劉飛能，夏成興，歐譯天，楊德林

昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院 泌尿外科，云南 昆明 650101

IQGAP（IQ motif containing GTPase activating proteins）是一類重要的支架蛋白，存在于多種生物中，從酵母細(xì)胞到哺乳動(dòng)物都有報(bào)道。目前在人類中主要發(fā)現(xiàn)IQGAP蛋白家族的3種亞型，即IQGAP1、IQGAP2、IQGAP3。IQGAP是多結(jié)構(gòu)域的功能蛋白，可與生物中多種信號(hào)通路相關(guān)的關(guān)鍵分子結(jié)合并發(fā)揮作用，可調(diào)節(jié)各種細(xì)胞過程，如胞質(zhì)分裂[1]、細(xì)胞遷移與侵襲[2]、細(xì)胞增殖[3]、細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)和小泡轉(zhuǎn)運(yùn)[4]、細(xì)胞骨架動(dòng)力學(xué)[5]。在IQGAP蛋白家族中，IQGAP1是最早被發(fā)現(xiàn)的，大多文獻(xiàn)報(bào)道其在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中扮演著促癌基因的角色[6]，IQGAP2在腫瘤中可能發(fā)揮著抑癌基因的作用[7]。目前對(duì)IQGAP3的報(bào)道較少，現(xiàn)有研究大多表明IQGAP3可能是一個(gè)促癌基因，與腫瘤預(yù)后相關(guān)[8]?；谥Ъ艿鞍准易錓QGAPS在腫瘤中的重要生物學(xué)功能，我們?cè)诖藢?duì)近年來IQGAP蛋白家族在腫瘤中的研究進(jìn)展做簡(jiǎn)要綜述。

1 IQGAP蛋白家族成員的結(jié)構(gòu)及表達(dá)定位

IQGAP蛋白具有相似的結(jié)構(gòu)域，并且這些結(jié)構(gòu)域具有相當(dāng)大的序列同源性。IQGAP蛋白是一類多結(jié)構(gòu)域蛋白，包含多個(gè)蛋白間相互作用的結(jié)構(gòu)域。這些結(jié)構(gòu)域主要包括以下5種：肌鈣樣蛋白（calponin）同源結(jié)構(gòu)域（CHD）、多聚脯氨酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域（WW）、鈣調(diào)蛋白結(jié)合蛋白（IQ）、Ras-GAP激活蛋白相關(guān)結(jié)構(gòu)域（GRD）及C端序列Ras-GAP_C。這些結(jié)構(gòu)域可與不同的蛋白相互結(jié)合而發(fā)揮作用。CHD結(jié)構(gòu)域可與F-actin相結(jié)合，WW結(jié)構(gòu)域可與ERK1/2結(jié)合發(fā)揮作用，IQ部分可與MEK1/2、Raf、EGFR及鈣調(diào)蛋白相互作用，GRD部分可與Cdc42、Rac1等相互作用[9]。在IQGAP蛋白家族中，由于IQGAP1、IQGAP2、IQGAP3三者的蛋白結(jié)構(gòu)域不完全相同，這3種同源蛋白可能在人體組織中的表達(dá)、亞細(xì)胞定位及功能等方面存在差異。目前，IQGAP1是三者中研究最早也最全面的，它在人體組織中幾乎呈全身性表達(dá)趨勢(shì)。IQGAP2主要存在于肝臟中，但也有報(bào)道在胃[7]、前列腺[10]、卵巢[11]等中也可檢出。IQGAP3被報(bào)道存在于結(jié)腸[8]、肝[12]、肺[13]、胃[2]、乳腺[14]等組織中。IQGAP蛋白各成員在人的亞細(xì)胞定位上既有相似之處，也有不同之處。在培養(yǎng)的人上皮細(xì)胞中，內(nèi)源性IQGAP1分布在整個(gè)細(xì)胞質(zhì)中，并在E-cadherin共定位的細(xì)胞連接處聚集[15]。在靜止的人血小板中，IQGAP2顯示出彌漫性的細(xì)胞質(zhì)染色[16]。當(dāng)血小板被激活時(shí)，IQGAP2主要存在于絲狀偽足中，在細(xì)胞體中染色不明顯。目前，IQGAP3在人類細(xì)胞中的定位尚不清楚。IQGAP3在PC12大鼠嗜鉻細(xì)胞中彌散分布于細(xì)胞漿中[17]，而在培養(yǎng)的Eph4小鼠上皮細(xì)胞中分布于細(xì)胞-細(xì)胞交界處。IQGAP1和IQGAP3在大鼠胚胎海馬神經(jīng)元的細(xì)胞體、軸突遠(yuǎn)端和軸突生長錐中分布相似。還有學(xué)者報(bào)道，IQGAP3的表達(dá)局限于增殖細(xì)胞[18]。需要進(jìn)一步的研究來明確IQGAP2和IQGAP3在人體組織中的亞細(xì)胞分布。

2 IQGAP蛋白在腫瘤中的生物學(xué)功能

2.1 IQGAP1在腫瘤中的表達(dá)及作用

IQGAP1是一種關(guān)鍵的支架蛋白，可調(diào)節(jié)許多細(xì)胞過程和信號(hào)通路。與許多其他細(xì)胞蛋白類似，IQGAP1經(jīng)歷翻譯后修飾，包括磷酸化。IQGAP1是IQGAP蛋白在腫瘤中研究最早并且最透徹的成員，它在腫瘤中主要發(fā)揮促癌基因的作用[6]。多項(xiàng)研究表明IQGAP1在許多腫瘤組織樣本和腫瘤細(xì)胞系中的表達(dá)明顯上調(diào)。臨床腫瘤標(biāo)本研究證明IQGAP1在結(jié)直腸癌[19]、胃癌[20]、胰腺癌[21]、頭頸部鱗狀細(xì)胞癌[22]等多種癌癥中高表達(dá)，其表達(dá)水平與腫瘤分級(jí)及轉(zhuǎn)移潛力密切相關(guān)。免疫組化研究表明，除表達(dá)增加外，IQGAP1在腫瘤組織和某些癌細(xì)胞系中的定位也發(fā)生了改變。例如，與中央腫瘤區(qū)域和癌旁組織相比，高轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌[19]表現(xiàn)出強(qiáng)烈的IQGAP1染色，特別是在腫瘤周圍。IQGAP1染色通常位于細(xì)胞膜褶邊，特別是鄰近細(xì)胞的交界處或侵襲性腫瘤的侵襲前沿。IQGAP1從細(xì)胞質(zhì)到膜的定位變化與腫瘤病理分級(jí)有一定的相關(guān)性。并且，IQGAP1在不同類型腫瘤中細(xì)胞質(zhì)到膜質(zhì)染色模式的改變以及IQGAP1的高表達(dá)與不良預(yù)后有顯著相關(guān)性[19]。值得注意的是，IQGAP1的過表達(dá)可能對(duì)一些腫瘤實(shí)現(xiàn)快速生長、高侵襲潛能和血管生成至關(guān)重要[23]。IQGAP1在頭頸部鱗狀細(xì)胞癌中過表達(dá)，其過表達(dá)與頭頸部鱗狀細(xì)胞癌患者的預(yù)后較差有關(guān)，這表明IQGAP1在頭頸部鱗狀細(xì)胞癌的發(fā)展中可能很重要。IQGAP1至少部分通過支架EGFR/PI3K信號(hào)傳導(dǎo)途徑促進(jìn)頭頸部鱗狀細(xì)胞癌中發(fā)揮作用[24]。此外，研究表明乙肝病毒上調(diào)IQGAP1通過依賴Rac1的ROS蓄積和激活Src/FAK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，促進(jìn)肝癌細(xì)胞抗凋亡、遷移和侵襲，提示IQGAP1可作為乙肝病毒感染的肝癌患者的預(yù)后指標(biāo)和新的治療靶點(diǎn)[25]。Hebert等[26]使用敲低和敲除IQGAP1來研究其在體內(nèi)黑色素瘤和乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移級(jí)聯(lián)中的作用，發(fā)現(xiàn)IQGAP1表達(dá)降低減少了自發(fā)和實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)移的形成，而沒有限制原發(fā)性或轉(zhuǎn)移性腫瘤的生長。此外，IQGAP1敲除可顯著抑制腫瘤細(xì)胞從循環(huán)中滲出，可能涉及內(nèi)足功能。這項(xiàng)研究表明，IQGAP1通過調(diào)節(jié)外滲對(duì)于體內(nèi)轉(zhuǎn)移至關(guān)重要，暗示它可能成為一種抑制轉(zhuǎn)移的有效治療靶點(diǎn)。

2.2 IQGAP2在腫瘤中的表達(dá)及作用

目前，IQGAP2在腫瘤中的研究報(bào)道比較局限，在一些炎癥方面也有涉及，有學(xué)者報(bào)道缺乏IQGAP2基因的小鼠對(duì)化學(xué)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎有抵抗力，IQGAP2可在2個(gè)不同水平上促進(jìn)炎癥反應(yīng)，主要通過TLR4/NF-κB信號(hào)通路在結(jié)腸上皮中局部定位，并通過控制成熟和募集髓樣免疫細(xì)胞系統(tǒng)性定位[27]。米蒂酮通過TLR4/NF-κB/IQGAP2信號(hào)通路對(duì)炎癥性腸病發(fā)揮抗炎作用[28]。多數(shù)研究表明IQGAP2在腫瘤中呈低表達(dá)，Kumar等使用TCGA等大型數(shù)據(jù)集，進(jìn)行了IQGAP2的全癌狀態(tài)分析，同時(shí)進(jìn)行了臨床免疫組化驗(yàn)證，在結(jié)直腸癌和胃癌中，IQGAP2在腫瘤組織中的表達(dá)低于癌旁組織，在大多數(shù)癌癥中IQGAP2表達(dá)與生存能力呈正相關(guān)，并且IQGAP2主要定位于組織的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜中[29]。另外，IQGAP2是前列腺癌的腫瘤抑制因子，并且IQGAP2的下調(diào)可促進(jìn)前列腺癌的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移[10]。在胃癌中，IQGAP2和SHIP2在胃癌細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中共定位，IQGAP2通過提高SHIP2磷酸酶活性來抑制胃癌細(xì)胞的遷移和侵襲[7]。IQGAP2在卵巢癌中表達(dá)下調(diào)，進(jìn)一步的生存分析表明IQGAP2降低與卵巢癌患者的無進(jìn)展生存期惡化有關(guān)，生物學(xué)功能研究表明IQGAP2通過抑制Wnt誘導(dǎo)的β-catenin抑制卵巢癌細(xì)胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化、遷移和侵襲[11]?？傊琁QGAP2結(jié)構(gòu)域特異性阻斷劑可能成為一種治療炎癥性疾病和其他與炎癥相關(guān)的疾?。òò┌Y）的新穎策略。

2.3 IQGAP3在腫瘤中的表達(dá)及作用

在IQGAP蛋白家族中，IQGAP3是最晚被發(fā)現(xiàn)的，目前對(duì)IQGAP3在腫瘤中的研究報(bào)道較少。作為最新發(fā)現(xiàn)的IQGAP家族成員，IQGAP3在人體各組織的定位及在腫瘤中的生物學(xué)功能尚未完全明確，目前發(fā)現(xiàn)IQGAP3定位于lq21.3染色體，而lq21.3片段是腫瘤基因擴(kuò)增的高發(fā)區(qū)域，所以很多學(xué)者認(rèn)為IQGAP3可能促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展[2]。

研究發(fā)現(xiàn)IQGAP3在幾種人類癌癥中普遍高表達(dá)，包括卵巢癌[30]、胃癌[31]、結(jié)直腸癌[32]、肝癌[12]等，并且其表達(dá)水平可能與某些腫瘤的惡性程度呈正相關(guān)。Wu等[32]通過組織芯片和體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)了IQGAP3的高表達(dá)預(yù)示著結(jié)直腸癌患者的預(yù)后不良。Oue等[31]報(bào)道了IQGAP3的過表達(dá)與胃癌患者的不良生存有關(guān)，在Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ期病例中，IQGAP3陽性病例比Ⅰ期病例中更常見。同時(shí)很多研究表明，通過干預(yù)腫瘤細(xì)胞中IQGAP3的表達(dá)水平可以改善腫瘤的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程。當(dāng)IQGAP3過表達(dá)后，乳腺癌患者預(yù)后不良并可增強(qiáng)其放療耐藥程度。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[33]，敲低IQGAP3可以顯著抑制胰腺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，并可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[34]。IQGAP3沉默可顯著降低卵巢癌細(xì)胞系的增殖、遷移和侵襲，增強(qiáng)細(xì)胞凋亡，并且IQGAP3的下調(diào)可改變對(duì)奧拉帕尼化學(xué)敏感性的影響。IQGAP3還可作為一種新的非侵入性診斷標(biāo)志物和預(yù)后標(biāo)志物，Kim等[35]報(bào)道了尿液無細(xì)胞核酸IQGAP3可作為膀胱癌的新的非侵入性診斷標(biāo)記，尿液無細(xì)胞核酸IQGAP3高水平也反映了在膀胱癌組織中的高表達(dá)；無尿細(xì)胞DNA IQGAP3/BMP4比率可作為非肌肉浸潤性膀胱癌的預(yù)后標(biāo)志物[36]，IQGAP3/BMP4比率高的非肌肉浸潤性膀胱癌患者的無復(fù)發(fā)生存率和無進(jìn)展生存率均較差。Cao等[37]在檢測(cè)IQGAP3、B7-H4和環(huán)氧合酶2在結(jié)直腸癌診斷和預(yù)后評(píng)估中的臨床價(jià)值時(shí)，發(fā)現(xiàn)IQGAP3的靈敏性和特異性高于后兩者?？傊琁QGAP3在大多腫瘤中呈高表達(dá)狀態(tài)，發(fā)揮著促癌因子的作用，并且與癌癥的惡性程度有關(guān)，還可能成為腫瘤的一種診斷和預(yù)后標(biāo)記物。

3 IQGAP蛋白家族在腫瘤中介導(dǎo)的相關(guān)信號(hào)通路

IQGAP蛋白家族在腫瘤中發(fā)揮的作用，主要是通過與多種信號(hào)通路關(guān)鍵分子結(jié)合并且與相應(yīng)蛋白相互作用，從而參與信號(hào)通路的整合和發(fā)揮生物學(xué)功能。在腫瘤發(fā)生發(fā)展中，IQGAP蛋白能與MAPK、RAS等信號(hào)通路的關(guān)鍵分子結(jié)合并且與相應(yīng)蛋白相互作用而發(fā)揮生物學(xué)功能 。

3.1 MAPK信號(hào)通路

MAPK信號(hào)通路參與細(xì)胞增殖、分化、遷移等多種生物學(xué)過程，可參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展調(diào)控[38]，并且RAS-RAF-MEK-ERK信號(hào)通路通常與MAPK信號(hào)通路級(jí)聯(lián)，常被稱為RAS/MAPK級(jí)聯(lián)，一直是癌癥藥物開發(fā)的重點(diǎn)。IQGAP蛋白可能與MAPK信號(hào)通路的多種成分結(jié)合，在某些生長因子的刺激下，在調(diào)節(jié)細(xì)胞過程中發(fā)揮重要作用[18]。IQGAP3干擾下調(diào)時(shí)，可誘導(dǎo)MAPK通路中ERK磷酸化來抑制Eph4乳腺上皮細(xì)胞的增殖，并且這種增殖反應(yīng)可被ERK抑制劑u0126所阻斷[18]。IQGAP3的過度表達(dá)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長、遷移和侵襲，而敲低IQGAP3表現(xiàn)出相反的效果，IQGAP3能夠與ERK1相互作用并在經(jīng)EGF處理后增強(qiáng)其磷酸化，最終，IQGAP3促進(jìn)EGFR-ERK信號(hào)傳導(dǎo)以及肺癌細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移[18]。Bardwell等使用定量體外結(jié)合測(cè)定法證實(shí)，IQGAP1的IQ結(jié)構(gòu)域?qū)τ诮Y(jié)合ERK1和ERK2以及MAPK激酶MEK1和MEK2都是必要和充分的，而IQGAP1的WW結(jié)構(gòu)域?qū)τ诮Y(jié)合MAPK激酶ERK1和ERK2既非必需也非足夠的[39]。因此，IQGAP蛋白對(duì)腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)作用可通過調(diào)節(jié)MAPK信號(hào)通路的反應(yīng)來誘導(dǎo)。

3.2 RAS信號(hào)通路

RAS超家族的異常激活是致癌作用的關(guān)鍵因素之一。RAS基因家族中的H-Ras、K-Ras、NRas與人類腫瘤相關(guān)，其中K-Ras是最頻繁變異的一種，發(fā)生異常時(shí)引起下游通路信號(hào)分子的改變,可導(dǎo)致癌細(xì)胞持續(xù)生長，并能抑制細(xì)胞凋亡。同時(shí)，K-Ras表達(dá)水平代表不同的腫瘤免疫浸潤狀態(tài)，這可能是由于RAS/MAPK和RAS/PI3K途徑對(duì)PD-L1水平的影響所致[40]。IQGAP蛋白對(duì)腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)作用可通過調(diào)節(jié)RAS信號(hào)通路的反應(yīng)來誘導(dǎo)。Zoheir等發(fā)現(xiàn)IQGAP1基因沉默可誘導(dǎo)人肝癌細(xì)胞凋亡并降低其侵襲能力，觀察到IQGAP1沉默后 H-Ras、K-Ras、N-Ras和M-Ras的mRNA水平下降，這表明IQGAP1可能調(diào)節(jié)RAS基因家族的表達(dá)，并通過凋亡網(wǎng)絡(luò)起調(diào)節(jié)作用[6]。人胰腺癌細(xì)胞中的IQGAP1受RNA干擾并下調(diào)后，可抑制癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移。機(jī)制分析表明，IQGAP1介導(dǎo)的胰腺細(xì)胞增殖和腫瘤的發(fā)生發(fā)展可能是通過誘導(dǎo)Ras下游通路中的Cdc42/Rac1分子途徑導(dǎo)致的[3]。乳腺癌細(xì)胞中的IQGAP3沉默顯著抑制了細(xì)胞遷移和侵襲，可能與IQGAP3激活K-Ras信號(hào)下游的Rac和CDC42信號(hào)分子有關(guān)，從而影響腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移活動(dòng)[14]。但也有文獻(xiàn)提出IQGAP蛋白不是H-Ras、K-Ras或N-Ras的功能性相互作用物，并挑戰(zhàn)了靶向Ras與IQGAP相互作用以開發(fā)治療劑的基本原理[41]。

4 結(jié)語

綜上所述，在IQGAP蛋白家族中，IQGAP1幾乎呈全身性表達(dá)，在腫瘤組織中高表達(dá)，發(fā)揮著促癌基因的作用；IQGAP2在腫瘤組織中低表達(dá)，可抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展；IQGAP3在已發(fā)現(xiàn)的腫瘤組織中高表達(dá)，可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲、遷移等。IQGAP蛋白是多結(jié)構(gòu)域蛋白，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中能與MAPK、RAS等信號(hào)通路的關(guān)鍵分子結(jié)合并且與相應(yīng)蛋白相互作用而發(fā)揮生物學(xué)功能。因此，通過影響IQGAP蛋白各型的表達(dá)水平來介導(dǎo)腫瘤的發(fā)生發(fā)展，在理論上可行。但I(xiàn)QGAP蛋白家族直接參與腫瘤中發(fā)揮作用的確切機(jī)制尚不明確，IQGAP蛋白3個(gè)成員的實(shí)質(zhì)性差異尚待明晰。此外，IQGAP1、IQGAP2、IQGAP3在腫瘤中的表達(dá)為何不同，是什么過程觸發(fā)了它們的發(fā)生？闡明這些問題，仍需要大量的實(shí)驗(yàn)研究來解決。