肌球蛋白監(jiān)管輕鏈基因在非小細胞肺癌研究新進展

趙真慶,陳銘伍*,冼磊,王永勇

(廣西醫(yī)科大學,廣西 南寧530021)

20 KD人類肌球蛋白監(jiān)管輕鏈基因(MYL9),位于人類染色體20q11.23上,由其表達的肌球蛋白監(jiān)管輕鏈是肌球蛋白的重要組成部分。肌球蛋白輕鏈激酶(MLCK)等多種調節(jié)因子通過調節(jié)MYL9的磷酸化和去磷酸化使得肌球蛋白參與了幾乎所有細胞生理病理過程,如細胞遷移、黏附、胞質分裂、囊泡轉移、細胞吞飲和基因轉錄等。最新研究表明MYL9基因在非小細胞肺癌癌細胞的增殖、侵襲和遷移中發(fā)揮重要作用。

1MYL9基因及表達產物

MYL9基因位于人類染色體20q11.23上,包含8621個堿基,8個內含子,17個外顯子。編碼的20 KD肌球蛋白監(jiān)管輕鏈,是肌球蛋白的重要組成部分。而后者基本結構是由兩條重鏈和四條輕鏈構成,作為一種超家族蛋白質,是肌細胞和部分非肌細胞骨架的重要組成部分,各種調節(jié)因子通過對其輕鏈磷酸化和去磷酸化調節(jié)[1],參與了幾乎所有的細胞生理、病理過程,尤其在腫瘤細胞的增殖、侵襲和遷移中發(fā)揮重要作用。

2MYL9基因參與的細胞通路

根據(jù)現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn),MYL9基因參與多達28條細胞通路,如Rho/ ROCK/ MY L9信號傳導通路、PKA信號傳導通路、PAK信號傳導通路、ZIP信號傳導通路、PKC細胞通路等等。通過各細胞通路的調節(jié)廣泛參與細胞內吞、細胞器運動、細胞遷移、物質運輸、細胞質流動、有絲分裂、胞外分泌和信號轉導等生物學過程,是細胞骨架的分子馬達[2]。下面著重闡述一下Rho細胞通路及MYL9基因如何通過Rho/ROCK / MYL9通路在非小細胞肺癌癌細胞的轉移過程中發(fā)揮著重要作用。

Rho是Ras超家族的一員,Rho激酶的上游激活蛋白,為一種小分子鳥苷酸結合蛋白,因具有GTP酶活性,又稱為Rho GTP酶( 如RhoA,Rac1和Cdc42)[3]?，F(xiàn)在人類身體中發(fā)現(xiàn)有三種Rho,分別是RhoA、RhoB、RhoC,因為RhoB、RhoC與RhoA高度同源,研究較少。RhoA可被各種細胞因子,生長因子,激素,整合素等激活,也同樣有許多靶蛋白,PAK(p21-Activated Kinase)家族,RhoKinase/ROK/ROCK(Rho-Associated Coiled -Coil-Containing Prot- ein Kinase)等等[4],但其中ROCK為其最主要的靶蛋白,ROCK 接受Rho傳遞的活化信號,發(fā)生多個氨基酸位點的磷酸化而激活,并

介導其下游一系列磷酸化/脫磷酸化反應。肌球蛋白磷酸酶作為ROCK活化的底物,它接受Rho及Rho激酶的活化信號而使調節(jié)亞基發(fā)生磷酸化,最終導致自身失活,失活的肌球蛋白磷酸酶不能將肌球蛋白輕鏈MYL9脫磷酸化,使得細胞質內MYL9磷酸化水平增加,促進肌動蛋白和肌球蛋白相互作用[5]。另有相關報道ROCK可促進細胞內Ca2+濃度的增加,通過激活Ca2+/鈣調蛋白依賴的MLCK,在MLCK 的作用下引起MYL9的磷酸化[7]。

3MYL9與非小細胞肺癌

關于MYL9基因及其表達產物與各種腫瘤的相關研究已經很多,其中包括前列腺癌,大腸癌,乳腺癌等,如MYL9可通過多種調節(jié)機制對MYL9磷酸化增強,導致乳腺癌癌細胞的轉移及入侵作用加強[7]。但關于MYL9基因在非小細胞肺癌的相關研究卻很少,在已知的MYL9基因參與的28條細胞通路中Rho/ROCK/MYL9通路為28條通路中最主要的通路之一,研究發(fā)現(xiàn)其中Rho/ROCK/MYL9通路與非小細胞肺癌的轉移關系密切。

癌細胞的遷移需要Rho-GTPases和它的信號轉導相關的組件,而ROCK和MYL9可以起關鍵作用。活化的ROCK可以特異性磷酸化肌球蛋白輕鏈(MYL9)位點Ser19,也正因此,這種特定ROCK-磷酸化物一直廣泛作為ROCK活性指標的指示物[8]。在MYL9的Ser19位點磷酸化對肌球蛋白的收縮和遷移是很重要的。在研究原癌基因DEK對非小細胞肺癌的負性調節(jié)時發(fā)現(xiàn),隨著原癌基因DEK的消耗,細胞中RhoA RNA和蛋白質水平顯著降低,同時RhoA-GTP活性水平和下游效應器MYL9的磷酸化也隨之減少。因此,DEK介導細胞的能動性是通過Rho/ROCK/MYL9信號轉導通路,從而促進細胞骨架動力學和細胞運動。研究中也發(fā)現(xiàn),DEK的減少可直接負性調節(jié)Rho/ROCK/MYL9通路[9]。同樣在乳腺癌的轉移過程中也得到印證,srGAP3在介導乳腺癌細胞轉移過程中,正是通過Rho/ROCK/MYL9發(fā)揮作用。在另一實驗探索DEK介導非小細胞肺癌轉移的機制時,首先檢驗了Rho-GTPase家族的幾個成員,這包括RhoA、RhoB、RhoC。當DEK消耗時,只有RhoA在rna和蛋白質水平上明顯下降,而RhoB、RhoC變化不大。與此同時,微小RNA介導的RhoA抑制減少了DEK介導的癌細胞轉移。這說明RhoA在DEK介導的腫瘤細胞轉移過程中是必不可少的。換言之,DEK發(fā)揮的作用正是通過Rho/ROCK/MYL9通路起作用。

盡管在MYL9基因在非小細胞肺癌(NSCLC)中的相關研究較少,但是相關研究已經表明在非小細胞肺癌的侵襲轉移過程中,MYL9基因及其產物起著重要作用。就目前研究而言,MYL9基因參與的28條細胞通路中,Rho/ROCK/MYL9通路在調節(jié)非小細胞肺癌轉移侵襲過程中具有重要意義。本課題組實驗探討肌球蛋白輕鏈激酶(myosin light chain kinase,MYLK)和肌球蛋白輕鏈(myosin regulatory light chain9,MYL9)在非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)組織的表達情況及臨床意義。結果顯示：NSCLC中MYLK和MYL9mRNA及蛋白表達均明顯低于癌旁及正常組織,且在淋巴結轉移的癌組織中表達均高于無淋巴結轉移組。女性、無吸煙及淋巴結轉移是MYLK及MYL9表達量增高的主要影響因素[10]。

4一種治療腫瘤的新方法

4.1　分子靶向治療的應用進展

腫瘤的發(fā)生在基因水平是由于基因突變,致細胞的分裂和生長失去控制而異常增生和功能失調所造成的一種疾病。而肺癌是目前世界上發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤之一,其中80%-85%為非小細胞肺癌(NSCLC)[11]。現(xiàn)代醫(yī)學高速發(fā)展,治療手段多種多樣,這其中包括手術、放療和化療等治療方法,但其5年生存率仍低于15%[12],在這種背景下分子靶向藥物作為一種新型治療藥物,與傳統(tǒng)治療藥物(如細胞毒類藥物)相比的優(yōu)勢就在于具有更強的針對性,可以增強對腫瘤的殺傷力同時,減少對正常細胞的毒副作用,現(xiàn)已成為NSCLC藥物治療的研究熱點。

表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑(EGFR-TKI),在NSCLC研究中研究最充分,應用最廣泛,因其對NSCLC的治療有顯著療效,將肺癌的治療模式引入到了分子靶向治療時代。肺癌癌細胞中其他多個潛在靶點,如腺癌中EGFR、MMEK1、ERBB2、KRAS、ET 擴增、PIK3CA、融合基因(ALK、ROS、RET)、BRAF 等,鱗癌中包括FGFR 擴增、DDR2、PTEN、PIK3CA等[13],在肺癌的靶向治療中已經應用較多,而MYL9基因具有作為一種潛在的分子靶向治療藥物靶點具有重要意義。

4.2　MYL9基因及產物或可成為一種潛在抑癌靶點

MYL9基因介導了細胞多種功能運動,諸如轉移、侵襲和黏附等重要過程,這為治療腫瘤提供了新的方向。觀察一對具有非常相似的結構的RKIs,RKI- 18 (強效,ROCK1的IC50為397nM ROCK2的IC50為349nM)和RKI-11(弱效,ROCK1的IC50為38 μM ROCK2的IC 50為45 μM)作為對比,來研究他們在細胞骨架結構,信號轉導,細胞凋亡,轉移,侵襲等細胞活動的作用。發(fā)現(xiàn)RKI-18在人類乳腺癌,肺癌,大腸癌,前列腺癌等癌細胞內明顯抑制了磷酸化MYL9的水平,而對乳腺癌轉移有明顯的抑制作用,并且與P-S6,p-AKT 和 p-ERK1/2等相比,在降低磷酸化MYL9具有高度選擇性。

類似的實驗,在肝星狀細胞依然有效,觀察Rho/ROck激酶信號轉導通路抑制劑—法舒地爾,對肝星狀細胞(Hsc)黏附、遷移和增殖的影響時將培養(yǎng)的Hsc分為以下5組：對照組；法舒地爾12.5 μmol/L組；法舒地爾25 μmol/L組；法舒地爾50 μmol/L組；法舒地爾100 μmol/L組。采用甲苯胺藍染色法測定細胞黏附率,Boyden Chanlber小室測定HSc跨膜遷移數(shù)量,用四甲基偶氮唑鹽法檢測細胞增殖,westem blot檢測Hsc RhoA、Pmyl9(Thrl8/serl9)和α-平滑肌肌動蛋白的表達。結果法舒地爾對Hsc的黏附、遷移和增殖均具有抑制作用,隨著濃度增加,抑制作用加強；法舒地爾抑制Hsc的α-平滑肌肌動蛋白表達,并且對Rho/ROcK信號轉導通路關鍵信號分子礦MYL9(Thrl8/serl9)的蛋白表達有抑制作用[14]。卵巢癌具有高侵襲性,法舒地爾是ROCK 特異性抑制劑,法舒地爾通過Rho /ROCK 途徑抑制MYL9的磷酸化,導致MYL9磷酸化降低,引起細胞內細胞骨架的重組缺失,進而對細胞的運動起抑制作用,減弱了卵巢癌的侵襲性[16]。hARD1 是一種MLCK抑制劑,可以同MLCK氨基端結合,使MLCK Lys608發(fā)生乙?；?乙酰化的MLCK 抑制肌球蛋白調節(jié)性輕鏈的磷酸化,影響腫瘤細胞的遷移和侵襲[22],因此在不遠的未來,或許RKIs在治療和防止腫瘤細胞的遷移和遠處侵襲具有非常廣闊的前景。

5結語

MYL9基因在前列腺癌、大腸癌、乳腺癌等癌細胞的遠處轉移及侵襲過程中起著非常重要的作用,可以通過多種細胞通路,多種方式參與調節(jié)前列腺癌、大腸癌、乳腺癌等癌細胞的轉移侵襲等作用?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的MYL9參與的28條通路中,Rho/ROCK/MYL9在NSCLC中尤為重要。而應用相關的RKIs可以有效抑制MYL9的磷酸化,為預防和治療癌細胞的遠處轉移侵襲提供了一種相當不錯的治療方法。然而,MYL9基因在NSCLC的相關研究仍處于初始階段,MYL9基因參與的除去Rho/ROCK/MYL9通路之外的27條通路是否與NSCLC也有密切關系,在外周血中MYL9基因的轉錄翻譯產物是否可以作為一種NSCLC標志物尚不清楚,因此在接下來的研究中應加強其他通路與NSCLC的關系的研究,NSCLC與正常肺組織及外周血中MYL9的轉錄翻譯產物是否具有顯著不同等等,以為臨床早期診斷和臨床治療監(jiān)測提供相關依據(jù)。

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收稿日期：(2014-06-14)

文章編號：1007-4287(2015)04-0687-03

通訊作者*

基金項目：廣西科學研究與技術開發(fā)項目(桂科攻10124001A-47)