聚合酶Ⅰ和转录本开释因子：一个具有脂质代谢和免疫微环境重构功用的全新胶质瘤符号物

  胶质瘤是中枢神经体系最常见的原发性肿瘤，其间胶质母细胞瘤（glioblastoma，GBM）为世界卫生安排（WHO）4级胶质瘤，是发病率和死亡率最高的颅内原发恶性肿瘤，以肿瘤异质性高、恶性开展敏捷、放化疗不灵敏为杰出特色。

  外科手术切除辅以放化疗是现在首要的医治手法，但患者预后仍不抱负，中位生存期一般不超越1.5年。跟着二代测序技能的开展和多种分子生物学研讨手法的使用，许多肿瘤标志物相继被判定出来，不只能够作为胶质瘤分子病理分级的要害目标，还可在胶质瘤产生开展、放化疗反抗等多种肿瘤生物学行为中起到中心调理作用。

  如异柠檬酸脱氢酶1（IDH1）蛋白，其R132H是胶质瘤最常见的原癌骤变，但由于引起三羧酸循环受阻，能量生成缺乏，因而该阳性骤变的原发胶质瘤契合低等级胶质瘤的特征；又如O6甲基鸟嘌呤DNA甲基搬运酶（O6-methylguanine-DNAmethyltransferase，MGMT）基因的启动子甲基化状况，可提示胶质瘤患者对现在一线孤儿化疗药物替莫唑胺的灵敏性。本文所讨论的聚合酶Ⅰ和转录本开释因子（polymerase-1andtranscriptreleasefactor，PTRF/Cavin-1）是Cavin蛋白宗族的成员之一，广泛表达于各个安排细胞，在不同的物种中具有高度保存性。

  PTRF/Cavin-1开端作为RNA聚合酶Ⅰ的调理子被判定，可经过影响转录中止作用促进rRNA的生物组成，后发现其可与细胞膜内外表定位的小凹蛋白宗族（caveolin，CAV）结合，在细胞内吞和外排泄、细胞增殖代谢等多种生理病理进程中发挥重要作用。本文从结构特征和分子互作的视点，体系整理PTRF/Cavin-1在胶质瘤研讨中的一系列研讨成果，明晰其在GBM产生开展中的多面作用，有助于探求针对PTRF/Cavin-1的胶质瘤靶向干涉战略。

  蛋白质构象是其发挥生理功用的结构根底。人类PTRF/Cavin-1基因坐落17号染色体q21.2，编码含有310个氨基酸的蛋白质。跟着蛋白三维构象剖析手法的前进，PTRF/Cavin-1蛋白结构逐步明晰。现在研讨标明，PTRF/Cavin-1含有3个亮氨酸拉链结构域、2个核定位信号和1个出核信号，为PTRF/Cavin-1与其他蛋白彼此作用以及全细胞的散布特征奠定了结构根底。

  本课题组经过计算机同源建模取得PTRF/Cavin-1蛋白的高档结构模型，二级结构多为α螺旋和环状结构，且包含长链螺旋结构，该结构可促进PTRF/Cavin-1构成三聚体，以及促进其与Cavin蛋白宗族其他成员（Cavin-2和Cavin-3蛋白）的彼此作用；残基剖析发现PTRF/Cavin-1中含有许多亲水性残基，显示出高亲水性；对PTRF/Cavin-1三聚体蛋白进行结构剖析发现，3个单体之间彼此环绕呈“拧麻花状”，其N端互作区域可构成一个带负电的远螯腔，深度为25.5Å，3个爪颚之间的空隙宽度分别为60.0Å、52.1Å和35.0Å。

  这种结构使得小凹蛋白CAV1蛋白带正电的N端能够彻底嵌入PTRF/Cavin-1三聚体远螯腔中，残基彼此构成强壮氢键（长度为1.7～2.7Å，键角规模为96.4°～159.0°），静电外表的完美匹配也安稳了结合构象；在PTRF/Cavin-1蛋白N端人为交融1个TAT短肽，即可改动其N端构象和带电性，相同影响三聚体N端远螯腔的构成和深度，阻止其与CAV1蛋白的结合。综上所述，正确折叠的PTRF/Cavin-1蛋白对构成三聚体发挥正常蛋白功用非常要害。

  1998年Jansa等初次克隆出PTRF/Cavin-1蛋白，并证明其参加rRNA的转录中止进程。RNA聚合酶Ⅰ的转录中止需求两步，首先是转录复合物中止延伸，然后是rRNA前体从转录复合物中解离开释。PTRF/Cavin-1可与RNA聚合酶Ⅰ和转录中止因子TTF-1结合，促进中止延伸的转录复合物产生解离。

  有报导提示，PTRF/Cavin-1还与基因转录中RNA聚合酶Ⅰ的再开端有关，调理rRNA组成功率，且该进程中PTRF/Cavin-1或许存在多个位点的磷酸化润饰。细胞小凹是细胞膜上内陷的直径为60～80nm的凹点，与细胞内吞、脂质调理、信号转导等有关。小凹构成所需的中心组分包含小凹蛋白宗族（首要是CAV1）和Cavin蛋白宗族（PTRF/Cavin-1为必需组分）。CAV1蛋白经由内质网组成-高尔基体加工后定位在细胞膜内外表，细胞质中的PTRF/Cavin-1蛋白构成三聚体与之结兼并定坐落细胞膜上，然后构成细胞小凹。

  Hill等经过蛋白质组学手法探明PTRF/Cavin-1仅可结合细胞膜上老练的CAV1蛋白。PTRF/Cavin-1缺失可导致细胞小凹数量明显削减，且膜上CAV1出现边际移动并加快溶酶体降解。同年相似研讨发现过表达PTRF/Cavin-1蛋白可引起细胞小凹增多。

  PTRF/Cavin-1骤变/缺失可引起一系列病理性改动，导致疾病产生。2009年Hayashi等报导PTRF/Cavin-1与先天性全身性脂肪营养不良的联络。其发现5例患者均具有PTRF/Cavin-1基因骤变[c.696_697insC（p.K233fs），c.525delG（p.E176fs）]，临床体现为肌肉过度增生、肌肉拱起、轻度代谢并发症和血清肌酸激酶水平升高，骨骼肌活检提示缓慢营养不良。

  Rajab等对8例患有先天性全身性脂肪营养不良患者进行研讨，发现PTRF/Cavin-1存在纯合骤变（c.160delG，c.362dupT），临床体现为长QT综合征、心动过缓、室上性心动过速和室性心动过速等病理特征，以及骨构成受损和骨质疏松。树立基因敲除小鼠便于深化探求该蛋白的多种潜在功用。

  有研讨对PTRF/Cavin-1敲除鼠进行剖析，发现其展现出许多病理生理学改变和体现，包含骨骼肌等的细胞小凹水平明显下降，游离脂肪酸、血清甘油三酯和胰岛素水平升高，葡萄糖耐受不良，肺脏炎症细胞滋润增加等。

  综上所述，PTRF/Cavin-1表达与CAV1在细胞膜上的正确认位关于细胞小凹的构成至关重要，提示PTRF/Cavin-1与全身脂质代谢有明显联络。

  依据2021年中枢神经体系肿瘤分类规范，低等级胶质瘤首要包含星形细胞瘤、少突胶质细胞瘤等，伴有IDH骤变、1p19q联合缺失等基因组特征；高等级胶质瘤即GBM，其IDH为野生型，多伴有TERT启动子骤变、7号染色体扩增联合10号染色体缺失等。根据染色体和基因表达差异，GBM可分为经典型、间质细胞型、前神经元型等不同亚型，其间以间质细胞型的恶性程度最高，患者预后最差。多项研讨标明，PTRF/Cavin-1的表达水平可提示患者胶质瘤等级。

  Huang等经过比较CGGA、TCGA数据库中录入的胶质瘤患者测序数据和胶质瘤安排芯片染色，发现PTRF/Cavin-1的mRNA和蛋白水平跟着胶质瘤WHO等级上升而升高，在GBM间质细胞型中表达最高，高表达PTRF/Cavin-1提示胶质瘤患者生存期明显缩短；又经过试验证明PTRF/Cavin-1受EGFRvⅢ-PI3K-AKT通路调控，其表达水平与外泌体标志基因CD63的表达呈明显相关，肿瘤样本和血清外泌体中的二者比值可作为胶质瘤患者确诊和评判预后的生物符号物，高等级胶质瘤患者肿瘤安排和血清中的比值均明显高于低等级胶质瘤。

  随后，有研讨支撑并弥补上述定论，不只确认了PTRF/Cavin-1在猜测GBM患者预后的临床价值，还发现承受放疗的患者中PTRF/Cavin-1低表达与生存期延伸有关，并确认了PTRF/Cavin-1可促进GBM血管生成和肿瘤免疫紊乱。

  肿瘤成长在一个杂乱的环境中，包含原发安排的细胞、代谢、免疫等均与肿瘤产生彼此影响。胶质瘤处于人体为数不多的免疫豁免器官，其微环境是肿瘤细胞与颅内固有免疫细胞小胶质细胞、滋润的巨噬细胞、淋巴细胞、天然杀伤细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞等细胞组分和细胞外基质、趋化因子等物质交互调控构成的高度免疫按捺的环境。肿瘤细胞会“教育”周围其他细胞，使之构成愈加利于成长和搬运的微环境。

  Wang等发现GBM中PTRF/Cavin-1与CAV1结合，增强GBM细胞外囊泡的组成排泄和吸取，促进GBM增殖；一起发现PTRF/Cavin-1唆使的旺盛外排泄可导致小胶质细胞活化和征集。GBM的高侵袭性是其预后不良的一个要害因素，有研讨报导GBM中PTRF/Cavin-1和CAV1的表达水均匀较正常安排明显升高，且与尿激酶型纤溶酶原激活物（urokinasetypeplasminogenactivator，uPA）和明胶酶的表达呈正相关；并发现高表达PTRF/Cavin-1和CAV1的GBM细胞（即细胞小凹构成旺盛的肿瘤细胞）可表达更多uPA、基质金属蛋白酶2和基质金属蛋白酶9，且较PTRF/Cavin-1和CAV1相对低表达的GBM细胞（即细胞小凹构成缺点的肿瘤细胞）更具侵袭性。

  随后深化研讨发现，高表达PTRF/Cavin-1的GBM细胞在浸透压作用下可增强基质蛋白酶等的表达排泄，增加GBM侵袭才能以对立浸透压力。上述结果标明，PTRF/Cavin-1可经过细胞小凹促进GBM恶性行为，重塑GBM微环境。代谢重编程为肿瘤供给了足够的能量，以支撑其恶性成长以及重塑免疫微环境。作为细胞磷脂代谢的要害调控因子，PTRF/Cavin-1在GBM产生开展中发挥了重要作用。

  机制方面，PTRF/Cavin-1可经过下降胞质磷脂酶A2（cytoplasmicphospholipaseA2，cPLA2）泛素化从而安稳其蛋白水平缓酶活性，促进磷脂酰胆碱水解为溶血磷脂酰胆碱以增加胞内游离脂肪酸水平，促进线粒体β氧化和ATP生成；一起PTRF/Cavin-1-cPLA2导致的细胞脂质重塑可增加细胞膜流动性，进步GBM细胞内吞才能；ATP不只能够为GBM增殖供给能量，还可开释到肿瘤空隙，经过CD73和CD39水解为腺苷以按捺CD8+T细胞的肿瘤杀伤才能，促进GBM成长和免疫逃逸。

  RNA结合蛋白经过与靶RNA彼此作用在转录后水平调理基因表达。Wang等剖析TCGA、CGGA等数据库中GBM样本的RNA测序数据，构建加权基因共表达网络，判定出8个与GBM患者预后相关的RNA结合蛋白，并进一步试验证明2个蛋白可作为GBM预后标志物，其间就包含PTRF/Cavin-1。

  随后，本课题组研讨证明PTRF/Cavin-1的RNA结合作用，发现其可结兼并安稳LncRNANEAT1，经过激活NF-κB信号通路来促进GBM细胞PD-L1的表达和蛋白膜定位，引起GBM免疫逃逸。

  胶质瘤处于颅内，一般药物难以透过血脑屏障抵达瘤内，现在临床一线化疗药物仅有替莫唑胺。有研讨经过比照GBM耐药细胞株和灵敏株的蛋白表达改变，发现PTRF/Cavin-1在耐药株中明显高表达，敲低PTRF/Cavin-1可增强耐药株对包含替莫唑胺在内的多种化疗药物的灵敏性，并下降CAV1的表达水平，提示PTRF/Cavin-1与GBM化疗耐药有关。

  从1998年发现并开端初次克隆，针对PTRF/Cavin-1蛋白的研讨从未中止。多年的研讨堆集，使学者对PTRF/Cavin-1的功用益发了解。除本文总述的PTRF/Cavin-1在GBM产生开展中的重要作用之外，其还与葡萄糖吸取、细胞膜修正、细胞变老等多个生理病理进程有关，在干细胞和其他肿瘤中也多有报导。

  在胶质瘤中，PTRF/Cavin-1不只可作为提示预后的标志物，还经过与CAV1相互作用来促进胶质瘤内吞和外排泄，上调外基质蛋白表达以增加胶质瘤侵袭性，调理胶质瘤脂质代谢和PD-L1水平来促进免疫逃逸，并与胶质瘤化疗耐药相关。

  本研讨有理由信任，PTRF/Cavin-1尚有许多未发现的功用，其在胶质瘤中的作用也不止如此。因而，靶向PTRF/Cavin-1有望经过阻断多条通路，从肿瘤增殖、肿瘤代谢、肿瘤免疫、肿瘤耐药等多视点按捺胶质瘤恶性行为，增强替莫唑胺灵敏性。

  来历：崔晓腾,康春生.聚合酶Ⅰ和转录本开释因子：一个具有脂质代谢和免疫微环境重构功用的全新胶质瘤符号物[J].我国肿瘤临床,2022,49(21):1094-1097.

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