不明晰，這也是日后亟需解決的問題之一。另外，ELAV 家族還包括Human antigen B（HuB）、Human antigen C（HuC）、Human antigen D（HuD），這3 種蛋白與ELAVL1 之間相互作用目前尚不明確，目前ELAVL1 的相關研究也為ELAV 家族其他蛋白的研究提供了一定的幫助。