巴塞尔大学附属医院肿瘤内科和生物医学系癌症免疫学实验室，巴塞尔大学，Petersgraben 4,4031，瑞士巴塞尔
Cureab GmbH, Benkenstrasse 254c, Technologiezentrum, 4108 Witterswil，瑞士
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巴塞尔大学附属医院肿瘤内科和生物医学系癌症免疫学实验室，巴塞尔大学，Petersgraben 4,4031，瑞士巴塞尔
DOI: 10.15761 / JTS.1000356
高尔基体磷酸化蛋白2是一种具有促癌特性的蛋白质，目前已被确定为肿瘤治疗的主要靶点。它参与关键的致癌途径，如EGFR, mTOR/AKT, PI3K，使其成为治疗干预的良好候选者。多个研究小组一致报道，当高水平表达时，GOLPH2会导致上皮细胞向间充质转化(EMT)，增加细胞增殖、迁移和转移。
毫不奇怪，似乎许多肿瘤都利用了GOLPH2的优势。停止GOLPH2的有害影响将意味着在不同的发展水平上损害肿瘤进展。因此，抑制GOLPH2这种有助于癌症的重要特征的蛋白质值得研究人员和药物开发利益相关者的关注。然而，GOLPH2主要位于细胞内，缺乏可能被小分子干扰的结构域，这导致了GOLPH2是一个不可靶向的分子的结论。
在这里，我们总结了目前对这种多功能蛋白的认识，并描述了药理学干预改善其在恶性疾病中的超调功能的可能性。病毒干预或特异性抗体等新方法可能很快就会对具有潜在GOLPH2病理的癌症产生实质性的治疗改善。
GOLPH2, Golm1, GP73, EGFR, PDGFR, AKT, mTOR, ERK, EMT
大量研究表明，GOLPH2过表达会增加细胞增殖、迁移和转移，从而确立了GOLPH2作为致癌蛋白的作用。此外，GOLPH2参与了上皮细胞向间充质细胞的转变[1-3]，这是上述特性的先决条件。在这篇综述中，我们强调了这一领域的重要发现，并讨论了将GOLPH2靶向于癌症治疗的可能性。
高尔基磷酸化蛋白2 (GOLPH2, gp73, GOLM1)是一种单通II型跨膜蛋白，属于GOLM1/CASC4家族(www.uniprot.org)。它的确切功能尚不清楚，但它被描述为一种对病毒感染的细胞反应蛋白，与各种癌症有关。GOLPH2的蛋白质结构如下图所示(图1)。
图1所示。GOLPH2的蛋白质组织在一个简化的方案中显示
GOLPH2的短细胞质尾(CT:氨基酸1-12)及其跨膜结构域(TM: aa 13-35)对定位高尔基[4]很重要。腔内部分是蛋白质的主要成分，含有366个氨基酸，在膜附近有一个糠醛裂解位点(aa 55处的虚线)。蛋白水解裂解允许释放腔内的主要部分称为可溶性GOLPH2 (sGOLPH2)。sGOLPH2 (aa 56-401)由两个连续的alpha螺旋组成。c端附近的第二个螺旋富含酸性残基(酸性结构域)。
可溶性GOLPH2是一种非常稳定的蛋白质，可以在培养细胞的上清液、血清、尿液和其他体液中测量。到目前为止，GOLPH2被处理的具体情况还不清楚，但细胞增殖的增加似乎促进了GOLPH2的裂解，并导致可溶性形式[5]的细胞外浓度更高。
GOLPH2似乎有各种不同的功能，这阻碍了对其生理作用的简单确定，直到今天。GOLPH2的表达受到严格的调控，一些参与其转录后调控的mirna的报道已经发表，这表明了GOLPH2水平的稳态的重要性。
但也有人指出，GOLPH2在细胞生理学中的功能似乎对发育和生存不是至关重要的。已发表的敲除小鼠是可活的，并且仅表现出中等表型，即与野生型窝仔[6]相比，对LPS挑战的易感性更高。
然而，截断的GOLPH2似乎会损害正常的肾脏和肝脏发育。Wright和他的同事描述了一种转基因小鼠，它携带一个c端截断的GOLPH2蛋白。这种缺乏酸性结构域的转基因导致寿命缩短和显著的肝肾病理[7]。
总结这些发现，可以说GOLPH2似乎很重要，但在发育过程中和正常情况下，它在机体中是功能可替代的。
GOLPH2已被证明可以调节细胞对感染的反应，例如在病毒性疾病如[8]型肝炎中。虽然在许多癌症中都观察到GOLPH2的过表达，但在肝细胞癌(HCC)[9]中检测到其可溶性形式的最高浓度，而在其他癌症中，例如肺腺癌[10]中，尽管在两种肿瘤中都有过表达。这种差异可能归因于肿瘤细胞在管腔内分泌GOLPH2，这将促进管腔空间而不是血液循环中的GOLPH2浓度。HCC中GOLPH2的高血清含量是这一规则的例外，可能是由于肝内胆汁淤积阻止了其在腔内的排泄。
近年来，GOLPH2定量技术已从耗时的酶联免疫吸附测定(ELISA) Western Blotting (WB) 11发展到基于颗粒的简单生物测定[11-15]。通过免疫组化(IHC)定量肿瘤组织中GOLPH2的表达是一种常规的临床技术，为探索GOLPH2在实体肿瘤中的表达铺平了道路，如HCC、前列腺[16]和胃癌[17]、肺腺癌[18,19]、胶质母细胞瘤[20]和黑素瘤[21]。
HCC仍然是GOLPH2被认为是潜在生物标志物的关键疾病。一些研究小组已经表明，它至少和AFP一样好，AFP是这种疾病中最常用的肿瘤标志物，而GOLPH2和AFP的组合可以优于单独的每一个标志物[9,22,23]。必须提到的是，就GOLPH2作为HCC[24]的生物标志物的价值而言，存在批评。在这里，作者认为区分肝硬化和癌的选择性不够。到目前为止，血清GOLPH2还没有成为HCC诊断的常规肿瘤标志物。除了HCC之外，GOLPH2在肺和前列腺腺癌中也引起了相当大的兴趣。一些研究表明，在局限性前列腺癌患者的组织、血液和尿液中，GOLPH2是一种有价值的前列腺癌标志物[16,25-27]。在一项研究中，测试了一种多重检测方法，GOLPH2优于PSA。在这里，GOLPH2的ROC AUC为0.664，而PSA[28]的AUC为0.508。关于肺肿瘤，GOLPH2与腺癌有关。 There the protein is overexpressed and found in moderately elevated serum levels. However, in squamous cell carcinomas no significant overexpression was found [10]. In another study [29] the authors used data from the Gene Expression Omnibus and The Cancer Genome Atlas (TCGA) and showed overexpression of GOLPH2 in lung adenocarcinomas as well as squamous cell carcinomas (SCC). However, while relapse free survival and OS was worse in patients with GOLPH2 positive adenocarcinomas, no difference was noted for patients with SCC. Other epithelial carcinomas show very similar pattern when GOLPH2 is overexpressed and disease related. These include oral SCC [30] and gastric carcinomas [17], where high GOLPH2 levels were associated with worse outcome. In summary, there is a broad basis for the use of GOLPH2 as biomarker in different solid tumours.
GOLPH2的调控(miRNA-143, miRNA-145, miRNA-200):miRNAs参与基因调控，其水平异常可导致病理情况。我们发现三个miRNAs参与了GOLPH2的转录调控，因此很有兴趣。miR-143在宫颈癌[31]中被下调。这种下调对应于GOLPH2水平的增加，促进了各自癌症的侵袭性和转移性表型。转录搜索显示GOLPH2是miR-143的靶序列，利用该miRNA的抑制剂和模拟物进行的实验证明，该miRNA和GOLPH2水平的负相关与所描述的表型相对应。
丐帮了X。et al。表明miR-145被哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)抑制，这导致GOLPH2表达增加[32]。miR-145的降低促进了肝细胞癌在体外和体内的进展，并可以通过模拟物恢复miR-145而逆转。此外，mTOR下调的miR-145表达上调了GOLPH2依赖性转移，从而也被miR-145抑制剂上调。在这项研究中，作者还表明GOLPH2存在于外泌体中，从而将其致瘤特性传播到邻近细胞。
最后，另一个明显下调GOLPH2的miRNA是miR-200[33]。miR-200具有特别的意义，因为它的下调与EMT和侵袭[34]有关。在肺腺癌中，miR-200被发现显著下调，导致高水平的GOLPH2。miR-200在细胞系和肿瘤中的恢复减弱了观察到的表型，并表明miR-200和GOLPH2参与了这种癌症类型的发病机制。
miRNA工作的实体强调了GOLPH2在恶性过程中的作用，并证明细胞在不同水平上紧密调节该蛋白，以避免生理环境下GOLPH2的过表达。
表皮生长因子受体/ RTK途径:如前所述，血清GOLPH2是HCC诊断的潜在生物标志物。Ye和同事首次发现GOLPH2上调与肝癌转移密切相关。在他们的研究中，他们确定GOLPH2是一种特定的货物适配器，帮助表皮生长因子受体(EGFR)，受体酪氨酸激酶(RTKs)的成员，锚定在trans-Golgi网络(TGN)上，并以配体依赖的方式循环回质膜[2]。这些观察结果解释了GOLPH2通过参与EGFR途径的增殖特性。
PDGFR途径:表达GOLPH2的胶质瘤细胞株显示AKT和ERK[35]磷酸化增强。此外，侵袭和迁移在这些细胞系明显。通过shRNA沉默GOLPH2或AKT抑制剂MK-2206至少部分逆转了这些特性。脑前亚型胶质瘤，已知通常与PDGFRα基因改变相关，表达高水平的GOLPH2。对29例GBM组织样本进行免疫组化，证实GOLPH2与p-PDGFRα呈正相关。此外，在GOLPH2沉默的胶质瘤细胞系A172中，AKT对PDGFA/PDGFRα信号的磷酸化被取消，这表明GOLPH2在这一途径中发挥了潜在的关键作用。
mTOR / Akt通路:EGFR/RTK最重要的下游效应因子是mTOR复合物。mTOR控制多种生物和细胞过程，包括细胞生长、增殖和存活。在许多类型的癌症中都观察到异常的mTOR通路信号。最近，Gai及其同事发现GOLPH2激活mTOR通路促进HCC[32]细胞的增殖和迁移。他们对GOLPH2和mTOR相互作用的后续研究显示，miR-145作为GOLPH2的负调控因子，是mTOR的直接靶标。其下调与GOLPH2过表达有关。Chen及其同事的一项独立研究表明，GOLPH2是肝细胞癌中mTOR激活的一种新的效应因子。单克隆抗体缺失sGOLPH2导致细胞增殖下降[37]。靶向GOLPH2的治疗潜力已在裸鼠肝癌异种移植模型中成功测试。
GOLPH2被观察到主要通过磷酸肌醇-3激酶(PI3K)丝氨酸/苏氨酸激酶(AKT) mTOR信号(PI3K-AKT-mTOR)[38]促进前列腺癌的进展。PI3K抑制剂可消除GOLPH2对前列腺癌细胞株增殖和侵袭的促进作用。另一方面，GOLPH2的过表达促进了前列腺癌异种移植小鼠模型的肿瘤生长。
MEK / ERK通路:转化生长因子- β (TGF- β)在恶性进展过程中起促进肿瘤发展的作用。Yang和同事证明了GOLPH2是由TGF-β诱导的，并增强了TGF-β介导的细胞外信号调节激酶(ERK) AKT的激活(ERK/AKT)。ERK/AKT抑制TGF-β介导的Smad信号[39]，导致肝细胞癌中脂质筏表达增高。这与之前报道的GOLPH2激活AKT信号通路并调控EGFR/RTK复合物循环[2]的信号动力学相一致。
TLR / RIG-1途径:张的研究et al。已确定GOLPH2是先天性免疫的关键负调控因子，并通过这种支持丙型肝炎病毒(HCV)感染。与线粒体抗病毒信号蛋白(MAVS)和TNF受体相关因子6 (TRAF6)以及MEK/ERK通路的相互作用是这种作用不可或缺的。在与MAVS和TRAF6结合后，GOLPH2通过蛋白酶体依赖通路[8]促进它们的降解。这些重要蛋白质的消失会抑制宿主的免疫系统，并支持病毒感染。GOPLH2对IFN-β启动子、核因子κB (NF-κB)启动子的抑制和IFN-β、白细胞介素-6 (IL-6)和其他细胞因子的下调介导了宿主免疫系统的进一步影响。
总之，异常的GOLPH2水平参与了HCC、胶质母细胞瘤和前列腺癌的多种致癌信号通路。因此，抑制GOLPH2表达结合EGFR/RTK、mTOR/AKT或MEK/ERK通路中的第二个靶点可能是控制HCC、前列腺癌和其他癌症进展的一种有前途的方法。
癌变的一个重要步骤是从上皮表型向间充质表型的转变。此后，细胞具有更高的迁移和形成转移的能力。不同的研究小组已经描述了GOLPH2对EMT的诱导，这种诱导可以通过使用sirna等连续消融蛋白来逆转[1-3]。通过靶向GOLPH2，这种转移的开始可能被中断，从而为癌症患者带来更好的结果。在各自的动物模型中，研究人员恰恰发现了这种相关性。
很少有出版物涉及到GOLPH2靶向治疗的可能性。利用单纯疱疹病毒胸苷激酶/更昔洛韦(HSVtk/GCV)自杀基因系统进行基因治疗et al。[40]。体外和体内gp73修饰脂质体成功应用于靶向肿瘤组织。
另一项尝试包括设计溶瘤腺病毒(GD55)，其中GOLPH2启动子驱动E1A基因表达。在肝癌[41,42]和前列腺癌[43]的异种移植模型中实现了肿瘤细胞的细胞毒性和生长抑制。
李等．发表了哺乳动物细胞显示库的构建，并选择GOLPH2作为第一个靶标[44]。这种方法将导致直接筛选全长抗体。对其中一种抗golph2抗体的进一步鉴定还有待报道。
用于特定靶向的常规抗体:GOLPH2在高尔基体和质膜之间的循环暴露了肿瘤细胞表面的GOLPH2的管腔内部分。当sGOLPH2在细胞膜附近被裂解时，一个短肽被揭开。这种残肽(rGOLPH2)标志着GOLPH2过度表达和处理肿瘤细胞。针对rGOLPH2的特异性抗体已经开发出来，并与GOLPH2加工细胞结合，而不被可溶性GOLPH2[45]淬灭。这些抗体然后被迅速内化，并提供自己的抗体药物偶联(ADC)交付。事实上，G2-2-ADC，一种对抗GOLPH2的ADC，在体外和体内都显示出有效的抑制肿瘤细胞增殖。在两个患者来源的异种移植模型中，一个肺腺癌和一个结直肠癌模型，G2-2-ADC显示出有效的肿瘤生长抑制和提高生存[45]。
许多研究人员都建议将GOLPH2用于癌症治疗，并在这一方向上进行了各种尝试。到目前为止，GOLPH2主要的细胞内定位和蛋白水解裂解的细胞外脱落阻碍了其成功转化为临床应用。在动物模型中成功的方法，如干扰RNA，还没有准备好用于临床。在这方面，基于抗体的方法将更加可行。有或没有有效载荷的抗体已经成功地引入了膜基抗原，如EGFR或HER-2，用于癌症治疗。然而，在GOLPH2的情况下，蛋白质的切割和脱落对这种方法造成了很大的障碍。血清和肿瘤细胞周围组织中高浓度的可溶性GOLPH2会在大多数治疗性抗体到达目的地之前结合并中和它们。最近开发了一种新的抗体[45]，G2-2，用于靶向GOLPH2的短部分，在其裂解后仍保留在膜上。这种方法可能避免了抗GOLPH2抗体不能到达目标的问题，而其他结合到GOLPH2远端部分的抗体会遇到这种问题。
抗体和其他抗GOLPH2疗法将如何进一步开发，靶向GOLPH2将为癌症治疗带来什么额外好处，这将是很有趣的。
特里Lichtor
Tsuyoshi Hirata
Shinya美津浓
Giacomo柯拉
评论文章
收稿日期:2019年10月19日
录用日期:2019年11月1日
发布日期:2019年11月6日
©2019 Liu Y.这是一篇根据创作共用署名许可协议条款发布的开放获取文章，允许在任何媒介上不受限制地使用、分发和复制，前提是要注明原作者和出处。
Yang Liu, Heike Liewen, Norbert Markuly和Frank Stenner(2019)对GOLPH2的致癌蛋白和GOLPH2驱动肿瘤的新治疗方案进行了综述。翻译科学6:DOI: 10.15761/JTS.1000356。
巴塞尔大学附属医院肿瘤内科和生物医学系癌症免疫学实验室，巴塞尔大学，Petersgraben 4,4031，瑞士巴塞尔
图1所示。GOLPH2的蛋白质组织在一个简化的方案中显示
