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【摘要】雄激素未与雄激素受体（AR）结合时，雄激素受体位于胞浆中，与热休克蛋白90（Hsp90）结合。当雄激素与雄激素受体结合后，雄激素受体与Hsp90解离，进入细胞核，作为转录因子，调节靶基因的转录，编码特定基因产物。
【关键词】雄激素受体（androgen receptor, AR）；热休克蛋白90（heat shock protein, Hsp90）
【中图分类号】R326 【文献标识码】B 【文章编号】1005-0515(2011)05-0314-02
前列腺癌是原发于前列腺上皮细胞的恶性肿瘤，在西方发达国家中占成年男性恶性肿瘤死亡原因的第二位，近年来前列腺癌在我国的发生率也呈逐年上升趋势[1]。
雄激素和雄激素受体(androgen receptor, AR)在前列腺的生长发育、功能维持、以及前列腺癌的发生发展过程中均发挥着极为重要的作用[2]。
雄激素对前列腺细胞具有双重作用：在雌激素的协同下，既能诱导前列腺腺体及间质的增生，还能抑制前列腺上皮细胞的死亡，从而导致前列腺肥大(benign prostate hyperplasia, BPH)或前列腺癌(prostate cancer, PC)的发生。在雄激素对前列腺发挥生物学效应的过程中，雄激素受体(Androgen receptor，AR)起着十分重要的中间介导作用。
1 雄激素受体（AR）
AR是核受体超家族一员，90kDa蛋白，位于Xq11.12，ORF ：2730bp，918AA。AR由转录激活区（transcriptional activation domain，TAD）、DNA结合区（DNA binding domain, DBD）和激素激活区（hormone binding domain, HBD），又称为配体结合区（ligand binding domain, LBD）组成。DBD区与其他类固醇激素受体高度同源，有2个锌指结构，与DNA结合有关。N 端与雄激素转录激活有关。C端含有铰链区和LBD，与二聚化功能和雄激素结合有关[3]。
在没有激素作用下，AR存在于胞质中，与至少三种热休克蛋白（Hsp90，Hsp70，Hsp56）结合，热休克蛋白有稳定AR的作用。血清中的睾酮（testosterone，T）进入细胞后，通常在5α还原酶的作用下转变为二氢睾酮（Dihydrotestosterone，DHT）。睾酮及二氢睾酮都能与AR结合，但二氢睾酮具有更高的亲和力（约为睾酮的2～10倍），因此DHT是胞内与AR结合的主要的雄激素[4]。AR的LBD在与配体雄激素结合后，构象发生转变，引起热休克蛋白的解离，AR穿过核孔进入核中。在核内，AR通过DNA结合域(DBD) 与含有雄激素反应元件(androgen response element, ARE) 的靶基因序列结合，募集共调节分子，如ARA、CBP、P300、TIF2、SRC- 1等，调控基因转录[5]。目前，部分AR抑制剂就是通过促进AR共抑制因子（如NoR）的表达，抑制共激活因子（SMRT）或促进降解而发挥作用的。
2 热休克蛋白90
由上可见，Hsp90的分子伴侣功能是AR功能正常发挥的前提。Hsp90是一种高度保守的应激蛋白，在所有的真核细胞中均有表达。尽管Hsp90是热休克蛋白，它在非应激细胞中的含量仍然很高(占胞质蛋白的1％～2％)，它作为管家基因的表达产物，控制着多种蛋白质的活动、运输和更新。Hsp90像其他分子伴侣一样帮助新合成的蛋白质分子正确折叠，同时还可以影响很多分子的信号转导活动，如它对核内类固醇受体的活性调节就起着重要作用[6]。
Hsp90 对底物有一定选择性，大多数底物是细胞信号转导相关的蛋白激酶及某些转录因子。Hsp90 能够与这些底物（客户蛋白）结合，使之维持稳定的构象，不被细胞内的蛋白酶降解，以便在合适条件下可被激活。目前发现的Hsp90客户蛋白已超过50种，包括核内受体（AR，ER，PR）；激酶蛋白(如v-Src、ErbB2、Raf-1，Akt，Cdk4、Cdk6)；肿瘤特异性的蛋白(如突变型p53、Bcr-Abl融合蛋白)等[7]。
Hsp90主要以同源二聚体形式存在，在发挥分子伴侣功能时，它的N端行使着“分子钳” 的作用。Hsp90包含3个结构域：一个大约25 kDa的N端结构域（NTD），一个大约35kDa的中间结构（MD），以及一个大约10kDa的C端结构域（CTD）。其中，N端结构域包含ATP结合位点，而C端结构域在Hsp90的同源二聚体化中起一定的作用。另外，N端结构域和中间结构域还是许多合作伴侣的结合位点[8]。Hsp90伴侣功能的活性中心位于其N端的腺苷酸凹槽，其天然底物为ATP，凹槽具有弱ATP酶活性，能将ATP水解为ADP。结合ATP后，Hsp90构型由开放式转变为封闭式，完成对底物蛋白的折迭。近来发现Hsp90的碳端也有类似的活性中心，与其伴侣功能相关[9]。
Hsp90功能的发挥依赖于结合辅助因子伴侣形成的分子伴侣复合物以及氨基末端结合的核苷酸。当辅助分子伴侣Hsp70、Hsp40、HIP和HOP与Hsp90结合时，形成中间复合物，此时的底物蛋白容易通过泛素——蛋白酶体途径被降解；当与ATP连接并水解，此时中间复合物转变为成熟复合物，辅助分子伴侣也被替换为p23 、p50/ cdc37及免疫亲和素，这种状态下才能促使Hsp90靶蛋白构象成熟，从而行使其功能[10]。许多与肿瘤发生和进展有关的蛋白分子皆为Hsp90的底物蛋白。Hsp90抑制剂能够抑制ATP的连接与水解，将Hsp90锁定在中间复合物状态，从而使底物蛋白通过泛素——蛋白酶体途径被降解[11]。
除了辅助伴侣分子的结合以及ATP的结合与水解，后转录加工，如超磷酸化（hyper-phosphrylation）,S-硝酸化（S-nirtalization），以及可逆的超乙酰化(hyper-acetylation)都能调节Hsp90的分子伴侣功能[12]。
展望：
研究AR，Hsp90，Hdac6三者关系将为预防及治疗前列腺癌提供新的治疗策略。
基于雄激素及雄激素受体(AR) 在前列腺癌的发生、发展中所起的关键作用，所以可以广泛采用雄激素阻断疗法治疗前列腺癌。但是虽然早期显著疗效，大部分前列腺癌仍会进展为雄激素非依赖性生长阶段，预后很差。因此，对AR信号通路及调节机制的研究是很有必要的。但是，AR与前列腺癌的具体发生机制、AR后转录加工修饰的作用及调节因子、不同的信号通路之间的的联系等问题尚不清楚，有待于进有一步的研究。
虽然Hsp90在正常细胞中也广泛存在，但正常细胞中Hsp90多以非复合物式存在，而在肿瘤细胞中Hsp90多以复合物形式存在。这时，Hsp90具有更高结合客户蛋白的能力。因而，目前Hsp90抑制剂应用于临床前列腺癌的治疗。但是，不同hsp90抑制剂的原理不同，如hsp90抑制剂17-AAG在抑制AR核定位的同时，还引起AR降解和严重的细胞毒性。
通过探索AR和Hsp90的关系，开发治疗前列腺癌新靶点，将有可能为前列腺癌患者带来福音。
参考文献
[1]Jemal A,Siegel R, Ward E, et al.Cancer statistics [J].CA Cancer J Clin, 2007,57(1): 43-66
[2] HeinleinCA, ChangC. Androgen reptor in prostate cancer. Endor Rev 2004,25:276-308
[3] Grossmann ME, Huang H, Tindall DJ Androgen receptor signaling in androgen-refractory prostate cancer. J Natl Cancer Inst, 2001, 93:1687–1697
[4] Culig Z, Hobisch A, Hittmair A, et alExpression, structure, and function of androgen receptor in advanced prostatic carcinoma. Prostate, 1998, 35:63–70
[5] Huang ZQ, Li J, Wong J . AR possesses an intrinsic hormoneindependenttranscriptional activity. Mol Endocrinol , 2002,16:924–937
[6] Maloney A , Workman P. HSP90 as a new therapeutic target for cancer therapy : the story unfolds[J ]. Expert Opin Biol Ther , 2002 , 2 (1) :3-24
[7] Whitesell L, Lindquist SL. Hsp90 and the chaperoning of cancer. Nature Rev Cancer. 2005;5:761–72
[8] Ali MM, Roe SM, Vaughan CK, et al. Crystal structure of an hsp90-nucleotide-p23/Sba1 closed chaperone complex. Nature. 2006;440:1013–17
[9] Marcu MG,Chadli A ,Bouhouche I ,et al . The heat shock protein 90 antagonist novobiocin interacts with a previously unrecognized ATP – binding domain in the carboxyl terminus of the chaperone. J Biol Chem ,2000 ,275 :37181 - 37186
[10] Grenert JP, Johnson BD, Toft DO. The importance of ATP binding and hydrolysis by hsp90 in formation and function of protein heterocomplexes. J Biol Chem. 1999;274:17525–33
[11] Jaworski T. Degradation and beyond: control of androgen receptor activity by the proteasome system. Cell Mol Biol Lett 2006;11:109–31
[12] Wandinger SK, Suhre MH, Wegele H, Buchner J. The phosphatase Ppt1 is a dedicated regulator of the molecular chaperone hsp90. Embo J. 2006;25:367–76
作者单位：110004 中国医科大学附属盛京医院学生科
【关键词】雄激素受体（androgen receptor, AR）；热休克蛋白90（heat shock protein, Hsp90）
【中图分类号】R326 【文献标识码】B 【文章编号】1005-0515(2011)05-0314-02
前列腺癌是原发于前列腺上皮细胞的恶性肿瘤，在西方发达国家中占成年男性恶性肿瘤死亡原因的第二位，近年来前列腺癌在我国的发生率也呈逐年上升趋势[1]。
雄激素和雄激素受体(androgen receptor, AR)在前列腺的生长发育、功能维持、以及前列腺癌的发生发展过程中均发挥着极为重要的作用[2]。
雄激素对前列腺细胞具有双重作用：在雌激素的协同下，既能诱导前列腺腺体及间质的增生，还能抑制前列腺上皮细胞的死亡，从而导致前列腺肥大(benign prostate hyperplasia, BPH)或前列腺癌(prostate cancer, PC)的发生。在雄激素对前列腺发挥生物学效应的过程中，雄激素受体(Androgen receptor，AR)起着十分重要的中间介导作用。
1 雄激素受体（AR）
AR是核受体超家族一员，90kDa蛋白，位于Xq11.12，ORF ：2730bp，918AA。AR由转录激活区（transcriptional activation domain，TAD）、DNA结合区（DNA binding domain, DBD）和激素激活区（hormone binding domain, HBD），又称为配体结合区（ligand binding domain, LBD）组成。DBD区与其他类固醇激素受体高度同源，有2个锌指结构，与DNA结合有关。N 端与雄激素转录激活有关。C端含有铰链区和LBD，与二聚化功能和雄激素结合有关[3]。
在没有激素作用下，AR存在于胞质中，与至少三种热休克蛋白（Hsp90，Hsp70，Hsp56）结合，热休克蛋白有稳定AR的作用。血清中的睾酮（testosterone，T）进入细胞后，通常在5α还原酶的作用下转变为二氢睾酮（Dihydrotestosterone，DHT）。睾酮及二氢睾酮都能与AR结合，但二氢睾酮具有更高的亲和力（约为睾酮的2～10倍），因此DHT是胞内与AR结合的主要的雄激素[4]。AR的LBD在与配体雄激素结合后，构象发生转变，引起热休克蛋白的解离，AR穿过核孔进入核中。在核内，AR通过DNA结合域(DBD) 与含有雄激素反应元件(androgen response element, ARE) 的靶基因序列结合，募集共调节分子，如ARA、CBP、P300、TIF2、SRC- 1等，调控基因转录[5]。目前，部分AR抑制剂就是通过促进AR共抑制因子（如NoR）的表达，抑制共激活因子（SMRT）或促进降解而发挥作用的。
2 热休克蛋白90
由上可见，Hsp90的分子伴侣功能是AR功能正常发挥的前提。Hsp90是一种高度保守的应激蛋白，在所有的真核细胞中均有表达。尽管Hsp90是热休克蛋白，它在非应激细胞中的含量仍然很高(占胞质蛋白的1％～2％)，它作为管家基因的表达产物，控制着多种蛋白质的活动、运输和更新。Hsp90像其他分子伴侣一样帮助新合成的蛋白质分子正确折叠，同时还可以影响很多分子的信号转导活动，如它对核内类固醇受体的活性调节就起着重要作用[6]。
Hsp90 对底物有一定选择性，大多数底物是细胞信号转导相关的蛋白激酶及某些转录因子。Hsp90 能够与这些底物（客户蛋白）结合，使之维持稳定的构象，不被细胞内的蛋白酶降解，以便在合适条件下可被激活。目前发现的Hsp90客户蛋白已超过50种，包括核内受体（AR，ER，PR）；激酶蛋白(如v-Src、ErbB2、Raf-1，Akt，Cdk4、Cdk6)；肿瘤特异性的蛋白(如突变型p53、Bcr-Abl融合蛋白)等[7]。
Hsp90主要以同源二聚体形式存在，在发挥分子伴侣功能时，它的N端行使着“分子钳” 的作用。Hsp90包含3个结构域：一个大约25 kDa的N端结构域（NTD），一个大约35kDa的中间结构（MD），以及一个大约10kDa的C端结构域（CTD）。其中，N端结构域包含ATP结合位点，而C端结构域在Hsp90的同源二聚体化中起一定的作用。另外，N端结构域和中间结构域还是许多合作伴侣的结合位点[8]。Hsp90伴侣功能的活性中心位于其N端的腺苷酸凹槽，其天然底物为ATP，凹槽具有弱ATP酶活性，能将ATP水解为ADP。结合ATP后，Hsp90构型由开放式转变为封闭式，完成对底物蛋白的折迭。近来发现Hsp90的碳端也有类似的活性中心，与其伴侣功能相关[9]。
Hsp90功能的发挥依赖于结合辅助因子伴侣形成的分子伴侣复合物以及氨基末端结合的核苷酸。当辅助分子伴侣Hsp70、Hsp40、HIP和HOP与Hsp90结合时，形成中间复合物，此时的底物蛋白容易通过泛素——蛋白酶体途径被降解；当与ATP连接并水解，此时中间复合物转变为成熟复合物，辅助分子伴侣也被替换为p23 、p50/ cdc37及免疫亲和素，这种状态下才能促使Hsp90靶蛋白构象成熟，从而行使其功能[10]。许多与肿瘤发生和进展有关的蛋白分子皆为Hsp90的底物蛋白。Hsp90抑制剂能够抑制ATP的连接与水解，将Hsp90锁定在中间复合物状态，从而使底物蛋白通过泛素——蛋白酶体途径被降解[11]。
除了辅助伴侣分子的结合以及ATP的结合与水解，后转录加工，如超磷酸化（hyper-phosphrylation）,S-硝酸化（S-nirtalization），以及可逆的超乙酰化(hyper-acetylation)都能调节Hsp90的分子伴侣功能[12]。
展望：
研究AR，Hsp90，Hdac6三者关系将为预防及治疗前列腺癌提供新的治疗策略。
基于雄激素及雄激素受体(AR) 在前列腺癌的发生、发展中所起的关键作用，所以可以广泛采用雄激素阻断疗法治疗前列腺癌。但是虽然早期显著疗效，大部分前列腺癌仍会进展为雄激素非依赖性生长阶段，预后很差。因此，对AR信号通路及调节机制的研究是很有必要的。但是，AR与前列腺癌的具体发生机制、AR后转录加工修饰的作用及调节因子、不同的信号通路之间的的联系等问题尚不清楚，有待于进有一步的研究。
虽然Hsp90在正常细胞中也广泛存在，但正常细胞中Hsp90多以非复合物式存在，而在肿瘤细胞中Hsp90多以复合物形式存在。这时，Hsp90具有更高结合客户蛋白的能力。因而，目前Hsp90抑制剂应用于临床前列腺癌的治疗。但是，不同hsp90抑制剂的原理不同，如hsp90抑制剂17-AAG在抑制AR核定位的同时，还引起AR降解和严重的细胞毒性。
通过探索AR和Hsp90的关系，开发治疗前列腺癌新靶点，将有可能为前列腺癌患者带来福音。
参考文献
[1]Jemal A,Siegel R, Ward E, et al.Cancer statistics [J].CA Cancer J Clin, 2007,57(1): 43-66
[2] HeinleinCA, ChangC. Androgen reptor in prostate cancer. Endor Rev 2004,25:276-308
[3] Grossmann ME, Huang H, Tindall DJ Androgen receptor signaling in androgen-refractory prostate cancer. J Natl Cancer Inst, 2001, 93:1687–1697
[4] Culig Z, Hobisch A, Hittmair A, et alExpression, structure, and function of androgen receptor in advanced prostatic carcinoma. Prostate, 1998, 35:63–70
[5] Huang ZQ, Li J, Wong J . AR possesses an intrinsic hormoneindependenttranscriptional activity. Mol Endocrinol , 2002,16:924–937
[6] Maloney A , Workman P. HSP90 as a new therapeutic target for cancer therapy : the story unfolds[J ]. Expert Opin Biol Ther , 2002 , 2 (1) :3-24
[7] Whitesell L, Lindquist SL. Hsp90 and the chaperoning of cancer. Nature Rev Cancer. 2005;5:761–72
[8] Ali MM, Roe SM, Vaughan CK, et al. Crystal structure of an hsp90-nucleotide-p23/Sba1 closed chaperone complex. Nature. 2006;440:1013–17
[9] Marcu MG,Chadli A ,Bouhouche I ,et al . The heat shock protein 90 antagonist novobiocin interacts with a previously unrecognized ATP – binding domain in the carboxyl terminus of the chaperone. J Biol Chem ,2000 ,275 :37181 - 37186
[10] Grenert JP, Johnson BD, Toft DO. The importance of ATP binding and hydrolysis by hsp90 in formation and function of protein heterocomplexes. J Biol Chem. 1999;274:17525–33
[11] Jaworski T. Degradation and beyond: control of androgen receptor activity by the proteasome system. Cell Mol Biol Lett 2006;11:109–31
[12] Wandinger SK, Suhre MH, Wegele H, Buchner J. The phosphatase Ppt1 is a dedicated regulator of the molecular chaperone hsp90. Embo J. 2006;25:367–76
作者单位：110004 中国医科大学附属盛京医院学生科