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凋亡抑制蛋白(Inhibitor of apoptosis proteins,IAP)是目前发现的惟一一种可以和半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(Caspase)直接结合而起抑制作用的蛋白家族。目前人类IAP家族已发现NIAP、XIAP、CIAP1、CIAP2、Survivin、apollon、ILP2和Livin共8个成员,其抗凋亡功能远强于bcl-2家族。Livin[1]是新近发现的IAPs成员之一,也称为ML-IAP、KIAP。它可在多种肿瘤细胞中高度表达,导致肿瘤细胞对化疗药物耐受并缩短生存时间,为肿瘤基因治疗和免疫治疗等提供了新的靶点。现就Livin的结构、功能及其在肿瘤诊治中的研究进展做一综述。

1　Livin分子结构　Livin基因位于人染色体20q13.3,全长46kb,包含7个外显子及6个内含子。Livin蛋白N端包含一个杆状病毒凋亡抑制蛋白重复序列BIR结构,C端含一个RING环指结构,其转录产物因剪接方式不同有两种mRNA亚型Livinα和Livinβ,分别编码298和280个氨基酸的蛋白质,两者除相差一段54bp以外,其他完全一致。Livin在正常组织一般不表达或表达很低,但其在某些肿瘤系中却高表达,如黑色素瘤、胃肠癌、乳腺癌、膀胱癌、肺癌、前列腺癌、白血病以及淋巴瘤等[2]。

2　Livin的作用机制

2. 1　直接抑制半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(Caspases)途径: Livin主要通过其BIR区与Caspases结合启动以阻断凋亡受体及以线粒体为基础的凋亡途径,从而抑制凋亡蛋白酶的活性。Livin可与激活形式的Caspases-3和Caspases-7结合,并抑制其活性,此外还可与未加工的或断裂形式的Caspases-9结合,抑制由Apaf-1、细胞色素C及dATP诱导的Caspases-9激活作用。Livin与Caspases的结合抑制作用具有高度的特异性和亲和性,这依赖于其BIR结构域的完整。目前研究结果表明: Livin的抗凋亡作用还受到线粒体释放的Caspase活化蛋白(Smac)的调节[3]。Smac也是IAPs拮抗剂,其RING结构具有泛素连接酶(E3)活性。E3是泛素系统关键酶之一,Smac和BIR的相互结合促进RING的E3活性。Ma等[4]通过实验发现,Livin能通过BIR结构与Smac结合,促使Smac经泛素-蛋白酶体途径降解,降低Smac表达水平,抑制细胞凋亡。

2.2　通过肿瘤坏死因子(TNF)受体激活核转录因子NF-κB途径:部分IAPs蛋白通过BIR结构域与TNF受体结合,沿TNFR1-TRADD-FADD途径激活Procaspase-8,进而激活Caspase-3,诱导细胞死亡。但是TRADD蛋白同时可结合TNFR相关蛋白(TRAF),激活NF-κB,导致细胞增殖分化,发△陕西省自然科学研究计划基金项目(No 2007C261-2)※西安交通大学医学院第一附属医院肿瘤内科挥抗凋亡作用。TNFR2可直接与TRAF结合,激活NF-κB,抑制凋亡[5]。

2.3　激活TAK1/JNK1信号传导途径: JNK1途径在IAPs抗凋亡中发挥重要作用。Sanna等[6]发现XIAP、NIAP、Livin可通过转化生长因子激活激酶1(TAK1)和丝裂原激活蛋白3(MAP3)依赖的方式激活C-JUN的N末端激酶1,2,3 (JNK1、JNK2、JNK3),明显抑制由白介素-1β转化酶(ICE)或Fas诱导的细胞凋亡。

3　Livin在肿瘤中的表达

3.1　黑色素瘤　Asshab用RT-PCR检测发现Livin在黑色素瘤细胞系(G361、Mewo和SKMe129)中的表达水平较其他瘤细胞为高,Vucic等[2]用Northern Blotting检测到Livin在黑色素瘤细胞中表达大幅上调。Boaz等[8]证明内生性Livin与鬼臼乙甙介导恶性黑色素瘤的凋亡的耐药直接相关,而XIAP和Survivin的过表达与化疗的耐药物相关性。因此, Livin可能是抑制黑素瘤细胞凋亡的重要因子,在黑色素瘤的形成、发展及恶化过程中起着重要作用,并抑制化疗药物对肿瘤细胞的杀伤作用。

3.2　消化系统肿瘤　研究还发现:Livin在胃癌、肠癌、胰腺癌及肝癌等多种消化道肿瘤中过度表达。Yagihashi等[9]对35例胃肠癌患者和10例正常人Livin抗体的表达情况进行了检测,其中17例(47%)患者血清与重组的Livin蛋白反应,且与Survivin抗体的表达无相关性。Livin抗体在胃癌的高表达以及与Survivin抗体的非相关性提示,对Livin抗体的检测有助于对肿瘤的监测。

3.3　泌尿系肿瘤　Gazzaniga等[10]发现:Livin基因(主要是Livinα)在24例正常膀胱组织中不表达,而在7例(23%)患者中表达。通过对基因表达和复发时间的分析发现,Livin的表达、bcl-2/Bax的高比率,Bcl-XL的表达对预测复发有显著性差异,而Survivin则无表达。说明Livin可能与早期浅表性膀胱癌的进展有关。

3.4　乳腺癌　Vucic等用ML-IAP抗体检测高表达ML-IAP的MCF7乳腺癌细胞系,发现LivinC末端的RIN结构主要与细胞内微丝结构结合,从而定位在细胞骨架,使LivinBIR功能区能够有效地抑制Fas、TNFR1、DR4、DR5引起的细胞凋亡,导致乳腺癌的发生。Yagihashi等[11]对46例乳腺癌患者血清中的Survivin和Livin抗体进行了检测,46例患者中Survivin抗体阳性患者11例,Livin抗体阳性患者15例,共有24例患者检测到了Survivin和(或)Livin抗体,Survivin和Livin抗体的表达没有相关性,提示Livin也可以作为一个重要的乳腺癌治疗靶点。

3. 5　肺癌　Hariu等[12]研究表明Livin与肺癌有一定相关关系,他们应用RT-PCR方法检测到Livin可在许多肺癌细615陕西医学杂志2008年5月第37卷第5期胞株和原发性肺癌组织中呈异常表达,而在正常的肺组织中却未见表达。Tanabe等[13]对38例非小细胞肺癌的Livin mRNA和Survivin mRNA的表达进行了检测,结果发现Livin mRNA和Survivin mRNA表达率分别为76.3%(29/38)及36.8%(14/38)。Yagihashi等[14]用ELISA方法检测37例肺癌患者的血清Livin抗体,发现19例阳性。以上研究结果显示Livin在NSCLS发生发展中起着重要作用。

3.6　血液系统肿瘤　Ashhab等[15]用RT-PCR检测发现白血病瘤株K562、HI60中Livin两种异构体均高表达。张秋平等[16]也有如上发现:与CD4(+)CD8(+)双阳性T淋巴细胞相比,Livin在急性T淋巴细胞白血病的CD4(+)T细胞中呈高度表达,这说明CD4(+)T细胞与Livin的关系更为密切。在趋化因子配体25(CCL25)和TNF-α的诱导作用下,Livin在这些白血病细胞的表达水平显著升高。又通过对T淋巴瘤细胞系Jurkat的研究表明,Livin的两个亚型都可以对TNF和CD95受体介导的凋亡起抑制作用。

4　Livin与肿瘤靶向治疗　目前研究显示肿瘤的发生是细胞增殖与细胞凋亡失衡所致,这个过程受体内外多种因素的调控。通过抑制凋亡可促进肿瘤细胞的存活,使其逃脱免疫监视和细胞毒作用。Livin作为凋亡抑制基因,选择性表达于恶性肿瘤,在正常组织中不表达或仅有少量表达。它可成为一种很有价值的靶向治疗蛋白,并对靶向治疗有着重要的检测作用。