諸葛瑞鵬 黃新平 鄭曉峰

（北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，北京 100871）

腺苷酸激酶（adenylate kinase，AK）是ATP∶AMP 磷酸轉(zhuǎn)移酶，催化細(xì)胞生命中的一個關(guān)鍵反應(yīng)，ATP+AMP?2ADP，在古細(xì)菌、細(xì)菌和真核生物中存在［1-2］。哺乳動物細(xì)胞中有9 種具有不同底物特異性和組織分布的AK亞型（AK1~9），這9種AK分布在細(xì)胞內(nèi)不同的區(qū)間，它們通過磷酸轉(zhuǎn)移酶網(wǎng)絡(luò)在核苷酸代謝和能量代謝中發(fā)揮重要作用［3］。AK1、5、7和8位于細(xì)胞質(zhì)中，AK6和AK9定位于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核。AK2、3 和4 位于線粒體中，其中AK3 和AK4 存在于線粒體基質(zhì)中，AK2位于線粒體膜間［4］。雖然人類AK的結(jié)構(gòu)和功能有許多共同之處，但它們的細(xì)胞內(nèi)定位表明它們具有獨(dú)特的特性。已有的研究揭示了AK家族成員的生物學(xué)功能及其與疾病的關(guān)聯(lián)［5］。其中，細(xì)胞質(zhì)AK1 和線粒體AK2 調(diào)節(jié)多種細(xì)胞活性，AK1 基因敲除小鼠心臟的收縮能力快速喪失，對缺血應(yīng)激的耐受性降低［6］。AK2 的異常表達(dá)導(dǎo)致網(wǎng)狀發(fā)育不良、造血缺陷和線粒體功能障礙［7-8］，AK2 N 端區(qū)域的突變抑制AK2 依賴的中性粒細(xì)胞分化，使用果糖可部分恢復(fù)中性粒細(xì)胞的分化，進(jìn)而治療AK2 缺乏癥［9］。線粒體AK2 和AK4 的缺陷與神經(jīng)母細(xì)胞瘤或膠質(zhì)瘤有關(guān)，AK2 被確定為癌癥預(yù)后和晚期正常組織放射毒性的候選生物標(biāo)志物［10］。同樣，研究發(fā)現(xiàn)，AK5 在腫瘤組織中的表達(dá)量低于正常組織，AK5 低表達(dá)通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期途徑促進(jìn)結(jié)腸腺癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，AK5 高表達(dá)的患者比低表達(dá)的患者總生存期更長。AK5 低表達(dá)水平可作為一種獨(dú)立的預(yù)后生物標(biāo)志物，為結(jié)腸腺癌的臨床診斷和靶向治療提供了新的視角［11］。精子細(xì)胞中AK7的缺失導(dǎo)致原發(fā)性男性不育，此外，與正常卵巢組織相比，卵巢癌組織中的AK7 水平顯著下調(diào)，AK7 低表達(dá)是卵巢癌生存率的預(yù)后指標(biāo)［12］。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，AK9 基因的突變與肢帶型先天性肌無力綜合征有關(guān)［5］。

長期以來，人們對AK結(jié)構(gòu)和生化特性進(jìn)行了深入研究。腺嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)化是能量代謝的關(guān)鍵步驟，AK與應(yīng)激、晝夜節(jié)律和癌癥的惡性轉(zhuǎn)化等細(xì)胞內(nèi)過程有關(guān)［13］。AK在催化過程中發(fā)生較大的構(gòu)象變化［14］。這些構(gòu)象變化有助于揭示酶的作用機(jī)制［15］。由于AK 在細(xì)胞內(nèi)AMP 水平的調(diào)節(jié)對多個細(xì)胞生理過程中必不可少，AK可能是疾病治療和新抗生素的有效靶點(diǎn)。

1 非典型腺苷酸激酶AK6/hCINAP

AK6 又名人coilin 相互作用核ATP 酶蛋白（human coilin-interacting nucleolar ATPase protein，hCINAP），定位于5q13.2 位置的5 號染色體上（NCBI 基因ID：102157402），全長1 119 bp，由4個外顯子和3 個內(nèi)含子組成，編碼172 個氨基酸［16-17］。在所有真核生物基因組中都發(fā)現(xiàn)了AK6/hCINAP同源物。其蛋白質(zhì)序列特別是二級結(jié)構(gòu)不同物種中的保守性都較高，并且在人體各組織和細(xì)胞系中普遍表達(dá)。在染色體上，TAF9 基因座編碼基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子亞基TAFIID32，而AK6/hCINAP mRNA 是TAF9 基因座的剪接轉(zhuǎn)錄本，它和TAFIID32 mRNA 從不同的ATG 密碼子翻譯而來，并使用不同的閱讀框，導(dǎo)致它們在各自的蛋白質(zhì)序列中沒有同一性［18］。

與其他AK相比，AK6具有獨(dú)特的序列、酶學(xué)特性、定位和晶體結(jié)構(gòu)（圖1）。序列比對表明AK6/hCINAP 與其他AK（AK1~5）的序列同源性僅為18%，提示AK6/hCINAP 可能與其他AK 具有不同的功能［5］。與其他AK 不同的是，AK6/hCINAP同時具有AK和ATP酶的活性（圖1a），使其有別于其他AK 家族成員。作為腺苷酸激酶，AK6/hCINAP 催化可逆 反應(yīng)：Mg2+ADP+ADP ?Mg2+ATP+AMP。AK 在劇烈活動中迅速產(chǎn)生ATP，這種作用模式被認(rèn)為是一種儲備能量系統(tǒng)，可以在能量應(yīng)激條件下從ADP 轉(zhuǎn)化成ATP。在ATP 酶反應(yīng)過程中，AK6/hCINAP His79 的咪唑氮ND1 配位一個溶解水分子：ATP+H2O?ADP+Pi［19］。有趣的是，野生型AK6/hCINAP 的 ATPase 活 性（1.45 L·mol-1·s-1）約為其AK活性（140 L·mol-1·s-1）的1%，但H79G突變使AK酶和ATP酶的效率分別降低了72%和76%，表明His79在催化中的作用對于AK和ATP酶反應(yīng)同樣重要［20］。

Fig. 1 The structure and enzymatic characteristics of AK6/hCINAP圖1 AK6/hCINAP的結(jié)構(gòu)和酶學(xué)特征

關(guān)于AK6/hCINAP的亞細(xì)胞定位研究，最初使用免疫熒光法檢測過表達(dá)的GFP/YFP-hCINAP 的亞細(xì)胞定位，發(fā)現(xiàn)其表現(xiàn)出明顯的核定位［17-18］，但該蛋白質(zhì)沒有明顯的核定位信號序列，進(jìn)一步利用免疫熒光和核質(zhì)分離/免疫印跡對細(xì)胞內(nèi)源表達(dá)的AK6/hCINAP 進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源表達(dá)的AK6/hCINAP在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核均有分布［21-23］。這些研究表明AK6/hCINAP 同時定位于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)。并且其在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)內(nèi)分別發(fā)揮不同的調(diào)控作用：在細(xì)胞核內(nèi)，AK6/hCINAP 在調(diào)控18S rRNA的剪切［23］、典型Cajal 體（Cajal bodies，CBs）形成［24］、p53穩(wěn)定性［25］、DNA損傷修復(fù)［21］，以及細(xì)胞衰老中發(fā)揮重要的作用［26］；在細(xì)胞質(zhì)中，AK6/hCINAP通過調(diào)控NF-κB活性［27］、有氧糖酵解關(guān)鍵酶LDHA活性［22］、YAP1的活性［28］，分別在炎癥、腫瘤細(xì)胞代謝以及胚胎發(fā)育中發(fā)揮重要的作用。本綜述對AK6/hCINAP的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)作用相關(guān)的研究進(jìn)行概述（圖2）。

Fig. 2 Timeline of key events leading to characterization of AK6/hCINAP圖2 AK6/hCINAP研究的歷程

2 AK6/hCINAP獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征

對AK6/hCINAP（PDB ID：1RKB）晶體結(jié)構(gòu)的解析表明（圖1b），該蛋白質(zhì)含有3 個功能性的結(jié)構(gòu)域：由兩個α 螺旋和一段不規(guī)則卷曲組成的NMP結(jié)合結(jié)構(gòu)域，由兩個α螺旋組成的LID結(jié)構(gòu)域以及5 個β 片層平行排列組成的含ATP 結(jié)合位點(diǎn)的核心結(jié)構(gòu)域［16-17］。此外，AK6/hCINAP 擁有一個Walker A 基序（GlyXXGlyXGlyLys），還與其酵母同源物Fap7含有一個hhh（DE）XH型Walker B基序，這是NTP 酶的特征，是AK6/hCINAP 有別于其他AK 的非典型結(jié)構(gòu)特征［33］。Asp77 和His79 是調(diào)控AK6/hCINAP 酶活性的關(guān)鍵殘基，然而，hCINAP-D77G 突變體的晶體結(jié)構(gòu)（PDB ID：5JZV）顯示，磷酸腺苷結(jié)合口袋的構(gòu)象，與野生型結(jié)構(gòu)相比沒有明顯改變［23］。表明雖然AK6/hCINAP催化活性位點(diǎn)的突變影響了其底物結(jié)合親和力，但對其構(gòu)象沒有明顯影響。盡管動力學(xué)分析顯示，位于Walker B基序上的His79突變，顯著降低ATP 酶和AK 活性，導(dǎo)致AK6/hCINAP同源二聚體形成，進(jìn)而調(diào)節(jié)AK6/hCINAP 通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的功能，Walker B 基序也不直接參與ATP 結(jié)合［20］。對AK6/hCINAP 及其在酵母中同源物的功能研究表明，催化位點(diǎn)的突變對其生理作用有顯著影響。例如，Walker B 基序中酵母Fap7 的雙突變D82AH84A 和AK6/hCINAP 的雙突變D77GH79G分別抑制20S和18 S-E前體rRNA加工，AK6/hCINAP H79G 突變顯著影響細(xì)胞核中CBs 形成［24］。此外，AK6/hCINAP H79G突變體不再促進(jìn)乳酸脫氫酶A（lactate dehydrogenase A， LDHA）Y10磷酸化［22］。由于His79在影響AK6/hCINAP活性和功能方面發(fā)揮了重要作用，對H79G單位點(diǎn)突變體和D77G/H79G 雙位點(diǎn)突變體的結(jié)構(gòu)分析將有助于揭示AK6/hCINAP生物學(xué)功能的分子機(jī)制。

雖然AK6/hCINAP 具有與AK1~5 亞型相似的保守局部區(qū)域，但它具有一些明顯的結(jié)構(gòu)特征。例如，NMP 結(jié)合域螺旋α2 在所有AK 中都是保守的， AK6/hCINAP 的短LID 結(jié)構(gòu)域與AK1 和AK5亞型相似，但與AK2、AK3 和AK4 不同。此外，AK6/hCINAP 與AK1 （PDB ID：3ADK）、AK2（PDB ID：1AK2）、AK3（PDB ID：1AK2）、AK4（PDB ID：2AR7）和AK5（PDB ID：2BWJ）的整體結(jié)構(gòu)Cα 原子之間的RMSD 值分別為2.257、2.724、2.341、2.406 和2.473 ?。雖然核心區(qū)域的整體結(jié)構(gòu)非常相似，但AK6/hCINAP 的LID 和NMP 結(jié)合域與其他AK 有較大的不同。AK6/hCINAP的NMP結(jié)合域是一個環(huán)而不是α螺旋，這表明其NMP 結(jié)合域比其他AK 更靈活。這些差異可能解釋了AK6/hCINAP的特殊催化機(jī)制。在開放結(jié)構(gòu)構(gòu)象中，AK6/hCINAP 的短LID 結(jié)構(gòu)域和NMP結(jié)合域通過鹽橋相互作用，這與其他AK結(jié)構(gòu)的相互作用不同。其NMP 結(jié)合域具有一個在其他AK中沒有觀察到的長環(huán)（殘基33~58），而環(huán)（殘基40~59）包含10個酸性殘基和無堿性殘基，這在不同物種中是一個很保守的特征。最后，AK6/hCINAP與其他AK的不同之處在于，它的His79插入到活性位點(diǎn)，靠近Arg39，而其他AK 中相應(yīng)的位點(diǎn)是一個芳香族氨基酸，沒有插入活性位點(diǎn)［20］。綜上所述，AK6/hCINAP獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征解釋了其催化機(jī)制與其他人類AK不同的原因。

3 腺苷酸激酶AK6/hCINAP 的上游調(diào)控因子

鑒于AK6/hCINAP在腫瘤細(xì)胞生長調(diào)節(jié)中的重要功能，了解AK6/hCINAP表達(dá)的調(diào)控錄機(jī)制有助于確定在腫瘤發(fā)生過程中控制AK6/hCINAP表達(dá)的癌基因。

3.1 轉(zhuǎn)錄因子HIF-1α調(diào)控AK6/hCINAP的轉(zhuǎn)錄水平

最近的兩項(xiàng)研究表明，HeLa 細(xì)胞在缺氧條件下以缺氧誘導(dǎo)因子1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）依賴的方式促進(jìn)AK6/hCINAP的積累。在缺氧條件下，HIF-1α 的表達(dá)呈時間依賴性上調(diào)，HIF-1α 結(jié)合至AK6/hCINAP 的啟動子區(qū)域并促進(jìn)其轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致AK6/hCINAP的表達(dá)亦呈現(xiàn)時間依賴的上調(diào)［31-32］。AK6/hCINAP 通過增強(qiáng)Akt/mTOR 信號通路促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，并抑制缺氧誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡［31］。敲低AK6/hCINAP 可以抑制LDHA活性，并降低缺氧誘導(dǎo)的乳酸積累。此外，AK6/hCINAP參與線粒體介導(dǎo)的凋亡，包括細(xì)胞色素c的釋放和caspases的激活［32］。

3.2 去泛素化酶OTUB1調(diào)控AK6/hCINAP的蛋白質(zhì)水平

最新發(fā)表的研究表明，在血清饑餓刺激條件下AK6/hCINAP 蛋白水平顯著上調(diào)，去泛素化酶OTUB1 （OTU domain-containing ubiquitin aldehyde-binding protein 1） 被鑒定為調(diào)控AK6/hCINAP蛋白穩(wěn)定性的重要調(diào)節(jié)因子［28］。AK6/hCINAP 在K26/115/137 位發(fā)生K48 連接的多聚泛素化修飾，誘導(dǎo)其發(fā)生蛋白酶體途徑依賴的降解。在血清饑餓刺激條件下，去泛素化酶OTUB1與AK6/hCINAP的相互作用增強(qiáng)，并以去泛素化酶活性依賴的形式去除AK6/hCINAP K48連接的多聚泛素化修飾，提高AK6/hCINAP蛋白的穩(wěn)定性，延長AK6/hCINAP的半衰期，提高AK6/hCINAP蛋白的豐度。

4 腺苷酸激酶AK6/hCINAP的生物學(xué)功能

AK6/hCINAP 廣泛表達(dá)于多種組織，如心臟、大腦、胎盤、肺、肝臟、骨骼肌、腎臟和胰腺等［18］，并參與調(diào)節(jié)許多生理過程，在細(xì)胞存活、基因組穩(wěn)定性、腫瘤發(fā)生、炎癥疾病、胚胎發(fā)育以及細(xì)胞衰老的調(diào)節(jié)有關(guān)（圖3）。本文總結(jié)了目前對AK6/hCINAP多種生物學(xué)功能的認(rèn)識。

Fig. 3 Overview of the biological functions of AK6/hCINAP圖3 AK6/hCINAP的功能概述

4.1 AK6/hCINAP在不同生理過程中的生物學(xué)功能

4.1.1AK6/hCINAP調(diào)控典型Cajal體的形成

CBs是一類存在于哺乳動物細(xì)胞中可發(fā)生動態(tài)變化的核細(xì)胞器［34-35］，其參與調(diào)控組蛋白和核糖核蛋白基因的轉(zhuǎn)錄，以及小核仁核糖核蛋白（small nuclear ribonucleoproteins，snRNPs） 的 成熟［36］。最初，Santama 等［18］使用酵母雙雜交系統(tǒng)將AK6/hCINAP 鑒定為柯浩體蛋白（coilin）的相互作用蛋白，并發(fā)現(xiàn)AK6/hCINAP 與coilin 的羧基端存在相互作用。在HeLa 細(xì)胞中過表達(dá)AK6/hCINAP 導(dǎo)致每個細(xì)胞核中CBs 的數(shù)量減少，并影響 CBs 的穩(wěn)定性和組裝率［18］。進(jìn)一步利用RNAi技術(shù)干擾AK6/hCINAP的蛋白質(zhì)表達(dá)水平，結(jié)果顯示敲低AK6/hCINAP 導(dǎo)致典型CBs 的形成存在缺陷，并降低組蛋白轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞存活率［24］。這些研究結(jié)果表明，AK6/hCINAP是典型的CBs形成與組蛋白基因轉(zhuǎn)錄所必需的。

4.1.2AK6/hCINAP參與核糖體的質(zhì)量控制

核糖體作為蛋白質(zhì)翻譯的工廠，在真核細(xì)胞的生命活動中發(fā)揮重要作用。最早Granneman 等［33］在酵母細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，AK6/hCINAP的同源蛋白Fap7對于核糖體20S pre-rRNA 剪接成為成熟的18S rRNA 是必需的。隨后，Ghalei 等［37］發(fā)現(xiàn)Fap7 與核糖體蛋白RPS14 及甲基轉(zhuǎn)移酶Dim1 形成三元復(fù)合物，RPS14 會激活Fap7 的ATP 酶活性，這有助于在40S 核糖體成熟過程中釋放Dim1，進(jìn)一步規(guī)范核糖體小亞基的形成質(zhì)量。在哺乳動物細(xì)胞中的研究結(jié)果表明AK6/hCINAP核糖體質(zhì)量控制的功能是保守的［23］。AK6/hCINAP結(jié)合18S-E前體rRNA，并促進(jìn)內(nèi)切酶Nob1（NIN/RPN 12 binding protein 1）介導(dǎo)18S rRNA 的成熟，進(jìn)而影響核糖體小亞基的生成和核糖體的質(zhì)量。敲低AK6/hCINAP導(dǎo)致哺乳動物細(xì)胞中18S rRNA 的加工缺陷，抑制核糖體40S小亞基的組裝過程，從而阻礙細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成［23］。

4.1.3AK6/hCINAP對于早期胚胎發(fā)育至關(guān)重要

小鼠早期胚胎發(fā)育受到精密的調(diào)控，最近一系列研究顯示Hippo 信號通路與YES 關(guān)聯(lián)蛋白1（Yes-associated protein 1，YAP1）在調(diào)控小鼠早期胚胎發(fā)育過程具有重要作用［38-40］。在小鼠中敲除hCINAP的同源基因mCINAP導(dǎo)致胚胎死亡［23］。進(jìn)一步的研究表明，mCINAP對于小鼠原腸胚階段的譜系分化是關(guān)鍵的［28］。敲除AK6/hCINAP 導(dǎo)致YAP1 過度激活，進(jìn)一步通過相互作用實(shí)驗(yàn)篩選，證明AK6/hCINAP與YAP1的重要調(diào)控因子E3連接酶 NEDD4 （neural precursor cell expressed，developmentally down-regulated 4）相互作用。在小鼠胚胎干細(xì)胞（mouse embryonic stem cells，mESCs）中敲除mCINAP 導(dǎo)致NEDD4 在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)生液液相分離（liquid-liquid phase separation，LLPS），NEDD4 募集絲/蘇氨酸蛋白激酶NLK（Nemo-like kinase）與YAP1于LLPS體系中，促進(jìn)了NLK介導(dǎo)的YAP1 Ser128位的磷酸化修飾，提高了YAP1的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)錄活性，有助于mESCs向外胚層分化。在mESCs中敲除mCINAP導(dǎo)致YAP1過度激活，從而促進(jìn)mESCs 向外胚層分化，抑制mESCs 向內(nèi)胚層分化，從而導(dǎo)致小鼠原腸胚階段胚層譜系分化紊亂和死亡。

4.1.4AK6/hCINAP延緩細(xì)胞衰老

細(xì)胞衰老是一個受多重因素影響，并由多層次信號應(yīng)答通路協(xié)調(diào)的重要生命過程。最初，在秀麗線蟲中利用RNAi 敲低AK6/hCINAP 的同源蛋白cCINAP，可以抑制秀麗線蟲的生長［29］。在擬南芥中敲低AK6/hCINAP 的同源蛋白aAK6，抑制擬南芥抽苔，導(dǎo)致植株矮?。?0］。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)在秀麗線蟲中敲低cCINAP 可以顯著抑制秀麗線蟲的壽命；與此相一致，在小鼠骨骼肌和肝臟中特異性敲除mCINAP 也能加速小鼠衰老進(jìn)程［26］。這些現(xiàn)象表明，AK6/hCINAP是細(xì)胞衰老過程中的一個負(fù)調(diào)控因子，可以抑制細(xì)胞衰老。對其分子機(jī)制的探索發(fā)現(xiàn)：一方面，AK6/hCINAP與MDM2/p53信號通路的上游調(diào)控因子p14ARF 相互作用，拮抗p14ARF對E3連接酶MDM2（mouse double minute 2）的抑制作用，最終促進(jìn)MDM2介導(dǎo)的p53多聚泛素化降解；另一方面，AK6/hCINAP 通過與去乙?；窰DAC1相互作用，抑制HDAC1-CoREST復(fù)合物形成，進(jìn)而抑制HDAC1/CoREST 復(fù)合物對MDM2 啟動子區(qū)H3K9ac的去乙?；揎?，提高M(jìn)DM2的轉(zhuǎn)錄水平，最終促進(jìn)p53的泛素化降解，從而延緩衰老表型。

4.2 AK6/hCINAP與疾病的關(guān)聯(lián)

4.2.1AK6/hCINAP通過抑制NF-κB信號通路參與調(diào)控自身免疫疾病

轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 作為免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵調(diào)控因子，誘導(dǎo)多種免疫應(yīng)答基因的表達(dá)［41］。許多調(diào)控機(jī)制嚴(yán)格控制NF-κB信號通路的穩(wěn)態(tài)，NF-κB的異?；罨芍苯右鹱陨砻庖咝约膊『脱装Y相關(guān)的癌變［42］。AK6/hCINAP 通過靶向IKK 復(fù)合物負(fù)調(diào)控NF-κB 信號通路［27］。在TNF-α 的刺激下，AK6/hCINAP 招 募PP1 與IKKβ （inhibitor of nuclear factor kappa B kinase subunit beta）形成三元復(fù)合物，促進(jìn)PP1 去除IKKβ 的磷酸化，抑制p65 的核易位，不利于NF-κB信號通路的激活和下游基因的表達(dá)。低水平的AK6/hCINAP 會導(dǎo)致IKKβ 磷酸化增強(qiáng)，NF-κB信號通路過度激活，并與系統(tǒng)性紅斑狼瘡等自身免疫病發(fā)生密切相關(guān)。

4.2.2AK6/hCINAP通過抑制p53信號通路促進(jìn)腫瘤發(fā)展

轉(zhuǎn)錄因子p53作為抑癌蛋白，發(fā)揮腫瘤抑制的作用，一些腫瘤細(xì)胞通過核糖體蛋白（RP）-HDM2-p53 信號傳導(dǎo)途徑抑制p53 的蛋白質(zhì)水平，從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)展［43］。AK6/hCINAP 通過抑制核糖體小亞基蛋白RPS14負(fù)調(diào)控p53，促進(jìn)腫瘤發(fā)展［25］。AK6/hCINAP 與RPS14 存在相互作用，并進(jìn)一步招募去NEDD 化酶NEDP1 去除RPS14 的NEDD 化修飾，削弱了RPS14 與p53 泛素E3 連接酶HDM2 的相互作用，導(dǎo)致游離的MDM2 增多，增強(qiáng)了MDM2 介導(dǎo)的p53 多聚泛素化修飾和蛋白酶體降解，從而抑制腫瘤細(xì)胞的凋亡。

4.2.3AK6/hCINAP通過調(diào)控18S rRNA剪切促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生發(fā)展

腫瘤細(xì)胞的快速生長需要大量且高效的核糖體組裝及蛋白質(zhì)翻譯。上文提到AK6/hCINAP參與核糖體質(zhì)量控制，與其促進(jìn)18S rRNA 剪切的功能一致，研究發(fā)現(xiàn)AK6/hCINAP在人類多種癌癥組織中的表達(dá)水平顯著上調(diào)。在乳腺癌細(xì)胞中敲低AK6/hCINAP的表達(dá)將引發(fā)細(xì)胞周期阻滯，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，并最終抑制腫瘤細(xì)胞成瘤。AK6/hCINAP的高表達(dá)可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。對其分子機(jī)制的探索表明，高表達(dá)AK6/hCINAP促進(jìn)核糖體組裝并選擇性地上調(diào)促癌相關(guān)蛋白mRNA 的翻譯效率，從而有利于腫瘤細(xì)胞生長。這些研究揭示了AK6/hCINAP通過上調(diào)核糖體組裝選擇性地提高癌癥相關(guān)蛋白的翻譯效率，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長［23］。

4.2.4hCINAP促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的糖酵解和結(jié)直腸癌干細(xì)胞的自我更新

腫瘤細(xì)胞代謝最主要的一個特征是Warburg效應(yīng)（有氧糖酵解），即縱使在氧氣充足的條件下，腫瘤細(xì)胞依舊通過糖酵解反應(yīng)而非氧化磷酸化為細(xì)胞生長提供充足能量，其與腫瘤生長和細(xì)胞侵襲密切相關(guān)。本課題組研究發(fā)現(xiàn)，AK6/hCINAP在結(jié)直腸癌中明顯高表達(dá)，能夠促進(jìn)結(jié)直腸癌干細(xì)胞的有氧糖酵解，進(jìn)而促進(jìn)表皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)換、遷移、侵襲、重新成瘤、自我更新以及對化療藥物的不敏感性［22］。對其分子機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn)，AK6/hCINAP與有氧糖酵解通路中的重要代謝酶LDHA 相互作用，并依賴自身的腺苷酸激酶活性催化ADP 生成ATP，提高結(jié)直腸癌干細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中ATP 的水平，進(jìn)而促進(jìn)纖維細(xì)胞生長因子受體1（fibroblast growth factor receptor 1，F(xiàn)GFR1）催化的LDHA 第10 位酪氨酸的磷酸化和活性，增強(qiáng)了結(jié)直腸癌干細(xì)胞的Warburg 效應(yīng)。AK6/hCINAP 的敲低能抑制細(xì)胞有氧糖酵解，促進(jìn)線粒體呼吸和活性氧的產(chǎn)生，進(jìn)而促進(jìn)結(jié)直腸癌干細(xì)胞的凋亡。而在人正常結(jié)腸干細(xì)胞的類組織中，AK6/hCINAP的敲低對細(xì)胞凋亡的影響很小，而且不影響結(jié)腸干細(xì)胞的分化，表明AK6/hCINAP作為藥物靶點(diǎn)在結(jié)直腸癌治療中的副作用會很小。此外，葡萄糖水平低等代謝壓力引起的細(xì)胞ATP 水平的降低會抑制LDHA 的磷酸化并促進(jìn)AK6/hCINAP 和LDHA 的相互作用。而在結(jié)直腸癌中，AK6/hCINAP的異常高表達(dá)能通過促進(jìn)LDHA 磷酸化來促進(jìn)糖酵解產(chǎn)生能量，從而提高結(jié)直腸癌干細(xì)胞對營養(yǎng)匱乏的抵抗性。綜上所述，AK6/hCINAP可以調(diào)節(jié)結(jié)直腸癌干細(xì)胞的代謝重編程，是治療結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移的一個有前景的藥物靶點(diǎn)。

4.2.5hCINAP調(diào)控DNA損傷修復(fù)和急性髓系白血病細(xì)胞耐藥性

DNA損傷反應(yīng)（DNA damage response，DDR）是一種復(fù)雜的系統(tǒng)，能確保細(xì)胞在發(fā)生DNA 損傷時維持基因組的完整性并順利存活下來［44］。 泛 素 化、 SUMO （small ubiquitin-like modifier）化等多種蛋白質(zhì)翻譯后修飾在DNA損傷反應(yīng)中發(fā)揮重要作用［45］。在DDR 通路中，AK6/hCINAP 與去SUMO 化酶SENP3（Sentrin/SUMOspecific protease 3）協(xié)同調(diào)控核仁磷酸蛋白B23（nucleophosmin，NPM1）的SUMO 化修飾［21］。當(dāng)雙鏈DNA發(fā)生斷裂時，NPM1發(fā)生SUMO化修飾，并進(jìn)一步招募損傷修復(fù)相關(guān)蛋白至損傷位點(diǎn)。與此同時，AK6/hCINAP 被募集到DNA 損傷位點(diǎn)，促進(jìn)SENP3 去除NPM1 的SUMO 化修飾，導(dǎo)致修復(fù)蛋白從DNA損傷位點(diǎn)解離，增強(qiáng)DNA損傷的同源重組修復(fù)，促進(jìn)急性髓性白血病細(xì)胞的存活。AK6/hCINAP 敲除的細(xì)胞中基因組不穩(wěn)定性增加，并出現(xiàn)更多的染色體斷裂，表明AK6/hCINAP 在DDR 通路中的功能對于維持基因組的穩(wěn)定性至關(guān)重要。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，AK6/hCINAP蛋白在急性髓系白血?。╝cute myelocytic leukemia，AML）病人白細(xì)胞中的含量比正常人白細(xì)胞中含量偏低，在人源腫瘤移植小鼠AML 疾病模型中敲低AK6/hCINAP 蛋白的表達(dá)，會導(dǎo)致AML 疾病小鼠對化放療藥物更加敏感，表現(xiàn)為小鼠外周血細(xì)胞凋亡比例增加，脾臟內(nèi)細(xì)胞損傷比例增加，惡性增殖比例降低，脾臟惡性腫大現(xiàn)象得到抑制，顯示好的化療治療效果和更高的存活率。

5 展 望

在過去20 年中，對AK6/hCINAP 的生理作用及其在癌癥和免疫中的調(diào)控作用和機(jī)制進(jìn)行了系列的研究。對AK6/hCINAP1 生理作用及其分子機(jī)制的探索不僅會更深層次揭示其生理功能，而且有助于為腫瘤等疾病的臨床治療提供理論基礎(chǔ)。接下來，我們將討論AK6/hCINAP需要未來研究的關(guān)鍵方面。

5.1 AK6/hCINAP的雙重酶活性在其生物學(xué)功能中的作用

由于AK6/hCINAP同時具有腺苷酸激酶和ATP酶活性，因此了解AK6/hCINAP的雙重酶活性是否在其生理功能中發(fā)揮作用很重要。本課題組前期研究證明，AK6/hCINAP 的ATP 酶活性對其調(diào)控18S rRNA 加工至關(guān)重要［23］，腺苷酸激酶活性對AK6/hCINAP促進(jìn)LDHA磷酸化很重要［22］。在其他關(guān)于AK6/hCINAP的研究中較少涉及到AK6/hCINAP酶的活性，因此，未來研究可以通過使用AK6/hCINAP ATP酶活性位點(diǎn)突變體D77G/H79G及腺苷酸激酶特異性抑制劑AP5，闡明AK6/hCINAP的哪種酶活性在其生物學(xué)功能中發(fā)揮功能。

5.2 靶向AK6/hCINAP的小分子抑制劑和單克隆抗體

近期研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸腸癌干細(xì)胞的代謝重編程受到AK6/hCINAP的調(diào)控，AK6/hCINAP有助于滿足侵襲性結(jié)腸腸癌干細(xì)胞的能量需求，是結(jié)腸腸癌干細(xì)胞代謝重編程的有效調(diào)節(jié)劑，亦是抑制結(jié)直腸癌侵襲轉(zhuǎn)移的潛在藥物靶點(diǎn)［22］。值得注意的是，抑制AK6/hCINAP可顯著促進(jìn)結(jié)直腸癌非干細(xì)胞和結(jié)腸腸癌干細(xì)胞的凋亡，但對結(jié)腸類器官的凋亡無顯著影響。因此，拮抗AK6/hCINAP功能對于治療結(jié)直腸癌是一種潛在的有效策略。此外，AK6/hCINAP低表達(dá)的急性髓系白血病細(xì)胞對化療試劑更敏感［21］，暗示AK6/hCINAP 是一個潛在的治療靶點(diǎn)。未來的研究可進(jìn)行AK6/hCINAP小分子抑制劑和靶向癌細(xì)胞AK6/hCINAP 的單克隆抗體的篩選，并檢測其對腫瘤細(xì)胞增殖、遷移、侵襲的影響，以及探討其與不同藥物和抗體聯(lián)用是否能增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對放化療的敏感性。

6 總 結(jié)

最近對AK6/hCINAP的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞功能的深入研究突出了其在正常生理?xiàng)l件及病理?xiàng)l件下的重要功能。到目前為止，已有的研究有助于進(jìn)一步理解AK6/hCINAP在腫瘤發(fā)生中的作用，并為探索治療由AK6/hCINAP功能障礙引起的惡性腫瘤提供新策略。進(jìn)一步研究AK6/hCINAP的上游調(diào)控因子、結(jié)構(gòu)和下游功能將為了解其活性和特異性提供重要的見解，并有助于促進(jìn)AK6/hCINAP選擇性抑制劑的開發(fā)及其臨床應(yīng)用。