管程齊 綜述;張健鋒 審閱(南通大學(xué)附屬醫(yī)院 消化內(nèi)科,江蘇 南通 226001)
Eps 同源結(jié)構(gòu)域蛋白2(Eps15 homology domaincontaining protein 2,EHD2)是動(dòng)力蛋白相關(guān)的EHDATPase 家族中的一員,是新型的膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。這類(lèi)蛋白具有高保留的EH 結(jié)構(gòu)域,其序列相似性約50%~60%,富含約100 個(gè)氨基酸殘基的片段,最早在上皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體的激酶底物Eps15 上被發(fā)現(xiàn)[1],并且廣泛存在于植物和哺乳類(lèi)動(dòng)物中[2]。EHD2含有不同的功能區(qū)域,特異性調(diào)節(jié)功能體現(xiàn)在胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)的不同過(guò)程中,有調(diào)控循環(huán)通路的功能,和一些需要重塑或維持胞膜形狀的細(xì)胞過(guò)程密切相關(guān),如內(nèi)吞循環(huán)、纖毛發(fā)生、骨骼肌T 管形成、質(zhì)膜修復(fù)、脂滴自噬等[3]。它還可通過(guò)不同方式與肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架相聯(lián)系,在細(xì)胞質(zhì)膜微囊和肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的聯(lián)系中起積極作用,尤其是在穩(wěn)定質(zhì)膜微囊動(dòng)力方面[4]。
轉(zhuǎn)移能力是惡性腫瘤最重要的特征之一[5],其與胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)密不可分[6]。胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)的協(xié)調(diào)性需一系列蛋白尤其是膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的共同參與。當(dāng)EHD2 表達(dá)異常時(shí),在膜及膜蛋白的各路循環(huán)調(diào)節(jié)、胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)等過(guò)程中均會(huì)發(fā)生信號(hào)應(yīng)答失當(dāng),各類(lèi)細(xì)胞過(guò)程(如細(xì)胞黏附、細(xì)胞遷移、胞質(zhì)分裂)出現(xiàn)紊亂,從而引發(fā)腫瘤的發(fā)生發(fā)展[7]。既往研究表明,EHD2 與各類(lèi)惡性腫瘤,如乳腺癌[8]、肝癌[9]、食管鱗癌[10]、甲狀腺乳頭癌[11]、腎透明細(xì)胞癌[12]、骨肉瘤[13]等密切相關(guān),參與調(diào)控腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移、侵襲。本文就目前已報(bào)道的EHD2在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及其調(diào)控機(jī)制、在疾病診療中的意義做一綜述,旨在為尋找新的腫瘤診斷標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)提供參考依據(jù)。
EHD蛋白家族包括3個(gè)區(qū)域:一個(gè)C端Eps同源結(jié)構(gòu)域,該特征性結(jié)構(gòu)具有正電荷靜電表面,能夠選擇性結(jié)合包含天冬酰胺-脯氨酸-苯丙氨酸(asn pro phe,NPF)基序的酸性殘基蛋白質(zhì)[14];一個(gè)是中央非保守的連接區(qū)和非常保守的N端結(jié)構(gòu)域;一個(gè)是可以結(jié)合ATP并催化其水解的類(lèi)似動(dòng)力蛋白的G結(jié)構(gòu)域[7]。EHD家族具有高度的同源性,而其中序列同源性和功能差異最大的是EHD2[15]。與EHD1、EHD3、EHD4的囊狀膜定位形成鮮明對(duì)比,EHD2定位于質(zhì)膜的內(nèi)葉上,是最保守的EHD家族成員。它通過(guò)其C末端的EH結(jié)構(gòu)域和其N(xiāo)端結(jié)構(gòu)域相互作用,參與細(xì)胞骨架、膜的構(gòu)建和吞噬作用[16]。小鼠EHD2晶體結(jié)構(gòu)表明,在G結(jié)構(gòu)域附近的一個(gè)非結(jié)構(gòu)柔性環(huán)中包一個(gè)含有兩個(gè)脯氨酸-苯丙氨酸基序KPFRKLNPF,該區(qū)域部分保守,通過(guò)與鄰近的EH結(jié)構(gòu)域相互作用,將EHD2二聚體連接起來(lái)[16]。PF基序?qū)τ贓HD2的定位和功能非常重要[17],在EHD2的雙PF基序促進(jìn)其穿梭至細(xì)胞核,可能作為轉(zhuǎn)錄抑制器而阻礙腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄[18]。
對(duì)于EHD2 的早期研究主要集中在肌發(fā)生和肌肉修復(fù)中的作用。有研究[19]發(fā)現(xiàn),在哺乳動(dòng)物心臟中EHD 家族成員均高表達(dá),在小鼠骨骼肌和腎臟免疫組化染色中顯示EHD2 特異性定位在血管組織系統(tǒng)[20],并且在脂肪、肺、骨骼肌、脾中表達(dá)均有增加[21]。Ferlin蛋白家族成員包含多個(gè)C2結(jié)構(gòu),介導(dǎo)蛋白之間以及蛋白和膜之間的相互作用,被認(rèn)為可以在修復(fù)位點(diǎn)促進(jìn)囊泡的運(yùn)輸和(或)融合,在肌發(fā)生和肌肉修復(fù)中起重要作用。而已有研究[22-23]證明,myferlin和Fer1L5 包含可以與EHD2 結(jié)合的NPF 基序,因此EHD2 與myoferlin 和Fer1L5 共定位于離散的質(zhì)膜結(jié)構(gòu),是成肌細(xì)胞融合所必須的。在另一個(gè)使用激光損傷原代肌管的研究[24]中認(rèn)為,EHD2作為肌修復(fù)的新的參與者,除了EHD2外,dysferlin和外周膜結(jié)合擔(dān)保A1也被募集到膜愈合部位。雖然dysferlin不具有典型的NPF 基序,但是它包含一個(gè)NPxF 序列,并推測(cè)其與EHD2有相互作用。另外,F(xiàn)er1L5NPF基序的突變減少后并沒(méi)有減少與EHD2 的結(jié)合,這表明EHD2與ferlin蛋白的結(jié)合可能與其他相互作用模式有關(guān)[23]。這些研究提出了新的關(guān)于EHD2 促進(jìn)膜聚合機(jī)制的問(wèn)題。
定位在質(zhì)膜微囊中的內(nèi)源性EHD2,在細(xì)胞中具有多種功能,包括調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)、膽固醇穩(wěn)態(tài)、內(nèi)吞作用等[25-26],其蛋白質(zhì)組學(xué)分析首次確立了EHD2 可作為質(zhì)膜微囊組成成分[27]。對(duì)從脂肪細(xì)胞中分離出來(lái)的微囊進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)分析,亦發(fā)現(xiàn)EHD2是微囊的成分[28-29]。多項(xiàng)研究[4,17]表明,內(nèi)源性的EHD2和質(zhì)膜微囊標(biāo)志共定位,并且確認(rèn)了EHD2在抑制質(zhì)膜微囊動(dòng)力方面的作用。當(dāng)EHD2缺乏時(shí),質(zhì)膜微囊會(huì)變得更具活力,顯示出更強(qiáng)的動(dòng)力,繁殖能力增強(qiáng)[4,17]。EHD2 調(diào)節(jié)內(nèi)吞作用主要是水解與脂質(zhì)相連的核苷酸,并將它們降解為小管,影響膜的重建[30]。
在各種細(xì)胞類(lèi)型中,免疫染色均顯示含有EHD2的結(jié)構(gòu)和肌動(dòng)蛋白骨架有關(guān)。如,在損傷的肌肉纖維中,EHD2 與絲狀肌動(dòng)蛋白在膜修復(fù)部位共定位[24];在脂肪細(xì)胞中,EDH2 被發(fā)現(xiàn)存在于質(zhì)膜下的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中,且與皮質(zhì)肌動(dòng)蛋白密切相關(guān)[21];在成纖維COS-1細(xì)胞中,EHD2存在于富含肌動(dòng)蛋白的膜褶皺中[21],在絲狀偽足和微刺中EHD2均高表達(dá)[30];在人成纖維細(xì)胞中,含有EHD2的質(zhì)膜微囊沿著肌動(dòng)蛋白排列[4]。EHD2可通過(guò)不同方式與肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架相聯(lián)系,如通過(guò)肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白1(fascin actinbundling protein 1,EHBP1)。EHBP1 含有可以和EHD2 結(jié)合的5 個(gè)近似于NPF 的基序[21]。EHD2 還可以作用于Ras 相關(guān)C3 肉毒素底物1(Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1,Rac1)基因來(lái)調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白的重構(gòu)[31]。EHD2 與絲氨酸/蘇氨酸激酶(Nek3)結(jié)合,可激活Vav 蛋白家族成員[32-33]。隨后Vav 蛋白反過(guò)來(lái)激活小RhoGTP酶,其中包括了Rac1。EHD2與Vav1 相關(guān),過(guò)表達(dá)的EHD2 會(huì)導(dǎo)致Rac 活性降低,而Rac 蛋白是細(xì)胞骨架調(diào)節(jié)蛋白的關(guān)鍵蛋白,因此EHD2在細(xì)胞骨架蛋白中發(fā)揮著重要作用。
綜上,EHD2 定位于質(zhì)膜微囊,在血管和肌肉細(xì)胞中,尤其是參與肌細(xì)胞的膜融合和再封閉中顯著表達(dá);同時(shí),它與肌動(dòng)蛋白骨架形成密切相關(guān),這些均提示EHD2是內(nèi)吞運(yùn)輸及循環(huán)的關(guān)鍵媒介[4]。
內(nèi)吞作用與肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的功能關(guān)系密切。而肌動(dòng)蛋白骨架在各種細(xì)胞過(guò)程中均起到重要作用,如細(xì)胞黏附、細(xì)胞形態(tài)的維持、細(xì)胞遷移、胞質(zhì)分裂等。近年來(lái)人們注意到,如果干擾EHD2表達(dá)水平使其降低,那么會(huì)明顯影響細(xì)胞的內(nèi)吞作用。EHD2不僅是在正常細(xì)胞過(guò)程起作用,而且在腫瘤發(fā)生過(guò)程中也具有潛在的作用。2006年,有研究[34]發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組人類(lèi)卵巢表面上皮相比,EHD2的表達(dá)在卵巢漿液性乳頭狀癌中下調(diào)了15 倍[34]。因此,在隨后的研究中EHD2 在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用也受到越來(lái)越多的關(guān)注。
繼往研究[35]發(fā)現(xiàn),在乳腺癌細(xì)胞中EHD2表達(dá)發(fā)生了缺失,而其表達(dá)的降低會(huì)促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞系的細(xì)胞增殖。EHD2 負(fù)性調(diào)控表皮生長(zhǎng)因子(epidermal growth factor receptor,EGFR)的內(nèi)吞降解,使細(xì)胞增殖生長(zhǎng)能力全面下降[36]。在人體食管癌組織標(biāo)本中同樣發(fā)現(xiàn)EHD2 表達(dá)下降,并且在食管癌TE-1 細(xì)胞系中干擾EHD2后,細(xì)胞生長(zhǎng)速度加快[10]。但是在甲狀腺乳頭狀癌中,EHD2的表達(dá)上調(diào)與細(xì)胞增殖能力呈正相關(guān),并且通過(guò)與激活細(xì)胞增殖相關(guān)的MAPK/ERK信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[11]。研究[38]還發(fā)現(xiàn),在肝癌中,EHD2 的缺失明顯降低了巨胞飲作用,減少了缺氧細(xì)胞的增殖。巨胞飲是內(nèi)吞的一種形式,由于腫瘤細(xì)胞急劇擴(kuò)張及異常的血管微環(huán)境,腫瘤組織內(nèi)部常得不到充分的營(yíng)養(yǎng),細(xì)胞通過(guò)巨胞飲攝取生物大分子,提高細(xì)胞的資源利用率,它被認(rèn)為是癌癥中普遍現(xiàn)象[37],但背后的調(diào)控機(jī)制尚不完全明確,該研究認(rèn)為EHD2 可以通過(guò)介導(dǎo)巨胞飲作用來(lái)促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng),并且是缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia-inducible factor,HIF)的轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)[38]。EHD2在不同腫瘤中的表達(dá)差異被認(rèn)為與腫瘤的異質(zhì)性相關(guān)。
在三陰乳腺癌細(xì)胞(triple negative breast cancer,TNBC)中,EHD2 的表達(dá)與IL-8 具有較為密切的關(guān)系。事實(shí)上,IL-8 有很強(qiáng)的促血管生成作用,在很多實(shí)體腫瘤中上調(diào),如前列腺癌、胃癌、膀胱癌、卵巢癌、肺癌等[39-41]。有數(shù)據(jù)[42]證明,IL-8可能通過(guò)促血管生成的機(jī)制介導(dǎo)乳腺癌的發(fā)生和進(jìn)展,同時(shí)也是癌癥干細(xì)胞活動(dòng)的重要調(diào)節(jié)因子。在TNBC 中發(fā)現(xiàn),EHD2 的缺失會(huì)導(dǎo)致促血管生成的細(xì)胞因子IL-8 的表達(dá)水平升高,被認(rèn)為是抑制IL-8途徑的潛在靶點(diǎn)[43]。
EHD2 因其參與內(nèi)吞循環(huán)過(guò)程被認(rèn)為與腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的關(guān)系最為密切。在乳腺癌中,EHD2是乳腺上皮細(xì)胞極性維持的重要調(diào)節(jié)分子,F(xiàn)AK/PI-3K/Rac1/actin信號(hào)通路與控制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)相關(guān),F(xiàn)AK是一種細(xì)胞質(zhì)蛋白的酪氨酸激酶,在細(xì)胞黏附于細(xì)胞外基質(zhì)時(shí)被激活。FAK的磷酸化激活級(jí)聯(lián)激酶能夠促進(jìn)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)[44]。在乳腺癌細(xì)胞中過(guò)表達(dá)EHD2會(huì)導(dǎo)致FAK 顯著降低,抑制Rac1 的表達(dá),從而降低E-cadherin水平來(lái)阻遏EMT進(jìn)程,影響乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲能力[8]。在神經(jīng)膠質(zhì)瘤中EHD2可以通過(guò)Snail 蛋白誘導(dǎo)發(fā)生EMT,低表達(dá)的EHD2 可以促進(jìn)膠質(zhì)瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲。食管鱗狀細(xì)胞癌是一種高度侵襲性疾病,識(shí)別功能性轉(zhuǎn)移基因及其分子機(jī)制是熱點(diǎn)問(wèn)題。在食管癌細(xì)胞中當(dāng)EHD2表達(dá)下調(diào)后,Ecadherin 表達(dá)下降,細(xì)胞遷移能力增加[10]?;|(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)家族的主要功能是降解細(xì)胞外基質(zhì),和腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。MMP2 和MMP9 是家族中兩個(gè)非常重要的分子,它們的活性賦予了腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲的特征[45]。在腎透明細(xì)胞癌中發(fā)現(xiàn)當(dāng)EHD2 過(guò)表達(dá)后會(huì)上調(diào)MMP2、MMP9 的表達(dá),從而促進(jìn)細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[12],提示EHD2在不同類(lèi)型腫瘤中可能表現(xiàn)出不同的生物學(xué)行為。
Bcl2和Bcl2-associated X蛋白(BAX)是用來(lái)評(píng)價(jià)細(xì)胞凋亡的標(biāo)志。在腎透明細(xì)胞癌組織中,當(dāng)EHD2過(guò)表達(dá)后會(huì)促進(jìn)Bcl2,而抑制BAX的表達(dá),阻礙細(xì)胞凋亡,促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展[12]。與在其他腫瘤中表達(dá)有所差異,EHD2的表達(dá)水平較正常組織高明顯升高,降低EHD2的表達(dá)促進(jìn)細(xì)胞凋亡而阻礙腎透明細(xì)胞癌的進(jìn)展。但是研究中僅使用40例病例,因此認(rèn)為樣還需來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證其實(shí)驗(yàn)結(jié)果[12]。還有研究[10]發(fā)現(xiàn)用順鉑處理轉(zhuǎn)染siEHD2的食管鱗癌細(xì)胞,結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)胞對(duì)順鉑引起的凋亡產(chǎn)生抵抗。目前EHD2介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的具體機(jī)制尚不完全明確,還需進(jìn)一步的研究。
骨肉瘤是一種常見(jiàn)的影響骨骼生長(zhǎng)的原發(fā)性惡性腫瘤,多發(fā)生于25 歲以下的患者[46]。雖然先進(jìn)的治療方法顯著提高了患者的保肢率和長(zhǎng)期生存率,但是復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)仍舊很高[47]。有研究[13]鑒定出EHD2 是與腫瘤相關(guān)的非編碼RNAMiR-197-3p 的下游靶基因,新型的IncRNA TUSC8在骨肉瘤組織和細(xì)胞系中表達(dá)明顯下降,增強(qiáng)TUSC8 的表達(dá)會(huì)抑制細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲,從而促進(jìn)細(xì)胞的凋亡。TUSC8 和MiR-197-3p 相互作用靶向EHD2 的表達(dá),從而抑制骨肉瘤的進(jìn)展。該研究是在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)完成的,在未來(lái)還需進(jìn)一步在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一研究結(jié)果。在乳腺癌中,EHD2是與癌細(xì)胞增殖相關(guān)的RCN1/PIGX/RCN2復(fù)合物的一個(gè)靶基因,研究[48]發(fā)現(xiàn)該復(fù)合物能夠下調(diào)EHD2 的表達(dá),并與EMT 的重要標(biāo)志E-cadherin的表達(dá)水平呈正相關(guān)。在結(jié)腸癌中,轉(zhuǎn)錄因子上皮細(xì)胞特異性Ets 蛋白3(epitheliumspecific Ets protein 3,Ese-3)通過(guò)下調(diào)EHD2 和轉(zhuǎn)導(dǎo)INPP4B促進(jìn)細(xì)胞增殖[49]。
在食管鱗癌中,EHD2的表達(dá)和患者病理分級(jí)呈負(fù)相關(guān),與腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān),EHD2表達(dá)越低,淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移能力越強(qiáng),提示EHD2低表達(dá)是食管鱗癌高惡性度的標(biāo)志物[10];在乳腺癌中,檢測(cè)到EHD2的表達(dá)明顯減少,其表達(dá)水平和患者病理分級(jí)呈負(fù)相關(guān),與總體生存率降低密切相關(guān),是預(yù)后不良的標(biāo)志物[8];在惡性漿液性卵巢癌中,EHD2呈低表達(dá)[34],并可能是神經(jīng)膠質(zhì)瘤缺失染色體1.6Mb19區(qū)一個(gè)可能的抑癌基因[50];在結(jié)腸癌組織中,EHD2表達(dá)下調(diào)提示患者預(yù)后不佳[51];但是,在TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)中,EHD2 mRNA的表達(dá)與更具侵襲性的變異、甲狀腺外延、pT與pN1分期晚期、高風(fēng)險(xiǎn)復(fù)發(fā)呈正相關(guān)[54];在甲狀腺乳頭狀癌浸潤(rùn)前出現(xiàn)的細(xì)胞極性喪失而出現(xiàn)的EMT 現(xiàn)象被認(rèn)為和EHD2的表達(dá)升高密切相關(guān)[52-53];在腎透明細(xì)胞癌中,抑制EHD2 會(huì)阻遏細(xì)胞增殖、侵襲和遷移,促進(jìn)細(xì)胞凋亡,被認(rèn)為有可能成為臨床治療的靶點(diǎn)[12]。綜上,EHD2的表達(dá)情況在不同腫瘤中雖不盡相同,但有望成為診斷及預(yù)測(cè)預(yù)后的一種指標(biāo),對(duì)腫瘤患者的臨床治療及預(yù)后評(píng)估具有重要意義。
隨著對(duì)EHD2研究的深入,其在生物體發(fā)育及惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中作用機(jī)制不斷明了。一方面,EHD2在不同種類(lèi)腫瘤中表達(dá)不同,參與調(diào)控腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移、侵襲。另一方面,EHD2與腫瘤的臨床分期分級(jí)和預(yù)后密切相關(guān),在腫瘤的診斷和預(yù)測(cè)評(píng)估中扮演重要角色。因此,探索并闡明EHD2的作用機(jī)制,不僅有助于尋找新的腫瘤生物學(xué)特征的標(biāo)志物,也可提高腫瘤的早期診斷、聯(lián)合治療、預(yù)后評(píng)估和減少?gòu)?fù)發(fā)提供思路。但EHD2 在腫瘤中的機(jī)制缺乏多中心大樣本的研究數(shù)據(jù),尚需進(jìn)一步研究闡明EHD2的上下游基因及其作用通路,為腫瘤的靶向治療提供更有價(jià)值的依據(jù)。