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1、1核仁磷酸蛋白突变与血液肿瘤【摘要 】 核仁磷酸蛋白（ NPM）是一类穿梭于核仁、核质和胞质的蛋白质。最近在核型正常的急性髓系白血病和少数骨髓增生异常综合征中发现有 NPM 基因突变及其蛋白的胞浆移位，突变的 NPM 可能通过下调肿瘤抑制因子 Arf 启动 p53 活性和诱导细胞周期停止而促进细胞恶性增殖。临床研究提示，NPM 突变与急性髓系白血病患者的预后相关，并且可作为微量残留白血病的监测指标。这些发现提示 NPM 突变可能在髓系白血病的发生中具有重要作用。本文就 NPM 突变在血液肿瘤中的研究进展做一综述。 【关键词】 核仁磷酸蛋白血液肿瘤Arf；P53Nucleophosmin Mut
2、ations in Hematological Malignancies ReviewAbstract Nucleophosmin (NPM) is a protein that shuttles between the nucleus, nucleoplasm and cytoplasm. NPM gene mutations and aberrant cytoplasmic NPM localization have been recently described in acute myelogenous leukemia (AML) with normal karyotype and i
3、n a few myelodysplastic 2syndromes. Expression of NPM mutant reduces the ability of Arf to initiate a p53 response and to induce cell cycle arrest. Clinical research has revealed that NPM mutations are relative to prognosis and can be used to monitor and quantify minimal residual disease (MRD) in AM
4、L patients with normal karyotype, therefore, these findings indicate that nucleophosmin mutations might contribute to illustration of myeloid leukemogenesis. In this paper, the research progress of nucleophosmin mutations in haematological malignancies was reviewed.Key words Nucleophosmin；haematolog
5、ical malignancies； Arf；P53核仁磷酸蛋白（nucleophosmin, NPM、B23 、NO38 或NPM1）是位于核仁颗粒区的主要蛋白分子之一，能穿梭于核仁、核质和胞质之间，参与核糖体前体运输和合成及中心体的复制，进而调控细胞的周期进程和增殖发育。NPM 高表达于增殖活跃的细胞包括肿瘤细胞和干细胞，在肿瘤形成过程中发挥重要作用。实体肿瘤细胞往往高表达 NPM 基因，产生过量核仁磷酸蛋白，促进细胞恶性增殖和抵抗凋亡1 。在血液系统恶性疾病中最常见累及NPM 1 的基因重排，它与其它基因（RARa、MLF1、ALK）形成致3癌性的融合蛋白，促进急性早幼粒细胞白血病（M3
6、） 、骨髓增生异常综合征（MDS ）和淋巴瘤的发生2 。尽管如此，NPM 基因高表达或基因重排在血液肿瘤并不常见。最近研究发现，NPM 基因突变是白血病发生的主要分子事件之一，累及急性髓系白血病（AML）的多种亚型，尤其是具有正常核型的髓系白血病细胞中，少数 MDS 病例也发现有 NPM 突变3 。白血病细胞 NPM 突变只是导致胞浆中出现大量的核仁磷酸蛋白，但并不伴有除 FLT3 以外的其他已知的 AML 致癌基因的改变，提示 NPM 突变可能在核型正常的血液肿瘤的发生中具有启动作用。因此，本文对核仁磷酸蛋白突变在血液肿瘤中的研究进展做一综述。NPM 的结构和功能人类 NPM 基因位于染色体
7、 5q35，基因全长约 23 kb，编码由294 个氨基酸组成的蛋白质。从分子结构上核仁磷酸蛋白可分为 3个区域： 同源寡聚体结合区、核仁定位信号区和酸性氨基酸区。在正常情况下核仁磷酸蛋白主要位于核仁颗粒区，但是可以穿梭于核仁、核质和胞质而发挥重要作用。中国实验血液学杂志 J Exp Hematol 2007; 15(3)核仁磷酸蛋白突变与血液肿瘤核仁磷酸蛋白是一种多功能的蛋白质。一方面，NPM 具有核糖核酸内切酶活性，通过参与 28S rRNA 的形成，进4而促使核糖体的合成4 ；同时 NPM 可作为细胞周期依赖性蛋白激酶 2（CDK2）/细胞周期蛋白 E（cyclin E）复合物的直接底物
8、，被 CDK2/cyclin E 磷酸化后从中心体中解离出来，中心体才能得以复制，这提示 NPM 在调控周期进程和促进细胞增殖中发挥重要作用5 。另一方面，NPM 作为分子伴侣，能够阻止核仁内多种蛋白质的聚集，并稳定另起读框（alternative reading frame, ARF）蛋白滞留于核仁内6 。此外，NPM 还可离开核仁，穿梭于核质和胞质之间，调节 p53 等多种肿瘤抑制因子的活性，从而在细胞凋亡调节中发挥重要作用。NPM 突变在血液肿瘤中的表达最近研究发现，NPM 对于胚胎发育和保持遗传稳定性是必需的。一方面，NPM1 基因失活可导致无限制的中心体复制和基因组失稳；另一方面，在
9、胚胎发育第 11.516.5 天，NPM1/ 和NPM1hy/hy 突变可使小鼠因造血功能缺陷导致的贫血而形成器官发育异常甚至死亡，而 NPM1+/小鼠则可发育出具有人类 MDS特征的血液综合症。这揭示了 NPM 基因在发育过程中的基本作用，其功能的缺失是肿瘤和 MDS 发生的重要原因7 。NPM 突变在急性髓系白血病中的表达5最近 Falini 等3在对 591 例成人急性髓系白血病（AML）NPM 基因表达的研究中发现，其中 208 例 AML 患者(占 35.2%)白血病细胞胞浆中检出 NPM 蛋白，NPM 基因突变导致大量的 NPM分子从核仁移位至胞浆，因此把基因突变致 NPM 胞浆移
10、位的白血病细胞称之为 NPMc+ 细胞。这种 NPMc+细胞分布在除M3、M4eo、M7 以外的其它急性髓系白血病 FAB 各亚型中。进一步研究发现，在成人 AML 病例中，女性患者 NPM 突变发生率比男性患者要高 1.5 倍，提示在成人病例中 NPM 突变发生率存在着性别差异8 。此外，在对 85 例 40 岁以下的 AML 病例研究中发现，NPM 突变的仅有 3 例（占 3.5%） ，年龄较小患者 NPM 突变的发生率明显低于年龄较大患者，说明成人 AML 患者 NPM 突变率随着年龄的增大而增高，呈正相关9 。对于儿童 AML 中 NPM 突变的情况，Cazzaniga 等10做了详细
11、的研究，在 107 例儿童（其中 10 岁以下的有 62 例，10 岁以上的有 45 例）AML 病例中，NPM 突变的病例仅占 6.7%，而 Falini3发现 35.2%的成人AML 患者存在 NPM 突变，表明在儿童 AML 中 NPM 发生突变的可能性比成年病例要低得多。进一步详细分析 NPM 突变的儿童AML 患者的临床特点，发现在性别和白细胞计数方面，NPM 突变型（NPMmut ）和 NPM 野生型（NPMwt ）病例没有显著的差异，但是在年龄上存在明显的趋势，年龄大于 10 岁的儿童 AML 患者中有 35.7%发生 NPM 突变，说明对于年龄较大的儿童，发生NPM 突变的可能
12、性相对地说较高。这与在成人患者中 NPM 突变的6发生率与年龄呈正相关的特点相似。相对于急性髓系白血病而言，在慢性髓系白血病中 NPM 突变并不普遍。Jonathan 等11研究发现，如果在慢性髓系白血病患者中一旦出现了 NPM 突变，这就提示慢性髓系白血病极有可能在短期内迅速地发展成为 AML，使得患者的预后较差。目前在淋巴细胞白血病中 NPM 突变尚未见文献报道，这可能与这类血液肿瘤往往有明确的基因易位，并伴有异常核型有关。NPM 突变在骨髓增生异常综合征中的表达除了在 AML 中发现有 NPM 突变以外，最近 Zhang 等12 在 38 例原发性骨髓增生异常综合征(MDS)病例中，发现
13、 2 例有NPM 突变 (占 5.2%)，分别是难治性贫血（RA）和难治性贫血伴原始细胞增多症 I 型（ RAEBI） 。虽然这两例病人表现出异常的核型，但均未涉及 NPM1 所在的 5 号染色体的改变。而以往人们普遍认为，在 MDS 患者 5 号染色体上 NPM1 所在区域缺失，常常发生染色体易位而产生 NPMMLF1 融合基因。因此，作者认为该研究首次证实了在 MDS 中也存在 NPM 突变，并提出除了 NPM1 有关的染色体易位外，NPM 突变也可能参与了 MDS 的发病机制，但其具体机制还有待进一步研究。7NPM 突变的细胞生物学特征进一步研究 NPMc+细胞的生物学特征发现，NPMc
14、+细胞除了拥有正常核型外，其他已知的 AML 致癌基因如 MLL、DEKCAN基因等均未见异常13，14 。尽管 NPMc+细胞中 FLT3 基因内部串联重复（FLT3ITD ）频繁发生突变，其突变发生率显著高于胞浆中不含突变 NPM（NPMc- ）的 AML 病例，但是 NPM 的胞浆移位与 FLT3ITD 的突变发生率具有独立的相关性。分析 NPMc+累及的细胞亚群，发现 NPM 突变细胞不表达 CD34 干细胞表型，但常常表现为 CD133-、HLADR- 、FLT3+ 并且累及多谱系，提示并不是所有白血病细胞都存在 NPM 突变，NPMc+可能累及早期祖细胞水平3 。采用基因芯片技术进
15、一步对 NPMc+细胞基因表达谱进行对比分析，发现 NPMc+细胞高表达维持造血干细胞表型和增殖的基因，如 HOX 基因、Notch1ligand JAG1 基因。这些研究结果提示，在异质性的白血病细胞群中 NPMc+可能累及造血祖细胞甚至更早期的造血干细胞15 。NPM 突变导致胞浆移位的分子机制NPM 突变是如何形成的呢？突变型 NPM 又是通过怎样的机制离开核仁进入胞浆的呢？现在对此已研究得比较清楚。8NPM 突变的类型NPM 突变基因是杂合型的，在基因座上保留了 1 个野生型的等位基因。目前发现有 40 种 NPM 基因突变的变异体，都是由在外显子 12 的不同位置插入不同的核苷酸而产
16、生，主要以 6 种变异体（mutation AF）为主，其中最常见的是 mutation A，它是在野生型 NPM 核苷酸序列上第 956959 位上插入 1 个 TCTG 4 个核苷酸而形成串联重复序列；mutation B、C、D 是在野生型 NPM 核苷酸序列上第 960 位之前插入了 4 个不同碱基而产生；而mutation E、F 是由于缺失了野生型 NPM 核苷酸序列第 965969位上的 GGAGG 碱基序列，但随后插入了 2 种不同的 9 个碱基的序列而产生16 ，如附表所示。突变 NPM 胞浆移位的分子机制Mutation AF 均导致了 NPM 基因外显子 12 的移码突变，使NPM 蛋白 C 末端的 7 种氨基酸被 11 种氨基酸残基所取代，从而导致 NPM 蛋白 C 端的 288 和 290 位点上至少有 1 个色氨酸发生突变而产生一个核输出信号，最终使 NPM
