李迎泽，贾彦彬

(包头医学院基础医学与法医学院，内蒙古 包头 014040)

大肿瘤抑制激酶(large tumor suppressor kinase，LATS)于1995年在黑腹果蝇体内通过嵌合体筛选法筛选、发现、鉴定并命名，并在随后的研究中被证实在人体内也存在这一激酶，包括LATS1和LATS2。LATS是Hippo信号通路中的核心成员，在维持细胞动态平衡过程中发挥着非常重要的作用。LATS在人体内可以起到抑制肿瘤细胞增殖，促进肿瘤细胞凋亡的作用，在消化道肿瘤的发生发展中起到重要的抑制作用[1-2]。笔者现就LATS的结构、在人体内的作用以及与消化道肿瘤的相关性综述如下。

LATS1和LATS2高度同源，属于相对保守的丝氨酸 / 苏氨酸蛋白激酶。LATS1和LATS2均在C末端包含有疏水基序列，在疏水基序列之前有一段长约300个氨基酸的激酶催化结构域，具有广泛的序列相似性(约85 %相似)，参与丝氨酸 / 苏氨酸激酶的激活和蛋白的结合[1]，在低保守性的N末端则有两段较为保守的区域：LATS保守区域1(LATS conserved domain 1，LCD1)和LATS保守区域2(LATS conserved domain 2，LCD2)，这两段序列是LATS1和LATS2在机体的调控过程中发挥正常功能所必须的，在LATS激酶发挥抑癌作用中起到必不可少的功效。以往认为其可以通过细胞之间的接触来激活，负调控细胞的增殖过程，但是其功能机制尚未完全阐明。同时，LATS在N末端还包含有一个泛素结合区域 (ubiquitin-associated domain，UBA)，可以与泛素化蛋白结合，参与泛素化，在LATS的激活过程中发挥一定的作用[3-6]。LATS1和LATS2还拥有同样特殊的PPxY基序(P为脯氨酸Proline；
Y为酪氨酸Tyrosine；
x为任一氨基酸)，其中LATS1编码两个PPxY基序，而LATS2编码一个PPxY基序，这些基序可以与Yes相关蛋白(Yes-associated protein，YAP)和PDZ结合结构域转录共激活因子(transcriptional coactivator with PDZ-binding motif,TAZ)及其他Hippo信号通路中的含有WW结构域的成员结合形成复合体，从而发挥生物学效应[1,3-4]。此外，在LATS1和LATS2的整个结构中还各自有自己独有的部分，比如LATS1的N末端236 - 266个氨基酸处含有富含脯氨酸的结构域(P-stretch)，该区域的功能可能与蛋白质之间的相互作用有关，并且可能起到抑癌作用；
而LATS2在靠近N末端有独特的PAPA重复序列，该区域会出现脯氨酸和丙氨酸交替出现的现象，共有7次重复，在体内可以介导特异蛋白之间的作用，以此来完成对细胞增殖的负反馈调节[1]。在LATS1和LATS2上还有许多磷酸化位点，通过磷酸化来实现激酶的激活，并在体内的不同组织中表达出来。LATS1在外胚层起源的一些组织中表达较为显著，如卵巢或者神经上皮等，而LATS2则在中胚层起源的组织中表达较强，如在心脏的表达要高于LATS1。

2.1调控细胞周期作用 LATS在人体内能够调控细胞周期，以此来维持机体的正常功能。磷酸化的LATS1一般存在于有丝分裂的前、中期，而在有丝分裂后期及末期时，LATS1进行去磷酸化，在正常机体内，可以使细胞的周期停滞在G2-M期，调节细胞周期蛋白A(Cyclin A)和细胞周期蛋白B(Cyclin B)的水平从而抑制细胞的增殖生长。在细胞周期的早期，LATS1磷酸化后其N端的特定区域与Cdc2蛋白相结合，形成细胞周期蛋白依赖性激酶1(cyclin-dependent kinase 1，CDK1)，然后通过对Cdc2蛋白进行负调控来发挥抑制肿瘤的作用，LATS1和Cdc2的结合数量会随着细胞周期的进行而逐渐减少，到G0期时不再结合[7]。在敲除小鼠LATS1的基因后，可观察到小鼠体内发生有丝分裂缺陷，染色体错位，中心体过度重叠等多种现象，并且最终诱发小鼠恶性肿瘤的发生。LATS2则是被定位于中心体，在细胞周期过程中不同于LATS1，主要作用于细胞周期的G1-S期和G2-M期，通过与中心体AuroraA、Aurora B等激酶的相互作用，维持有丝分裂的稳定性，并且能保持中心体的完整[8]，达到对细胞周期调控的作用。

此外，LATS1还可以通过调节促细胞凋亡蛋白Bax的表达来促进细胞凋亡，LATS1也可以诱导P53蛋白在G1-S期分界点阻止有丝分裂四倍体细胞的形成，参与纺锤体的形成并促进细胞凋亡，维持细胞周期的平稳运行；
LATS2则会通过调节抗细胞凋亡蛋白Bcl-XL、门冬氨酸特异的胱氨酸蛋白酶3(Caspase3)和Bcl-2等蛋白的表达水平来促进细胞凋亡[8-10]。

2.2抑癌作用 LATS作为肿瘤抑制因子，在Hippo信号通路中可以通过磷酸化后完全显示出自身的激酶活性，在体内完成抑制肿瘤发生发展的作用。当Hippo信号通路的上游蛋白分子或者肿瘤细胞信号传递进来时，MST 1 / 2激酶首先会形成一个同源二聚体，激活LATS 1 / 2，使其磷酸化后，与下游的效应蛋白YAP和TAZ特异性地结合，从而发生一系列的生物学效应和级联反应，抑制下游靶基因的表达，达到抑制肿瘤发生发展的作用[11]。在Hippo通路中，MOB1、WW45等也可以直接或者间接地对LATS的磷酸化起到一定的作用，激活LATS发挥抑制肿瘤发生发展的功能。大量的研究证明，在乳腺癌、胃癌、宫颈癌、星形细胞癌等恶性肿瘤中，LATS是处于低表达或者缺失的状态[12-14]。所以，当LATS在Hippo信号通路中与其他的蛋白因子作用异常后发生低表达的现象，最终会导致肿瘤的发生，而过表达的LATS则会对恶性肿瘤产生抑制作用。

此外，有研究还发现LATS不仅仅是作为Hippo信号通路的组成部分发挥抑制恶性肿瘤的作用，还可以独立于Hippo信号通路之外，与其他蛋白因子或者信号通路产生一定的联系，从而抑制恶性肿瘤。研究发现，LATS在体内可以通过多种途径同血管生成素(angiogenin，ANG)相互作用，以达到抑制恶性肿瘤效果。首先，血管生成素可以以SAV1作为支架激活LATS；
其次，LATS可以通过与MOB1结合，在体内发挥抑癌的作用；
同时血管生成素还可以通过将F-肌动蛋白(F-actin)与LATS相结合，影响聚合作用，LATS表达的增强会减弱细胞黏附迁移，从而影响肿瘤的发生发展[9,15-16]。以往的研究发现，CDK1除了在调控细胞周期中起着至关重要的作用，CDK1的磷酸化基序处还能与异构酶Pin1D的WW结构域相互作用，并抑制其凋亡，影响恶性肿瘤的发生过程，所以CDK1-LATS-Pin1信号轴对于LATS在体内发挥抑制肿瘤的功能也起到关键的作用[17]。LATS也可以对抗转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)介导的细胞阻滞，参与到肿瘤的发生发展过程中，并且已经被证实在肝脏的发育期间LATS与TGF-β信号是相关联的[18]。LATS还与经典的Wnt通路有关，它可以通过与β-连环蛋白(β-catenin)相互作用，抑制Wnt信号通路，从而影响恶性肿瘤的发生发展；
同时也有研究证实信号通路FAK-Src-PI3K可以与LATS相互作用，起到影响恶性肿瘤的效果[19-20]。另外有一些研究还证实LATS2与核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)传导有关，而NF-κB是一种重要的核转录因子，与多种肿瘤的发生发展以及耐药性有密切的关联[21]。

2.3调控细胞骨架动力学和细胞迁移作用 LATS可以与多种细胞的骨架蛋白相互作用，调控骨架蛋白激酶的活性，在一些肌动蛋白和微管蛋白骨架的作用下发生细胞迁移，这一作用在介导肿瘤的转移等过程中起到很重要的作用。如LATS1就可以在肌动蛋白聚合的过程中与斑联蛋白相结合，并且与一种存在于细胞骨架中的丝氨酸/苏氨酸激酶-单丝氨酸蛋白激酶1(LIM domain kinase 1，LIMK1)抗体共定位，以此抑制LIMK1蛋白激酶活性，解聚微管蛋白，参与到恶性肿瘤细胞的迁移侵袭过程中[22]；
同时LATS2还可以与Ajuba结合，将γ微管蛋白引导到中心体[22-23]。有实验表明，LATS2基因的敲除会增强致癌H-RasV12依赖的细胞迁移。因此，LATS对肌动蛋白的调控以及对细胞迁移的调节在机体内发挥了重要的生物学功能。

2.4维持蛋白质稳定性作用 最近的研究证据表明，LATS可以通过靶向泛素化途径调控蛋白质的稳定性。比如，LATS1在381位点丝氨酸上磷酸化YAP后，随后YAP的磷酸化降解决定子被酪蛋白激酶1(casein kinase,CK1)所磷酸化，通过E3连接酶关键成员SCF-βTRCP(Skp1-cullin1-F-box-β-transducing repeat-containing protein,SCF-βTRCP)泛素化并且靶向降解YAP[24]。ITCH和NEDD4作为E3泛素的连接酶，也已经被证实可以通过与LATS的相互作用来影响蛋白质的稳定性[25]。此外，一些其他蛋白的稳定性也受LATS的影响，诸如p53，凋亡蛋白 bcl-2、bcl-XL等[10]。

2.5其他作用 LATS在体内还可以起到调节转录、调控组织器官大小等作用。LATS可以磷酸化细胞质中的YAP / TAZ，使其分离，不再能移位聚集到细胞核上，结合各自的转录因子(如TEAD、PPARγ等)并激活它们，以此调节不同的基因转录[3-4]。LATS2可以与雄激素受体转录因子直接结合，参与调控包括PSA等多个基因转录的过程。另外，LATS2还可以通过调控AKT等因子的磷酸化直接影响心肌大小的调控[26]。总之，LATS在机体活动中承担着很重要的角色，机制复杂，功能多样，还有可能具有其他的作用有待发现。

在全球范围内，消化系统肿瘤无论是发病率还是死亡率，均在恶性肿瘤中占比最高。据世卫组织的统计，消化系统肿瘤的发病率可以达到所有肿瘤的三分之一，而因消化道肿瘤死亡的人数虽然有所趋缓，但是总体死亡率还在不断地上升[27]。由于消化系统肿瘤的患者早期症状轻、诊断方法少，很大一部分患者在发现时已经属于肿瘤发展的中晚期，这就导致了患者在临床治疗过程中不能及早地使用有效手段干预，从而致使患者预后较差，5年生存率大大降低。近年来的研究发现，LATS与消化道肿瘤的发生发展关联，无论是蛋白或者mRNA在消化道肿瘤的表达情况，还是单核苷酸多态性与消化道肿瘤的关系，都已经证明了LATS在消化道肿瘤的发生和发展过程中起到了非常重要的作用。

3.1LATS与肝癌的关系 在肝癌的患者中，LATS在体内的蛋白表达和mRNA表达均处较低水平[18,28]。Lee等[18]做了针对肝癌与LATS关联性的实验，他们将LATS基因敲除后，发现正常的肝脏发育受到了破坏，体内的肝细胞核因子-4α(Hepatocyte nuclear factor 4α，Hnf4α)表达降低，使肝母细胞的分化能力减弱，导致了肝癌的发生，证明了LATS可以抑制肝癌的发生发展。研究发现miR-103在肝癌的发生发展中起到了重要的作用[29]，且LATS2是miR-103的潜在靶基因。miR-103可以通过抑制LATS2而促进肝细胞肝癌的侵袭转移[30]。此外，与正常肝组织相比，LATS2在肝癌组织中表达下降；
同时，LATS2还与肝癌的TNM分期和肿瘤大小呈负相关[30]。在另一项研究中发现miR-195可通过靶向上调LATS2的表达促进肝癌细胞凋亡，Anti-miR-195则可以抑制LATS2的表达，促进肝癌的发生发展[31]。Shen等[10]通过研究发现LATS2单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)rs7317471与肝癌的发病以及预后均关联，可能是预测肝癌预后的潜在生物标志物。

3.2LATS和食管癌的关系 LATS在食管中主要表达在食管黏膜鳞状上皮细胞的基底层，陈小龙等[32]在食管癌的研究中发现，在食管癌的组织中，LATS的蛋白和mRNA的表达水平要显著低于癌旁正常组织，并且与食管癌的临床TNM分期有相关性。罗骏等[33]通过慢病毒转染技术发现，过表达的LATS可以导致YAP和BCL2表达降低，使肿瘤细胞增殖减弱，促进食管癌细胞的凋亡。研究还发现，miR-373可以下调LATS2的表达参与食管癌的抑制过程[34]。

3.3LATS和胃癌的关系 在正常胃组织中，LATS可以促进细胞周期和凋亡，抑制肿瘤的发生和发展，通过对胃癌组织、癌旁组织、正常胃组织的对比研究发现，从胃癌到正常的胃组织中LATS的mRNA和蛋白的水平呈现逐步增加的趋势，并且在胃癌组织中LATS的表达水平越低，肿瘤直径就会越大、临床TNM分期越晚、淋巴结发生转移及分化程度越低[35]。Choi等[36]将LATS基因敲除后，发现YAP的表达会随之增加，从而诱导胃癌的发生。一些微小RNA可以直接作用于LATS2的非翻译区，以此抑制其转录过程，促进胃癌细胞的增生[37]。Ma等[14]则通过病例对照关联研究发现，LATS2基因SNP rs9393175与非贲门胃癌的发病风险相关，并且认为携带AG基因型要比携带GG+AA型发病风险低。

3.4LATS与大肠癌的关系 与正常肠组织相比，LATS在大肠癌组织中的蛋白和mRNA的表达水平下调。如果将LATS基因敲除后，可诱导下游YAP、TAZ等表达水平下降，使杯状细胞分化加快，活性增加，隐窝细胞也不断增殖，导致大肠癌的发生和发展[38]。Yamashita等[39]发现LATS2作为miR-372的靶基因参与了大肠癌的发病；
同时，LATS2的低表达和肝转移相关联。Ragusa等[40]报道，在直肠癌细胞株中，miR-135b能够下调LATS2的表达，导致大肠癌细胞株增殖加快。

3.5LATS与胰腺癌的关系 研究发现，在胰腺癌细胞系和胰腺癌组织中LATS的蛋白和mRNA表达水平是降低的。LATS对YAP的磷酸化限制了它在细胞质中的细胞定位并降低了蛋白质的稳定性，如果将LATS基因敲除后，则YAP表达增高，促进胰腺癌的发生发展[41-42]。

LATS作为Hippo中的重要组成部分，无论是LATS1还是LATS2，在人体内对维持细胞稳态，下游靶基因的磷酸化修饰，调节细胞周期、分化、迁移，调节转录，影响肿瘤的发生发展及控制器官的大小等都有着至关重要的作用[43-44]。近年来，消化道肿瘤正日趋成为高发疾病，死亡率也在随着发病率增长的同时不断地增长[45]。因此，消化道肿瘤的基础研究与临床研究就更显紧迫。LATS作为一种抑癌因子，阐明其在消化道肿瘤的发生发展过程中的相关变化和起到的作用，以及其与预后的关系，将为消化道肿瘤的早期诊断、治疗以及预后提供新的生物学标志物和思路。

猜你喜欢 激酶细胞周期磷酸化 蚓激酶对UUO大鼠肾组织NOX4、FAK、Src的影响天津医科大学学报(2021年3期)2021-07-21蚓激酶的药理作用研究进展世界科学技术-中医药现代化(2021年12期)2021-04-19ITSN1蛋白磷酸化的研究进展天津医科大学学报(2019年6期)2019-08-13红霉素联合顺铂对A549细胞的细胞周期和凋亡的影响国际呼吸杂志(2019年4期)2019-03-12磷酸化肽富集新方法研究进展分析化学(2017年12期)2017-12-25NSCLC survivin表达特点及其与细胞周期的关系研究中华老年多器官疾病杂志(2016年7期)2016-04-28X线照射剂量率对A549肺癌细胞周期的影响癌症进展(2016年10期)2016-03-20黏着斑激酶和踝蛋白在黏着斑合成代谢中的作用中国医药生物技术(2015年4期)2015-12-26MAPK抑制因子对HSC中Smad2/3磷酸化及Smad4核转位的影响安徽医科大学学报(2015年9期)2015-12-16熊果酸对肺癌细胞株A549及SPCA1细胞周期的抑制作用医学研究杂志(2015年5期)2015-06-10