Pin1和P16在肺鳞癌中的表达及临床意义

Expression and Clinical Significance of Pin1 and P16 in Lung Squamous Carcinoma

摘要: P16作为细胞周期的一种调节性蛋白，能够直接参与细胞的周期与调控，阻止细胞周期的转换，起到了负性调节细胞的增殖与分裂的作用。Pin1是人类高度保守的特异性磷酸化肽基脯氨酰顺及异构酶，它作用于脯氨酸所形成的肽键，并且仅使磷酸化pSer/Thr-Pro发生异构化，这一磷酸化后调控机制能诱导磷酸蛋白的构像变化，使其发挥功能。Pin1在包括非小细胞肺癌在内的许多不同肿瘤中过表达，可能被用作肿瘤标志物或作为肿瘤治疗的靶点、Pin1抑制剂在胰腺癌、肺癌的治疗中可以起到化疗增效或免疫增效的作用，Pin1促进肿瘤进展的相关机制与P16抑制细胞增殖成为肿瘤防治的重要研究领域。本文主要就Pin1与P16结构与功能进行简单介绍，探讨其与肺鳞癌患者各种临床病理特征的可能关系，以期为肺鳞癌的发生发展和治疗方法提供有利的依据，为癌症患者带来了新的希望。

Abstract: As a regulatory protein of the cell cycle, P16 can directly participate in the cell cycle and regulation, prevent the cell cycle conversion, and play a role in negatively regulating cell proliferation and divi-sion. Pin1 is a highly conserved human phosphorylated peptidyl prolyl cis and isomerase, which acts on the peptide bonds formed by proline and only isomerizes phosphorylated pSer/Thr- Pro. This post-phosphorylation regulatory mechanism can induce conformational changes in phospho-proteins to function. Pin1 overexpression in many different tumors, including non-small cell lung cancer, may be used as tumor markers or as a target for tumor therapy. Pin1 inhibitors in the treatment of pancreatic cancer, lung cancer, can play the role of chemotherapy efficiency or immune efficiency. Pin1 promotes tumor progression mechanism and P16 inhibits cell proliferation, which become an important research area of tumor prevention and treatment. This paper mainly makes a brief introduction to the structure and function of Pin1 and P16, and discusses its possible rela-tionship with various clinicopathological features of lung squamous cell carcinoma patients, so as to provide a favorable basis for the development and treatment of lung squamous cell carcinoma, and bring new hope for cancer patients.

1. Pin1与P16相关性

肺癌是最常见的恶性肿瘤之一 [1]，是全球癌症发病率和死亡率的主要原因，无论男女，2018年新诊断病例超过200万，死亡180万，占癌症死亡总数的18.4% [2]。尽管近十年来在肺癌的诊断和治疗方面做出了重大的研究努力，但是可靠的预后仍然具有挑战性。

近年来，寻找新的肿瘤标志物和治疗靶点已经成为肿瘤研究中的热点。有文献报道，肺癌患者肺组织中的多基因表达异常与肺癌的发生发展以及淋巴结转移有着密不可分的关系 [3]。P16、Pin1是近年来研究较多的肿瘤相关蛋白。

P16作为细胞周期的一种调节性蛋白，能够直接参与细胞的周期与调控，阻止细胞周期的转换，起到了负性调节细胞的增殖与分裂的作用。但是若P16表达降低，失去调控功能，就会使细胞不断恶性增殖下去，失去调控功能，从而加快恶性肿瘤的产生 [4]；Pin1是人类高度保守的特异性磷酸化肽基脯氨酰顺及异构酶，它作用于脯氨酸所形成的肽键，并且仅使磷酸化pSer/Thr-Pro发生异构化，这一磷酸化后调控机制能诱导磷酸蛋白的构像变化，使其发挥功能。近来的研究显示这种新的调控机制在许多生理过程中起重要的调节作用，一旦失调便导致一系列人类疾病。如癌症患者体内Pin1表达异常增高，并调控多种癌基因的信号通路 [5]。Pin1定位在细胞质和细胞核，主要依靠丝氨酸磷酸化在细胞核与细胞质之间穿梭而达到快速的平衡 [6]，但是其在肿瘤细胞核与细胞质之间的表达量与平衡机制出现异常表现为Pin1高表达并且在细胞核与细胞质之间的分布具有一定的特异性 [7] [8] 等。由此我们可以得知：在细胞的增殖与分化过程中，Pin1发挥着构象转换开关的作用，调控与有丝分裂相关的多种蛋白质的构象，从而调节细胞的增殖与分化，保证细胞周期的正常进行 [8]；P16基因是直接作用于细胞周期，抑制细胞增殖，具有减慢细胞周期的“刹车”作用，当P16基因由于甲基化而失活时，可导致PRB基因持续磷酸化，细胞增殖失控而形成肿瘤 [9]，因此，Pin1促进肿瘤进展的相关机制与P16抑制细胞增殖成为肿瘤防治的重要研究领域。

本文研究的目的是，探讨P16、Pin1在肺鳞癌的表达与患者的年龄、性别、淋巴结转移、浸润范围有无相关性，与肿瘤组织学类型和分化程度有无关系。

2. Pin1与P16的结构功能

Pin1是肽基–脯氨酸“顺–反式”异构酶，是一个由两个保守结构域组成的18kda蛋白，n端WW结构域用于识别和结合特定的磷酸化蛋白，c端结构域催化异构化反应 [10] [11]。Pin1广泛表达，在细胞周期、凋亡、蛋白质合成、蛋白质降解等细胞功能中发挥重要作用 [12] [13] [14]。Pin1作用于脯氨酸所形成的肽键，并且仅使磷酸化pSer/Thr-Pro发生异构化，这一磷酸化后调控机制能诱导磷酸蛋白的构像变化，使其发挥功能 [15] [16]。近来的研究显示这种新的调控机制在许多生理过程中起重要的调节作用，一旦失调便导致一系列人类疾病。如癌症患者体内Pin1表达异常增高，而在神经退行性AD患者体内则明显下降，同时，Pin1缺失转基因鼠表现出与年龄相关的神经退化。大多数常见癌症，如前列腺癌、乳腺癌、宫颈癌、脑癌、肺癌和结肠癌中Pin1均呈过量表达 [17]。Pinl的生物功能对蛋白质结构数据库中约1%的Ser-Pro和Thr-Pro进行分析，预测pSer.Pro和pThr.Pro以顺式构象存在的比例大约占总量的10%~20%。Pin1能特异性地催化pSer/Thr.Pro酰胺键的旋转，从而改变磷酸化蛋白质的构象，影响蛋白质的生理功能 [18] [19]。如：蛋白的催化活性、磷酸化状况、蛋白–蛋白相互作用、亚细胞定位和蛋白的稳定性等。许多调控细胞增殖与分化的蛋白质(如：NIMA、Cdc25、Cyclin D1)和转录因子(如：c-Jun、catenin、p53、NF-xB)中均含有Ser.Pro/Thr.Pro肽段ö，被脯氨酸激酶(如：CDKs、MAPKs、JNKs和GSK.3)催化磷酸化，产生了Pinl特异性的结合位点(pSer/Thr-Pro)，Pinl能够诱导其靶蛋白构象改变，调控靶蛋白功能。因此，在细胞的增殖与分化过程中，Pinl发挥着构象转换开关的作用，调控与有丝分裂相关的多种蛋白质的构象，从而调节细胞的增殖与分化，保证细胞周期的正常进行 [20]。

P16是一种在正常生理条件下诱导细胞周期阻滞的细胞周期调节蛋白 [21]。是1993年发现的又一新型抑癌基因，也是人们发现的第一个直接作用于细胞周期抑制细胞分裂的基因，参与多种肿瘤的发生与发展，编码156个氨基酸的细胞周期素依赖性激酶的抑制蛋白p16，与p53基因、视网膜细胞瘤基因(Rh)、细胞周期素(eyclin)、细胞周期素依赖性激酶(cyclin-dependent kinases)等共同组成细胞周期反馈调节环，调控细胞G1至S期的改变。一定的外界刺激如DNA损伤、应激等均可激活p16基因，迅速通过转录调控机制使p16蛋白合成增加，p16蛋白可直接与CDK4、CDK6以及cyclin-CDK复合物结合并抑制其活性，从而抑制pRb磷酸化和转录因子E2F的释放，使细胞分裂不能通过G1→S调控点而被阻滞于G1期进行DNA修复，P16基因失活后失去了其正常的“关卡控制功能”，从而增加了肿瘤发生的几率 [22] [23] [24] [25] [26]。

3. Pin1、P16在肺癌的研究进展

3.1. Pin1在肺癌中的研究进展

肿瘤的发生发展一直是困扰着我们的一个棘手的问题，随着分子生物学技术的发展，对其研究不断深入。Pin1异构化了许多重要的致癌和细胞信号通路的分子键，包括Bcl-2，p53，c-Jun，连环蛋白，NF-?B，cyclin D1，c-Myc和raf1。这可能导致构象的改变，从而导致催化活性、蛋白质相互作用、亚细胞定位和蛋白质稳定性的改变。这些改变已被证明与细胞转化和癌症进展有关。

Pin1在几种不同的人类癌症中过度表达。这是首次报道Pin1在非小细胞肺癌(NSCLC)临床样本中过表达 [27]。Jie He等 [27] 采用免疫组化方法分析肿瘤和正常肺标本中Pin1、cyclin D1、p53和MDM2的表达情况，并与多种临床病理特征进行比较。实时荧光定量RT-PCR分析Pin1的mRNA表达，并与临床病理特征进行比较。得出结论：Pin1在包括非小细胞肺癌在内的许多不同肿瘤中过表达，可能被用作肿瘤标志物或作为肿瘤治疗的靶点。Xiaogang Tan等 [28] 研究了Pin1表达在NsCLC患者中的临床相关性。Pin1的表达可能是NsCLC患者的不利预后因素，提示Pin1可能在肿瘤的发展和转移中发挥作用，从而可能成为NsCLC治疗的新靶点。刘元银等 [29] 得出结论PINl抑制剂胡桃醌可以抑制肺癌A549细胞的增殖，其机制可能是通过降低AKT-pS473活性来实现的。

3.2. P16在肺癌中的研究进展

HYO JUNG AN等 [30] 评估P16表达与临床病理因素的关系，并进行生存分析。结果：P16表达阴性与NSCLC淋巴结转移显著相关(p = 0.025)。此外，多因素分析显示，P16表达阴性的NSCLC患者无病生存和疾病特异性生存较差。Kaplan-Meier生存曲线证实P16表达阴性与无病生存差(p = 0.017)和疾病特异性生存差(p = 0.016)显著相关。得出结论:以新的AJCC标准确定的P16表达可用于检测NSCLC淋巴结转移。

Aldo Pezzuto等 [31] 的研究结果表明，不同类型的环境、遗传和代谢因素参与了肺肿瘤的发生和扩散。在肿瘤细胞中观察到高代谢率，这与高糖摄入、高有氧和厌氧糖酵解导致瓦伯格效应有关。GLUT在肿瘤代谢生长和进展中起着关键作用。在这些亚型中，只有GLUT-1与恶性肿瘤的扩散有关。体外和人体研究表明，该分子通过刺激癌细胞代谢和生长，抑制细胞凋亡，促进血管生成，影响细胞周期和肿瘤扩散的机制与肺癌的化疗耐药和预后不良有关。相反，p16则具有相反的作用，促进细胞凋亡，并与细胞周期蛋白cdk4和6结合，最终决定细胞周期阻滞在G0期，诱导肿瘤细胞凋亡。因此，p16和GLUT1在恶性肺癌中均过表达，是潜在的预后因素，可作为新的靶向治疗手段。

4. 总结与展望

综上，我们可以发现Pin1、P16在肿瘤的表达及生物学作用方面是非常重要的，有相关文献报道，Pin1在包括非小细胞肺癌在内的许多不同肿瘤中过表达，可能被用作肿瘤标志物或作为肿瘤治疗的靶点 [27]、Pin1抑制剂在胰腺癌、肺癌的治疗中可以起到化疗增效或免疫增效的作用 [32] [33]，目前针对Pin1的抑制剂研究也取得一定的进步，但是临床使用还存在一定的限制，Pin1也参与广泛的信号调节、参与肿瘤耐药，并处于耐药信号调节的中心点 [34]，但是目前关于Pin1与P16在肺鳞癌的表达与临床意义的关系并不清楚，需要探讨其与肺鳞癌患者各种临床病理特征的可能关系，为肺鳞癌的发生发展和治疗方法提供有利的依据，为癌症患者带来了新的希望。

NOTES

^*通讯作者。