引用本文： 李俊峰, 阮万百, 尹艳梅, 彭磊, 朱克祥. STYK1在恶性肿瘤发生发展中的研究进展. 中国普外基础与临床杂志, 2023, 30(10): 1258-1264. doi: 10.7507/1007-9424.202306028 复制
受体蛋白酪氨酸激酶（receptor protein tyrosine kinase，RTK）是充当信号转换器的跨膜细胞表面蛋白，可以调节基本的细胞过程，如细胞增殖、运动、分化和代谢[1]。 RTK信号传导的失调会导致细胞不受控制地生长和增殖，从而引发各种疾病，尤其是恶性肿瘤[2-4]。 已知RTK可调控多种信号通路，包括丝裂原活化蛋白激酶/细胞外信号调节激酶 （mitogen-activated protein kinase/extracellular signal-regulated kinase，MAPK/ ERK）、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白 （phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B/mammalian target of rapamycin，PI3K/Akt/mTOR）和磷脂酰肌醇特异性磷酸酶 Cγ1/蛋白激酶 C（phospholipase C gamma 1/protein kinase C，PLCG1/PKC） [1, 4]，这些途径在调节肿瘤干性、细胞周期、血管生成、转移等方面起了关键作用。针对RTK设计并开发了多种分子靶向药物，且已在多种肿瘤中取得了成功[5-6]。丝氨酸苏氨酸酪氨酸激酶1（serine threonine tyrosine kinase 1，STYK1）又名蛋白酪氨酸激酶结构域新基因（novel oncogene with kinase-domain，NOK），是RTK家族的一员，因过表达STYK1的BaF3细胞在裸鼠中诱导了肿瘤的发生和转移，而被认定为致癌基因[7]。现有研究表明，STYK1的过表达与多种肿瘤的形成及发展密切相关，包括非小细胞肺癌[8]、白血病[9-10]、神经胶质瘤[11]、胆囊癌[12]、肝内胆管癌[13]、胰腺癌[14]等。因此，STYK1可能是一个重要的肿瘤治疗靶点和有效的生物学标志物。 笔者现就STYK1与肿瘤发生发展相关的生物学功能及其分子调控机制进行综述。
1 STYK1概述
1.1 结构及定位
RTK家族包括58个成员，根据其激酶结构域序列分为20个亚家族。它们通常由细胞外配体结合结构域、单程α-螺旋跨膜结构域和由蛋白酪氨酸激酶结构域（tyrosine kinase domains，TKDs）组成，两侧是调节性近膜和C末端尾部区域。当配体与RTK单体的细胞外结构域结合会引起二聚化或构象变化，从而导致细胞内TKDs的激活，然后通过酪氨酸残基的反式自磷酸化来募集或激活细胞内信号蛋白，继而引发后续的级联反应[4]。与其他RTK家族成员不同的是，STYK1具有跨膜结构域和保守的细胞内TKDs，但却缺乏细胞外结构域的特定结构，表明它不能结合特定的配体，因此认为它在细胞内具有组成性活性[7, 15]。STYK1基因位于人染色体12p13上，由11个外显子编码422个氨基酸，分子量约 47.6×103[16]。有研究[17-18]证实，STYK1的N端部分（尤其是跨膜结构域）能够介导STYK1在不依赖配体条件下形成同源多聚物（二聚或三聚体），并以点模式和聚集模式两种方式分布于早期内体中。通常情况下，激酶在激酶结构域中具有3个重要的基序，即VAIK、HRD和DFG基序，STYK1具有很好的保守的VAIK和HRD基序，却缺乏 DFG基序[19]。STYK1也因此被认为是一种缺乏活性的“假激酶” 。尽管存在这种缺陷，但功能研究[7, 20]表明，STYK1具有很强的致癌和促癌作用。Chung等[19]为探究其实际激酶活性，将VAIK基序中的K突变为R后，发现其失去了促进肿瘤细胞增殖的作用，预示着VAIK等关键结构域是其发挥生物学功能的来源。
1.2 氨基酸位点及功能
STYK1的第115～380位之间的267个氨基酸是它的TKDs，其中潜藏着多个磷酸化位点，这些位点在STYK1介导的信号转导中发挥着重要作用。Chen等[15]的研究发现，STYK1酪氨酸327或356残基的点突变显著抑制了ERK、Akt和信号转导和转录激活因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）5的磷酸化，同时阻断了STYK1介导的肿瘤发生和转移能力。 Li等[21]将STYK1酪氨酸417残基进行点突变显著增强了ERK、STAT1和STAT3的磷酸化，表明STYK1的酪氨酸残基是调控其自身抑制和激活的重要区域。还有研究[22]发现，STYK1的S304与Y356位点磷酸化可以增强表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）-STYK1的相互作用，逆转EGFR的自噬抑制作用。除此之外，胡丹等[23]的研究发现，STYK1的氨基酸组成中存在多个双亮氨酸模体，这些位点突变能改变STYK1的聚集模式及细胞定位；L203P、L237P和L299P聚集分布模式明显减少，点状分布增加；L41P和L220P对两种分布的比例影响不大，但L41P表现出更明显的核膜定位特征，L220P表现出更明显的质膜定位特征。目前为止，STYK1维持自身激酶活性的机制仍不明确，继续寻找调节STYK1激酶活性的关键位点，将有助于进一步揭示其致癌机制，为临床设计药物靶标提供更多的依据。
2 STYK1相关生物学功能及调控机制
STYK1作为一种缺乏完整细胞外结构域和DFG基序的“假激酶” ，其激酶活性一度遭到质疑。大量的研究表明，STYK1在多种恶性肿瘤中表现出明显的致癌和促癌特性。通过募集下游信号蛋白，激活多条信号通路，参与调控肿瘤细胞有丝分裂、凋亡、转移、耐药、有氧糖酵解等生物学功能（图1）。
图1
已知STYK1参与的肿瘤生物学过程及相关信号通路
2.1 调控细胞增殖和细胞凋亡
STYK1可影响多种肿瘤细胞的增殖和凋亡过程。许多蛋白分子被证明参与调节细胞凋亡，如cleaved-caspase-3、Bax、Bcl-2和Bcl-xL。正常生理状态下它们维持着一定比例，在肿瘤细胞中Bcl-2等抗凋亡蛋白显著增加，抑制细胞凋亡，促进肿瘤进程[24]。在胆囊癌和肺癌的研究[12, 25]中，敲低STYK1可增加凋亡相关蛋白cleaved-caspase-3和Bax的表达，降低抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xL的表达，从而促进细胞凋亡；进一步研究其机制，发现沉默STYK1可显著抑制胆囊癌细胞中Akt的磷酸化水平，运用Akt抑制剂MK2206可消除STYK1对Bcl-2和Bax表达的影响。在神经胶质瘤的研究[11]中，敲低STYK1同样抑制了PI3K和Akt的磷酸化水平，并抑制裸鼠移植瘤的生长。由此可见，PI3K/Akt是STYK1调控细胞增殖和凋亡的主要通路之一。肝细胞生长因子激活因子抑制剂2（hepatocyte growth factor activator inhibitor 2，HAI-2）是一种细胞周蛋白酶和人类癌症进展的负调节因子，能够抑制癌细胞的增殖、转移和侵袭[26]。在Ma等[27]的研究中，过表达STYK1通过抑制非小细胞肺癌中HAI-2的表达来促进肿瘤的生长。在Wang等[28]的研究中，STYK1与 c-Src蛋白结合，促进c-Src与STAT3的相互作用，从而加快裸鼠的细胞增殖和肿瘤生长。
2.2 调控细胞周期
STYK1被认定为是一种细胞周期调节蛋白，并在细胞周期调控中发挥不同作用。正常细胞进行细胞周期时循环严格受到检查点的调控。细胞周期素（cyclins）与cyclin依赖性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）形成的cyclins-CDKs复合物是推动细胞周期进行的重要物质。刘斌等[29]发现，STYK1可以激活Akt信号通路提高CDK2和CDK4的磷酸化水平，推动细胞cyclin D1-CDK4和cyclin E-CDK2复合物的形成。 Cyclin D1-CDK4和cyclin E-CDK2是构成细胞G1/S期检测点的重要部分，能促进细胞由G1期进入S期，从而缩短细胞周期，促进细胞增殖。Cyclin B1-CDK1复合物是细胞周期由 G2 向 M 期转变所必需的，细胞分裂周期因子25A（cell division cycle 25A，CDC25A）可激活 cyclin-CDK 复合物，从而促进 G1/S期和G2/M期的转化[30]。在胆管癌的研究[13]中，敲除STYK1可以使胆管癌细胞中cyclin B1-CDK1复合物和CDC25A表达下调，导致S期细胞群明显增加，G2/M期细胞群减少。Zeng等[31]的研究进一步阐释了STYK1对细胞周期的调控作用，该研究发现，STYK1的蛋白质水平在细胞周期中波动，在有丝分裂时达到峰值，在有丝分裂退出时迅速降低，其结果表明，STYK1可以通过激酶结构域与钙依赖黏附蛋白1 基因（calcium-dependent adhesion protein 1，CDH1）相互作用，共同作用于有丝分裂晚期，导致有丝分裂停滞和细胞分裂缺陷。CDH1在有丝分裂后期被激活，并与细胞周期后期促进复合物/细胞周期体（anaphasepromoting complex or cyclosome，APC/C）缔合，共同降解多种底物，从而确保姐妹染色单体的适当分离，维持基因组的完整性和稳定性[32-33]。这些研究为STYK1的致癌机制提供了一种解释，即STYK1可以促进cyclins-CDKs复合物合成，使细胞快速通过细胞间期（G1期、S 期、G2期）到达分裂期（M期），在有丝分裂晚期引起胞质分裂缺陷，损害有丝分裂保真度的维持，促进肿瘤的转化和形成。因此，确定STYK1在不同肿瘤中调控细胞周期的机制及其发挥激酶活性的特定基序将有助于开发针对STYK1靶向治疗的新方法。
2.3 调控细胞迁移、侵袭和转移
肿瘤转移是肿瘤细胞通过血管或淋巴管等途径由原发部位扩散到远端器官的过程，是目前癌症致死的主要原因，肿瘤细胞的迁移和侵袭是导致肿瘤转移的重要环节。肿瘤转移不是一个单一的过程，是多种生物过程相互叠加导致的结果。目前STYK1被证明可通过促进上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）和血管、淋巴管生成影响肿瘤细胞的转移。
EMT是上皮细胞获得间质特性并获得迁移、侵袭能力的重要过程。STYK1被认为可以通过激活多个信号通路，调节EMT过程。在胰腺癌的研究[14]中，STYK1通过p38 MAPK通路抑制上皮标志蛋白E-钙黏蛋白（E-cadherin）的表达。E-cadherin是CDH1编码的一种钙黏蛋白，能够维持上皮细胞结构和功能。STYK1抑制E-cadherin的表达，导致上皮细胞间的钙黏性和稳定性降低，细胞的解离和迁移增强。 在肝癌的研究[34]中，STYK1通过激活丝裂原活化的细胞外信号调节激酶（mitogen-activated extracellular signal-regulated kinase，MEK）/ERK、PI3K/Akt信号通路上调EMT相关间充质标志蛋白波形蛋白（Vimentin）和纤连蛋白（fibronectin， FN）、Twist和Snail的表达，促进EMT过程。除此之外，STYK1还可以通过调节糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK3β）的失活和Akt的激活促进EMT。GSK3β是一种可以抑制Snail等转录因子的活性的丝氨酸/苏氨酸激酶，维持E-cadherin的表达。 STYK1通过激活Akt信号通路，抑制GSK3β的活性，诱导N-钙黏蛋白（N-cadherin）和Snail表达上调，E-cadherin表达下调，促进EMT过程[35-36]。Lai 等[37]还发现STYK1可以通过促进叉头框蛋白O1（forkhead box O1，FoxO1）磷酸化使其失活，从而促进非小细胞肺癌的转移及EMT。由此可见，STYK1可以通过多种途径抑制上皮标志蛋白表达和促进间充质标志蛋白的表达，增强肿瘤细胞迁移和侵袭能力。
血管和淋巴管是肿瘤细胞完成远处转移的途径。Liu等[38]发现，STYK1可以促进血管和淋巴管的发生和重塑，过表达STYK1的小鼠瘤体内总血管数增加，尤其是环形血管高度富集，淋巴管也发生了相似的改变，瘤周或瘤内区域中的环形淋巴管明显增加。通过与血管标志蛋白CD31和淋巴管内皮细胞标志物 LYVE-1共定位分析发现，STYK1在淋巴管内皮细胞和血管内皮细胞中均高表达。说明STYK1能够通过影响血管和淋巴管的发生和重塑，促进肿瘤细胞的远处转移。
2.4 调控细胞自噬与肿瘤耐药
已有多项研究论证了STYK1与肿瘤的化学药物治疗（简称“化疗”）药物敏感性之间的关系。STYK1在胃癌细胞耐药株中高表达，根据STYK1的表达量或可预测胃癌患者对氟尿嘧啶的敏感性[39]。在白血病的研究[10]中，化疗耐药的白血病患者外周血和骨髓血样本中STYK1也呈高表达，上调STYK1表达可促进白血病细胞株对阿霉素和依托泊苷产生耐药性，过表达STYK1一方面降低了阿霉素和依托泊苷药物诱导的caspase-3/7活性，减少了白血病细胞凋亡，另一方面可以调控多种与细胞增殖或死亡相关的蛋白激酶基因的表达，如MAPK4、肿瘤坏死因子受体超家族成员11A（tumor necrosis factor receptor superfamily member 11A，TNF-RSF11A）和肾母细胞瘤过度表达蛋白(nephro-blastoma overexpressed protein，NOV)，这些激酶可协同引发细胞存活信号以刺激肿瘤细胞耐药性的产生。在卵巢癌的研究[40]中，上调STYK1表达，提高了卵巢癌细胞系A2780和ovcar-3对紫杉醇的耐受性，同时发现STYK1介导的降敏作用受到TGF-β1/Smad3通路的调控。也有研究[41]提出STYK1可通过EGFR-STYK1-成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）1轴维持EGFR突变非小细胞肺癌对EGFR酪氨酸激酶抑制剂（tyrosine kinase inhibitor，TKI）的耐受性。FGF受体（FGF receptor， FGFR）信号传导已被报道与药物耐受细胞的存活有关，联合使用EGFR和FGFR抑制剂可长期抑制EGFR突变耐药细胞的存活和扩张[42]。在非小细胞肺癌细胞中，抑制STYK1可提高对EGFR TKI如阿法替尼和奥希替尼的敏感性，防止药物耐受细胞出现，同时抵消阿法替尼诱导的FGF1急性上调[41]。
有研究[43]表明，自噬是肿瘤细胞EGFR TKI耐药性产生的潜在机制。 Zhou等[44]首次发现，STYK1是一种自噬调节因子，通过促进自噬特异性Ⅲ类磷脂酰肌醇3-激酶复合物Ⅰ（phosphatidylinositol 3-kinase complex Ⅰ，PtdIns3K-C1）的组装，参与自噬起始阶段的调控。他们近年的研究[22]成果表明，STYK1抑制了EGFR与自噬相关蛋白Beclin1之间的相互作用，增强非小细胞肺癌细胞在EGFR TKI处理后的自噬活化，从而促进EGFR TKIs耐药性的产生。由此可见，STYK1可成为预测EGFR TKI长期疗效的生物学标志物以及减少抗肿瘤药物耐药的潜在分子靶点。
2.5 调控有氧糖酵解
有氧糖酵解也被称为Warburg效应，为癌细胞提供生物能量、生物合成和氧化还原平衡优势[45]。Shi等[46]发现，STYK1显著抑制了电子传输和有氧磷酸化过程，并通过上调与有氧糖酵解有关的3种限速酶己糖激酶（hexokinase，HK）、磷酸果糖激酶（phosphofructokinase，PFK）、丙酮酸激酶（pyruvatekinase，PK）以及乳酸脱氢酶 （lactate dehydrogenase，LDH）的表达来促进有氧糖酵解。此外，STYK1促进了丙酮酸脱氢酶复合物（pyruvate dehydrogenase complex，PDC）的线粒体-核易位，并增强核PDC相关的组蛋白丙酮酸脱氢酶E1α1亚基（pyruvate dehydrogenase E1 subunit alpha 1，PDHA1）乙酰化。PDC的核易位可能是STYK1介导的核乙酰辅酶a产生的主要驱动力。 核乙酰辅酶a是介导组蛋白修饰和随后的细胞转化的重要代谢产物[47]。他们在后续的研究[48]进一步发现葡萄糖转运蛋白3（ glucose transporter 3，GLUT3）可作为上游调控因子调控STYK1驱动的有氧糖酵解和细胞增殖特性。除此之外，在鼻咽癌的研究[49]中，STYK1的过表达显著增加了鼻咽癌细胞的LDH活性、葡萄糖利用率和乳酸生成，降低了细胞内ATP水平，用Akt抑制剂MK2206可以抵消这些影响，表明PI3K/Akt通路是STYK1调控有氧糖酵解的重要途径。
2.6 在肿瘤中的异常表达及预后
STYK1作为癌基因发挥着致癌和促癌作用，在多种类型的肿瘤组织中呈高表达并与预后相关。早在2006年，STYK1就被发现可作为乳腺癌的诊断标志物，其在67.3%的乳腺癌细胞表达呈阳性，并且在乳腺癌早期就能检测出STYK1 mRNA[50]。在后续的研究[51-52]中，STYK1高表达与结直肠癌分化不良、淋巴结转移、肿瘤体积、TNM分期和死亡风险显著相关，表明STYK1参与结直肠癌的进展。同样，在鼻咽癌[49]中，STYK1表达量与淋巴结转移、远处转移和临床分期相关，并可作为总生存期的独立预测因子。另有研究[53]发现，在97.6%的肺癌组织中检测到STYK1 mRNA，与非癌性组织相比，有92.3%的癌组织中STYK1表达升高。 STYK1在其他诸多类型的肿瘤组织中同样高表达并与预后相关（表1），提示STYK1可作为一种分析靶标，用于肿瘤的诊断和预后评估。
表1
STYK1在不同类型肿瘤组织中的预后、功能及相关通路和靶点
2.7 其他
有研究发现，STYK1在其他一些重要的生物学功能中也有影响，如铁死亡[8]，STYK1的表达上调增加了谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）的表达水平，导致肺癌SW900细胞对铁死亡敏感性下降，但是STYK1介导GPX4表达上调的具体机制还不清楚。 STYK1在肿瘤免疫微环境中的作用还比较模糊。Fauteux-Daniel 等[56]和Wilharm等[57]发现，STYK1在小鼠的多种NK1.1阳性淋巴细胞（包括NK、γδT、iNKT、ILC1和gdT细胞）特异性表达，但是沉默STYK1并未影响NK和γδNKT细胞的发育、激活和抗病毒功能。需要进一步的研究来了解STYK1在NK1.1阳性淋巴细胞及其他免疫细胞中的功能。
3 总结与展望
靶向治疗相对于传统的放化疗具有更高的特异性和选择性，现已成为肿瘤治疗的重要手段之一。但如何解决肿瘤异质性、药物副作用以及耐药性的产生仍是一个难题，迫切需要寻找新的治疗靶点，开发更优的靶向药物。STYK1作为一种癌基因，参与多种肿瘤的发生、发展过程。研究证实[12, 14, 37]，阻断STYK1可以降低肿瘤细胞增殖、迁移和转移能力，还可以增强肿瘤细胞对化疗药物及一些靶向药物的敏感性，表明STYK1有望成为肿瘤治疗的新靶点。 STYK1的致癌机制尚未完全阐明，尽管它可通过MEK/ ERK、PI3K/AKT和JAK/STAT途径发出信号，但尚无对STYK1直接底物的描述。而且，目前已知的参与STYK1表达调控的分子非常少，仅发现SMAD3[40]和RNA结合基序蛋白15[58]以STYK1为靶标，促进其转录。未来仍需进一步深入研究STYK1与肿瘤发生发展相关的分子调控机制，以期为研究和开发靶向STYK1的药物提高更多的理论依据。
重要声明
利益冲突声明：本文全体作者阅读并理解了《中国普外基础与临床杂志》的政策声明，我们没有相互竞争的利益。
作者贡献声明：李俊峰负责文献检索与整理、文章撰写；阮万百、尹艳梅和彭磊负责修订论文格式和写作框架写作指导；朱克祥指导选题并对最终文稿进行审阅。
受体蛋白酪氨酸激酶（receptor protein tyrosine kinase，RTK）是充当信号转换器的跨膜细胞表面蛋白，可以调节基本的细胞过程，如细胞增殖、运动、分化和代谢[1]。 RTK信号传导的失调会导致细胞不受控制地生长和增殖，从而引发各种疾病，尤其是恶性肿瘤[2-4]。 已知RTK可调控多种信号通路，包括丝裂原活化蛋白激酶/细胞外信号调节激酶 （mitogen-activated protein kinase/extracellular signal-regulated kinase，MAPK/ ERK）、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白 （phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B/mammalian target of rapamycin，PI3K/Akt/mTOR）和磷脂酰肌醇特异性磷酸酶 Cγ1/蛋白激酶 C（phospholipase C gamma 1/protein kinase C，PLCG1/PKC） [1, 4]，这些途径在调节肿瘤干性、细胞周期、血管生成、转移等方面起了关键作用。针对RTK设计并开发了多种分子靶向药物，且已在多种肿瘤中取得了成功[5-6]。丝氨酸苏氨酸酪氨酸激酶1（serine threonine tyrosine kinase 1，STYK1）又名蛋白酪氨酸激酶结构域新基因（novel oncogene with kinase-domain，NOK），是RTK家族的一员，因过表达STYK1的BaF3细胞在裸鼠中诱导了肿瘤的发生和转移，而被认定为致癌基因[7]。现有研究表明，STYK1的过表达与多种肿瘤的形成及发展密切相关，包括非小细胞肺癌[8]、白血病[9-10]、神经胶质瘤[11]、胆囊癌[12]、肝内胆管癌[13]、胰腺癌[14]等。因此，STYK1可能是一个重要的肿瘤治疗靶点和有效的生物学标志物。 笔者现就STYK1与肿瘤发生发展相关的生物学功能及其分子调控机制进行综述。
1 STYK1概述
1.1 结构及定位
RTK家族包括58个成员，根据其激酶结构域序列分为20个亚家族。它们通常由细胞外配体结合结构域、单程α-螺旋跨膜结构域和由蛋白酪氨酸激酶结构域（tyrosine kinase domains，TKDs）组成，两侧是调节性近膜和C末端尾部区域。当配体与RTK单体的细胞外结构域结合会引起二聚化或构象变化，从而导致细胞内TKDs的激活，然后通过酪氨酸残基的反式自磷酸化来募集或激活细胞内信号蛋白，继而引发后续的级联反应[4]。与其他RTK家族成员不同的是，STYK1具有跨膜结构域和保守的细胞内TKDs，但却缺乏细胞外结构域的特定结构，表明它不能结合特定的配体，因此认为它在细胞内具有组成性活性[7, 15]。STYK1基因位于人染色体12p13上，由11个外显子编码422个氨基酸，分子量约 47.6×103[16]。有研究[17-18]证实，STYK1的N端部分（尤其是跨膜结构域）能够介导STYK1在不依赖配体条件下形成同源多聚物（二聚或三聚体），并以点模式和聚集模式两种方式分布于早期内体中。通常情况下，激酶在激酶结构域中具有3个重要的基序，即VAIK、HRD和DFG基序，STYK1具有很好的保守的VAIK和HRD基序，却缺乏 DFG基序[19]。STYK1也因此被认为是一种缺乏活性的“假激酶” 。尽管存在这种缺陷，但功能研究[7, 20]表明，STYK1具有很强的致癌和促癌作用。Chung等[19]为探究其实际激酶活性，将VAIK基序中的K突变为R后，发现其失去了促进肿瘤细胞增殖的作用，预示着VAIK等关键结构域是其发挥生物学功能的来源。
1.2 氨基酸位点及功能
STYK1的第115～380位之间的267个氨基酸是它的TKDs，其中潜藏着多个磷酸化位点，这些位点在STYK1介导的信号转导中发挥着重要作用。Chen等[15]的研究发现，STYK1酪氨酸327或356残基的点突变显著抑制了ERK、Akt和信号转导和转录激活因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）5的磷酸化，同时阻断了STYK1介导的肿瘤发生和转移能力。 Li等[21]将STYK1酪氨酸417残基进行点突变显著增强了ERK、STAT1和STAT3的磷酸化，表明STYK1的酪氨酸残基是调控其自身抑制和激活的重要区域。还有研究[22]发现，STYK1的S304与Y356位点磷酸化可以增强表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）-STYK1的相互作用，逆转EGFR的自噬抑制作用。除此之外，胡丹等[23]的研究发现，STYK1的氨基酸组成中存在多个双亮氨酸模体，这些位点突变能改变STYK1的聚集模式及细胞定位；L203P、L237P和L299P聚集分布模式明显减少，点状分布增加；L41P和L220P对两种分布的比例影响不大，但L41P表现出更明显的核膜定位特征，L220P表现出更明显的质膜定位特征。目前为止，STYK1维持自身激酶活性的机制仍不明确，继续寻找调节STYK1激酶活性的关键位点，将有助于进一步揭示其致癌机制，为临床设计药物靶标提供更多的依据。
2 STYK1相关生物学功能及调控机制
STYK1作为一种缺乏完整细胞外结构域和DFG基序的“假激酶” ，其激酶活性一度遭到质疑。大量的研究表明，STYK1在多种恶性肿瘤中表现出明显的致癌和促癌特性。通过募集下游信号蛋白，激活多条信号通路，参与调控肿瘤细胞有丝分裂、凋亡、转移、耐药、有氧糖酵解等生物学功能（图1）。
图1
已知STYK1参与的肿瘤生物学过程及相关信号通路
2.1 调控细胞增殖和细胞凋亡
STYK1可影响多种肿瘤细胞的增殖和凋亡过程。许多蛋白分子被证明参与调节细胞凋亡，如cleaved-caspase-3、Bax、Bcl-2和Bcl-xL。正常生理状态下它们维持着一定比例，在肿瘤细胞中Bcl-2等抗凋亡蛋白显著增加，抑制细胞凋亡，促进肿瘤进程[24]。在胆囊癌和肺癌的研究[12, 25]中，敲低STYK1可增加凋亡相关蛋白cleaved-caspase-3和Bax的表达，降低抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xL的表达，从而促进细胞凋亡；进一步研究其机制，发现沉默STYK1可显著抑制胆囊癌细胞中Akt的磷酸化水平，运用Akt抑制剂MK2206可消除STYK1对Bcl-2和Bax表达的影响。在神经胶质瘤的研究[11]中，敲低STYK1同样抑制了PI3K和Akt的磷酸化水平，并抑制裸鼠移植瘤的生长。由此可见，PI3K/Akt是STYK1调控细胞增殖和凋亡的主要通路之一。肝细胞生长因子激活因子抑制剂2（hepatocyte growth factor activator inhibitor 2，HAI-2）是一种细胞周蛋白酶和人类癌症进展的负调节因子，能够抑制癌细胞的增殖、转移和侵袭[26]。在Ma等[27]的研究中，过表达STYK1通过抑制非小细胞肺癌中HAI-2的表达来促进肿瘤的生长。在Wang等[28]的研究中，STYK1与 c-Src蛋白结合，促进c-Src与STAT3的相互作用，从而加快裸鼠的细胞增殖和肿瘤生长。
2.2 调控细胞周期
STYK1被认定为是一种细胞周期调节蛋白，并在细胞周期调控中发挥不同作用。正常细胞进行细胞周期时循环严格受到检查点的调控。细胞周期素（cyclins）与cyclin依赖性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）形成的cyclins-CDKs复合物是推动细胞周期进行的重要物质。刘斌等[29]发现，STYK1可以激活Akt信号通路提高CDK2和CDK4的磷酸化水平，推动细胞cyclin D1-CDK4和cyclin E-CDK2复合物的形成。 Cyclin D1-CDK4和cyclin E-CDK2是构成细胞G1/S期检测点的重要部分，能促进细胞由G1期进入S期，从而缩短细胞周期，促进细胞增殖。Cyclin B1-CDK1复合物是细胞周期由 G2 向 M 期转变所必需的，细胞分裂周期因子25A（cell division cycle 25A，CDC25A）可激活 cyclin-CDK 复合物，从而促进 G1/S期和G2/M期的转化[30]。在胆管癌的研究[13]中，敲除STYK1可以使胆管癌细胞中cyclin B1-CDK1复合物和CDC25A表达下调，导致S期细胞群明显增加，G2/M期细胞群减少。Zeng等[31]的研究进一步阐释了STYK1对细胞周期的调控作用，该研究发现，STYK1的蛋白质水平在细胞周期中波动，在有丝分裂时达到峰值，在有丝分裂退出时迅速降低，其结果表明，STYK1可以通过激酶结构域与钙依赖黏附蛋白1 基因（calcium-dependent adhesion protein 1，CDH1）相互作用，共同作用于有丝分裂晚期，导致有丝分裂停滞和细胞分裂缺陷。CDH1在有丝分裂后期被激活，并与细胞周期后期促进复合物/细胞周期体（anaphasepromoting complex or cyclosome，APC/C）缔合，共同降解多种底物，从而确保姐妹染色单体的适当分离，维持基因组的完整性和稳定性[32-33]。这些研究为STYK1的致癌机制提供了一种解释，即STYK1可以促进cyclins-CDKs复合物合成，使细胞快速通过细胞间期（G1期、S 期、G2期）到达分裂期（M期），在有丝分裂晚期引起胞质分裂缺陷，损害有丝分裂保真度的维持，促进肿瘤的转化和形成。因此，确定STYK1在不同肿瘤中调控细胞周期的机制及其发挥激酶活性的特定基序将有助于开发针对STYK1靶向治疗的新方法。
2.3 调控细胞迁移、侵袭和转移
肿瘤转移是肿瘤细胞通过血管或淋巴管等途径由原发部位扩散到远端器官的过程，是目前癌症致死的主要原因，肿瘤细胞的迁移和侵袭是导致肿瘤转移的重要环节。肿瘤转移不是一个单一的过程，是多种生物过程相互叠加导致的结果。目前STYK1被证明可通过促进上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）和血管、淋巴管生成影响肿瘤细胞的转移。
EMT是上皮细胞获得间质特性并获得迁移、侵袭能力的重要过程。STYK1被认为可以通过激活多个信号通路，调节EMT过程。在胰腺癌的研究[14]中，STYK1通过p38 MAPK通路抑制上皮标志蛋白E-钙黏蛋白（E-cadherin）的表达。E-cadherin是CDH1编码的一种钙黏蛋白，能够维持上皮细胞结构和功能。STYK1抑制E-cadherin的表达，导致上皮细胞间的钙黏性和稳定性降低，细胞的解离和迁移增强。 在肝癌的研究[34]中，STYK1通过激活丝裂原活化的细胞外信号调节激酶（mitogen-activated extracellular signal-regulated kinase，MEK）/ERK、PI3K/Akt信号通路上调EMT相关间充质标志蛋白波形蛋白（Vimentin）和纤连蛋白（fibronectin， FN）、Twist和Snail的表达，促进EMT过程。除此之外，STYK1还可以通过调节糖原合成酶激酶3β（glycogen synthase kinase 3β，GSK3β）的失活和Akt的激活促进EMT。GSK3β是一种可以抑制Snail等转录因子的活性的丝氨酸/苏氨酸激酶，维持E-cadherin的表达。 STYK1通过激活Akt信号通路，抑制GSK3β的活性，诱导N-钙黏蛋白（N-cadherin）和Snail表达上调，E-cadherin表达下调，促进EMT过程[35-36]。Lai 等[37]还发现STYK1可以通过促进叉头框蛋白O1（forkhead box O1，FoxO1）磷酸化使其失活，从而促进非小细胞肺癌的转移及EMT。由此可见，STYK1可以通过多种途径抑制上皮标志蛋白表达和促进间充质标志蛋白的表达，增强肿瘤细胞迁移和侵袭能力。
血管和淋巴管是肿瘤细胞完成远处转移的途径。Liu等[38]发现，STYK1可以促进血管和淋巴管的发生和重塑，过表达STYK1的小鼠瘤体内总血管数增加，尤其是环形血管高度富集，淋巴管也发生了相似的改变，瘤周或瘤内区域中的环形淋巴管明显增加。通过与血管标志蛋白CD31和淋巴管内皮细胞标志物 LYVE-1共定位分析发现，STYK1在淋巴管内皮细胞和血管内皮细胞中均高表达。说明STYK1能够通过影响血管和淋巴管的发生和重塑，促进肿瘤细胞的远处转移。
2.4 调控细胞自噬与肿瘤耐药
已有多项研究论证了STYK1与肿瘤的化学药物治疗（简称“化疗”）药物敏感性之间的关系。STYK1在胃癌细胞耐药株中高表达，根据STYK1的表达量或可预测胃癌患者对氟尿嘧啶的敏感性[39]。在白血病的研究[10]中，化疗耐药的白血病患者外周血和骨髓血样本中STYK1也呈高表达，上调STYK1表达可促进白血病细胞株对阿霉素和依托泊苷产生耐药性，过表达STYK1一方面降低了阿霉素和依托泊苷药物诱导的caspase-3/7活性，减少了白血病细胞凋亡，另一方面可以调控多种与细胞增殖或死亡相关的蛋白激酶基因的表达，如MAPK4、肿瘤坏死因子受体超家族成员11A（tumor necrosis factor receptor superfamily member 11A，TNF-RSF11A）和肾母细胞瘤过度表达蛋白(nephro-blastoma overexpressed protein，NOV)，这些激酶可协同引发细胞存活信号以刺激肿瘤细胞耐药性的产生。在卵巢癌的研究[40]中，上调STYK1表达，提高了卵巢癌细胞系A2780和ovcar-3对紫杉醇的耐受性，同时发现STYK1介导的降敏作用受到TGF-β1/Smad3通路的调控。也有研究[41]提出STYK1可通过EGFR-STYK1-成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）1轴维持EGFR突变非小细胞肺癌对EGFR酪氨酸激酶抑制剂（tyrosine kinase inhibitor，TKI）的耐受性。FGF受体（FGF receptor， FGFR）信号传导已被报道与药物耐受细胞的存活有关，联合使用EGFR和FGFR抑制剂可长期抑制EGFR突变耐药细胞的存活和扩张[42]。在非小细胞肺癌细胞中，抑制STYK1可提高对EGFR TKI如阿法替尼和奥希替尼的敏感性，防止药物耐受细胞出现，同时抵消阿法替尼诱导的FGF1急性上调[41]。
有研究[43]表明，自噬是肿瘤细胞EGFR TKI耐药性产生的潜在机制。 Zhou等[44]首次发现，STYK1是一种自噬调节因子，通过促进自噬特异性Ⅲ类磷脂酰肌醇3-激酶复合物Ⅰ（phosphatidylinositol 3-kinase complex Ⅰ，PtdIns3K-C1）的组装，参与自噬起始阶段的调控。他们近年的研究[22]成果表明，STYK1抑制了EGFR与自噬相关蛋白Beclin1之间的相互作用，增强非小细胞肺癌细胞在EGFR TKI处理后的自噬活化，从而促进EGFR TKIs耐药性的产生。由此可见，STYK1可成为预测EGFR TKI长期疗效的生物学标志物以及减少抗肿瘤药物耐药的潜在分子靶点。
2.5 调控有氧糖酵解
有氧糖酵解也被称为Warburg效应，为癌细胞提供生物能量、生物合成和氧化还原平衡优势[45]。Shi等[46]发现，STYK1显著抑制了电子传输和有氧磷酸化过程，并通过上调与有氧糖酵解有关的3种限速酶己糖激酶（hexokinase，HK）、磷酸果糖激酶（phosphofructokinase，PFK）、丙酮酸激酶（pyruvatekinase，PK）以及乳酸脱氢酶 （lactate dehydrogenase，LDH）的表达来促进有氧糖酵解。此外，STYK1促进了丙酮酸脱氢酶复合物（pyruvate dehydrogenase complex，PDC）的线粒体-核易位，并增强核PDC相关的组蛋白丙酮酸脱氢酶E1α1亚基（pyruvate dehydrogenase E1 subunit alpha 1，PDHA1）乙酰化。PDC的核易位可能是STYK1介导的核乙酰辅酶a产生的主要驱动力。 核乙酰辅酶a是介导组蛋白修饰和随后的细胞转化的重要代谢产物[47]。他们在后续的研究[48]进一步发现葡萄糖转运蛋白3（ glucose transporter 3，GLUT3）可作为上游调控因子调控STYK1驱动的有氧糖酵解和细胞增殖特性。除此之外，在鼻咽癌的研究[49]中，STYK1的过表达显著增加了鼻咽癌细胞的LDH活性、葡萄糖利用率和乳酸生成，降低了细胞内ATP水平，用Akt抑制剂MK2206可以抵消这些影响，表明PI3K/Akt通路是STYK1调控有氧糖酵解的重要途径。
2.6 在肿瘤中的异常表达及预后
STYK1作为癌基因发挥着致癌和促癌作用，在多种类型的肿瘤组织中呈高表达并与预后相关。早在2006年，STYK1就被发现可作为乳腺癌的诊断标志物，其在67.3%的乳腺癌细胞表达呈阳性，并且在乳腺癌早期就能检测出STYK1 mRNA[50]。在后续的研究[51-52]中，STYK1高表达与结直肠癌分化不良、淋巴结转移、肿瘤体积、TNM分期和死亡风险显著相关，表明STYK1参与结直肠癌的进展。同样，在鼻咽癌[49]中，STYK1表达量与淋巴结转移、远处转移和临床分期相关，并可作为总生存期的独立预测因子。另有研究[53]发现，在97.6%的肺癌组织中检测到STYK1 mRNA，与非癌性组织相比，有92.3%的癌组织中STYK1表达升高。 STYK1在其他诸多类型的肿瘤组织中同样高表达并与预后相关（表1），提示STYK1可作为一种分析靶标，用于肿瘤的诊断和预后评估。
表1
STYK1在不同类型肿瘤组织中的预后、功能及相关通路和靶点
2.7 其他
有研究发现，STYK1在其他一些重要的生物学功能中也有影响，如铁死亡[8]，STYK1的表达上调增加了谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）的表达水平，导致肺癌SW900细胞对铁死亡敏感性下降，但是STYK1介导GPX4表达上调的具体机制还不清楚。 STYK1在肿瘤免疫微环境中的作用还比较模糊。Fauteux-Daniel 等[56]和Wilharm等[57]发现，STYK1在小鼠的多种NK1.1阳性淋巴细胞（包括NK、γδT、iNKT、ILC1和gdT细胞）特异性表达，但是沉默STYK1并未影响NK和γδNKT细胞的发育、激活和抗病毒功能。需要进一步的研究来了解STYK1在NK1.1阳性淋巴细胞及其他免疫细胞中的功能。
3 总结与展望
靶向治疗相对于传统的放化疗具有更高的特异性和选择性，现已成为肿瘤治疗的重要手段之一。但如何解决肿瘤异质性、药物副作用以及耐药性的产生仍是一个难题，迫切需要寻找新的治疗靶点，开发更优的靶向药物。STYK1作为一种癌基因，参与多种肿瘤的发生、发展过程。研究证实[12, 14, 37]，阻断STYK1可以降低肿瘤细胞增殖、迁移和转移能力，还可以增强肿瘤细胞对化疗药物及一些靶向药物的敏感性，表明STYK1有望成为肿瘤治疗的新靶点。 STYK1的致癌机制尚未完全阐明，尽管它可通过MEK/ ERK、PI3K/AKT和JAK/STAT途径发出信号，但尚无对STYK1直接底物的描述。而且，目前已知的参与STYK1表达调控的分子非常少，仅发现SMAD3[40]和RNA结合基序蛋白15[58]以STYK1为靶标，促进其转录。未来仍需进一步深入研究STYK1与肿瘤发生发展相关的分子调控机制，以期为研究和开发靶向STYK1的药物提高更多的理论依据。
重要声明
利益冲突声明：本文全体作者阅读并理解了《中国普外基础与临床杂志》的政策声明，我们没有相互竞争的利益。
作者贡献声明：李俊峰负责文献检索与整理、文章撰写；阮万百、尹艳梅和彭磊负责修订论文格式和写作框架写作指导；朱克祥指导选题并对最终文稿进行审阅。
