鄭 堯,欒桂萍 綜述,劉守勝,閔叢叢 審校

(1.青島大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山東青島 266071;2.青島市市立醫(yī)院消化內(nèi)科,山東青島 266011;3.青島市市立醫(yī)院臨床研究中心,山東青島 266071;4.青島大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科,山東青島 266003)

巨噬細胞加帽蛋白(macrophage capping protein,CapG)是一種肌動蛋白結(jié)合蛋白,最早從兔肺泡的巨噬細胞中純化得到[1]。CapG基因定位于染色體2p11.2,編碼348個氨基酸,其蛋白分子量為38×103[2]。作為凝溶膠蛋白家族成員之一,CapG可以同時定位于細胞核與細胞質(zhì)中,而該蛋白家族中其他蛋白只定位于細胞質(zhì)中[2-3]。研究表明,CapG參與巨噬細胞的吞噬作用、真核細胞的有絲分裂等細胞生命活動[2],并在協(xié)助囊胚著床和早期妊娠成功的過程中也發(fā)揮著重要作用[4]。

細胞運動是由細胞骨架驅(qū)動的高度動態(tài)的過程,該過程與一系列信號級聯(lián)反應(yīng)所調(diào)控的細胞骨架重排有關(guān)[5],而惡性轉(zhuǎn)化的細胞常伴隨細胞骨架的解聚,腫瘤細胞的運動能力也常因細胞骨架異常變化而增強。作為Ca2+敏感性的肌動蛋白結(jié)合蛋白,CapG常與Ca2+結(jié)合并覆蓋在肌動蛋白絲的末端形成帽狀結(jié)構(gòu),以實現(xiàn)對肌動蛋白絲的調(diào)控,從而發(fā)揮調(diào)節(jié)細胞行為的功能[6]。近年來的研究表明,CapG在多種腫瘤組織中高表達且與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。LANG等[7]基于1 987例癌癥患者的信息,通過評估CapG表達水平與總生存(overall survival,OS)及臨床病理參數(shù)之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)CapG高表達與不良預(yù)后及陽性淋巴轉(zhuǎn)移有很大的關(guān)聯(lián)性,這也意味著CapG可以作為一個腫瘤預(yù)測因子。鑒于CapG在多種腫瘤中有相關(guān)研究,但其作用機制及生物學(xué)效應(yīng)尚無明確總結(jié),所以本綜述對CapG在多種腫瘤中的研究進展進行了系統(tǒng)總結(jié),并探討CapG在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用機制。

1 CapG與胃癌

胃癌是目前最常見的惡性腫瘤之一,國際癌癥研究機構(gòu)的GLOBOCAN 2020數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示,全球范圍內(nèi)胃癌發(fā)病率居第5位,病死率居第4位[8]。大多數(shù)胃癌在晚期階段才被發(fā)現(xiàn),5年OS率低于35%[9],因此,研究胃癌的早期精準預(yù)測和靶向治療方法至關(guān)重要。

有研究報道了CapG在胃癌中的異常表現(xiàn),其發(fā)現(xiàn)CapG在伴有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的胃癌組織中高表達,并通過實時熒光定量逆轉(zhuǎn)錄PCR和免疫組織化學(xué)方法證實了CapG在伴淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移胃癌組織中的表達明顯高于不伴淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組[10-11]。此外,對脫離原發(fā)灶的腫瘤細胞進行CapG染色,發(fā)現(xiàn)其比靜止于原位的腫瘤細胞著色更強,故推測CapG可能促進胃癌細胞向深層組織浸潤,參與胃癌的浸潤和轉(zhuǎn)移。ICHIKAWA等[12]在對22例胃癌患者的手術(shù)切除標本進行蛋白質(zhì)組學(xué)研究時發(fā)現(xiàn),CapG的表達上調(diào)與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān),當利用RNA干擾技術(shù)使CapG表達下調(diào)后發(fā)現(xiàn)胃癌細胞的運動能力明顯降低。陳雅寧等[13]選取術(shù)中切除的胃癌組織進行免疫組織化學(xué),結(jié)果發(fā)現(xiàn)胃癌組織中的CapG陽性表達率(68.75%)高于癌旁組織(35.00%),在利用慢病毒在BGC-823細胞中沉默CapG后,發(fā)現(xiàn)細胞的遷移能力受到了較明顯的抑制。在體外實驗中,高翔等[11]建立了穩(wěn)定過表達CapG的胃癌細胞系A(chǔ)GS,通過細胞劃痕及Transwell小室實驗分析過表達CapG基因?qū)GS細胞遷移能力的影響,結(jié)果表明CapG過表達能促進胃癌細胞的遷移。本課題組既往報道了CapG表達與胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤分化程度、TNM分期有關(guān),CapG高表達患者的總體預(yù)后較CapG低表達差,且CapG對術(shù)前預(yù)測胃癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷價值較高(AUC=0.787,95%CI:0.685～0.869)[14]。

因此,CapG在胃癌的轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。此外,CapG在胃癌中的作用機制尚不明確,未來的研究方向應(yīng)該重點關(guān)注CapG在胃癌轉(zhuǎn)移中的作用機制及CapG影響胃癌患者預(yù)后的方式。

2 CapG與乳腺癌

乳腺癌是全球范圍內(nèi)常見的女性惡性腫瘤,在女性中發(fā)病率與病死率均居于第1位[10]。經(jīng)過手術(shù)切除,再輔助放療或化療后,仍然有約12%復(fù)發(fā)的風(fēng)險[15]。

腫瘤轉(zhuǎn)移涉及多個過程并受多個基因調(diào)控,這些基因的產(chǎn)物也可以作為特異性預(yù)后標志物。徐思光[16]在研究乳腺癌細胞肺轉(zhuǎn)移過程中的差異表達蛋白時,通過Western blot分析發(fā)現(xiàn)CapG在乳腺癌轉(zhuǎn)移的過程中呈現(xiàn)高水平表達。WESTBROOK等[17]對乳腺癌細胞肺轉(zhuǎn)移、骨轉(zhuǎn)移和非轉(zhuǎn)移變異的蛋白質(zhì)組進行比較,發(fā)現(xiàn)在乳腺癌轉(zhuǎn)移的過程中發(fā)生了CapG的高表達,認為CapG可以作為乳腺癌轉(zhuǎn)移的潛在生物標志物。

HUANG等[18]構(gòu)建了小鼠移植瘤模型來探討CapG在體內(nèi)促進乳腺癌轉(zhuǎn)移的機制,發(fā)現(xiàn)CapG可以抑制PRMT5與STR-1基因啟動子的結(jié)合,進而降低了PRMT5依賴的組蛋白H4R3的甲基化,從而上調(diào)STC-1基因的轉(zhuǎn)錄來促進乳腺癌的轉(zhuǎn)移,該研究認為CapG可作為乳腺癌患者術(shù)后OS的獨立預(yù)測因子。在紫杉醇化療治療乳腺癌過程中,CapG的高表達可激活PI3K/Akt通路進而增加乳腺癌對紫杉醇化療的耐藥性。當CapG與轉(zhuǎn)錄激活因子p300/CREB結(jié)合蛋白(CBP)的結(jié)合被抑制時,PI3KR1/p50的轉(zhuǎn)錄和PI3K/Akt通路被明顯抑制,從而提高紫杉醇治療乳腺癌的效果。因此,CapG水平的高低可以用來衡量紫杉醇治療乳腺癌的效果[19]。既往研究證實,過表達CapG將會提高乳腺腫瘤細胞的運動、侵襲和轉(zhuǎn)移能力。雖然在CapG中不存在核定位信號,但有研究證實在Ca2+和磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸[phosphatidylinositol(4,5)bisphosphate,PIP2]的調(diào)節(jié)下可促使CapG轉(zhuǎn)運進入細胞核,此外,核轉(zhuǎn)運受體蛋白importin-β被證明參與了CapG進入細胞核的過程[20]。GLASER等[21]利用亞細胞定位和快速實時熒光定量PCR也發(fā)現(xiàn)在細胞中CapG存在向細胞核擴散的特征。

CapG在細胞核中如何進一步發(fā)揮作用來促進腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移尚不清楚,其是否在細胞核中作為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子或影響轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的活性來調(diào)節(jié)下游基因的表達還需要更多的研究來證實。

3 CapG與前列腺癌

前列腺癌是常見的威脅男性健康的惡性腫瘤,在全球男性中發(fā)病率居于第2位,病死率居于第5位[10]。前列腺癌發(fā)生轉(zhuǎn)移之后患者的5年OS率僅約28%[22]。

木海琦[23]基于生物信息學(xué)方法高通量篩選與前列腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)的基因,并通過實時熒光定量逆轉(zhuǎn)錄PCR輔助驗證,最終確定CapG與前列腺癌轉(zhuǎn)移密切相關(guān),而對CapG與臨床指標相關(guān)性的分析中發(fā)現(xiàn),CapG的表達水平與患者的年齡及有無吸煙史無相關(guān)性。南存金等[24]利用免疫組織化學(xué)檢測了前列腺腫瘤標本與對照標本中CapG的表達情況,并通過Transwell實驗驗證了腫瘤細胞的遷移能力。其結(jié)果表明,前列腺癌組織中CapG表達的陽性率(55.6%)高于正常前列腺組織(16.7%)。

在CapG參與前列腺癌發(fā)生、發(fā)展的機制研究中,LI等[25]發(fā)現(xiàn)CapG在前列腺癌的診斷治療中可能是一個獨立的預(yù)后因素,且CapG可以通過調(diào)節(jié)含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(cysteinyl aspartate specific proteinase,caspase)-6/caspase-9/Bcl-2/p-Akt/Akt信號通路明顯影響細胞增殖和凋亡。相似的,木海琦[23]研究也揭示了CapG通過PI3K/Akt通路介導(dǎo)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化途徑實現(xiàn)促進前列腺癌細胞遷移和侵襲。在基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)的分析中發(fā)現(xiàn),在42%的原發(fā)性前列腺癌標本和100%的轉(zhuǎn)移性前列腺癌標本中均檢測到PI3K通路組分基因表達的改變[26]。

4 CapG與膀胱癌

膀胱癌是一種泌尿系統(tǒng)惡性腫瘤,在全球男性中發(fā)病率居于第3位,病死率居于第9位[10]。早期及時的診斷及綜合治療可以得到較好的結(jié)果,一旦腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移往往難以治愈且預(yù)后情況較差,相對5年OS率僅為15%[27]。

BAHRAMI等[28]采用二維凝膠電泳(two dimensional electrophoresis,2-DE)和液相色譜與串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用(liquid chromatography-tandem mass spectrometry,LC-MS/MS)分析膀胱癌腫瘤組織蛋白質(zhì)組的差異表達,結(jié)合實時熒光定量逆轉(zhuǎn)錄PCR和Western blot驗證,結(jié)果顯示在腫瘤組織中CapG mRNA及蛋白的表達水平明顯高于正常組織。Hippo信號通路具有高度保守性,調(diào)節(jié)細胞增殖、凋亡和組織更新,Hippo/Yes相關(guān)蛋白(YAP)通路通過“打開”“關(guān)閉”調(diào)控下游靶基因的表達,在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用[29-30]。

最近一項關(guān)于CapG與膀胱癌的研究表明,CapG在膀胱癌中表達上調(diào),與腫瘤的進展和不良預(yù)后相關(guān),體內(nèi)外實驗表明,CapG能促進膀胱癌發(fā)生、轉(zhuǎn)移和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化,免疫熒光染色發(fā)現(xiàn)CapG可能通過抑制Hippo通路導(dǎo)致YAP磷酸化減少而發(fā)生核易位促進膀胱癌的轉(zhuǎn)移[3]。目前就CapG如何作用于Hippo信號通路并引起該通路改變的分子機制暫不十分清楚,需要更深入的研究來證實。

5 CapG與結(jié)直腸癌

結(jié)直腸癌是常見的消化道腫瘤疾病,全球范圍內(nèi)結(jié)直腸癌的發(fā)病率與病死率均居于第3位,同時發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌的發(fā)病呈現(xiàn)年輕化的趨勢[10,31]。在診斷時約35%的患者已發(fā)生轉(zhuǎn)移,多達50%的非轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者最終也表現(xiàn)出轉(zhuǎn)移性疾病[32],因此,尋找特異性結(jié)直腸癌標志物來反映腫瘤的發(fā)生、發(fā)展情況顯得尤為重要。

TSAI等[20]利用免疫組織化學(xué)染色檢測結(jié)直腸癌組織和對照組織中CapG的表達水平,發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌組織中CapG表達水平明顯升高。進而在HCT116、HT29、SW1116、DLD-1這4種結(jié)直腸癌細胞系中利用實時熒光定量逆轉(zhuǎn)錄PCR和Western blot對CapG的表達進行檢測,同樣發(fā)現(xiàn)了CapG的高表達現(xiàn)象。WU等[33]通過免疫組織化學(xué)實驗發(fā)現(xiàn)在結(jié)直腸癌組織中CapG的表達高于非腫瘤細胞,利用RNA干擾技術(shù)抑制CapG的表達后,腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移活性受到抑制,以此推斷CapG與結(jié)直腸癌的發(fā)生及轉(zhuǎn)移擴散有關(guān)。王炳平[34]報道了在手術(shù)切除的結(jié)直腸癌組織中CapG的陽性表達率(76.92%)高于癌旁正常組織(26.37%),進一步的Transwell侵襲實驗中,CapG過表達的結(jié)直腸癌HCT116細胞穿過Transwell小室的數(shù)目多于空白組與對照組,表明CapG高表達的結(jié)直腸癌細胞具有較高的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。

YI等[35]研究發(fā)現(xiàn)了一種蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶NSD3,其表達水平下降會抑制結(jié)直腸癌的增殖和遷移。通過實驗手段在結(jié)直腸癌細胞中實現(xiàn)NSD3過表達后,信號調(diào)節(jié)激酶1/2信號通路得到了激活,同時CapG的表達也得到了增強。當細胞中存在針對CapG的siRNA時,腫瘤細胞的遷移能力有所下降,這些結(jié)果也印證了CapG的存在影響結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移。

除以上幾種腫瘤外,DE LIMA-SOUZA等[36]利用生物信息學(xué)技術(shù)整理了可用于唾液腺腫瘤診斷或衡量預(yù)后效果的蛋白標志物,基于CapG在已發(fā)生轉(zhuǎn)移的腫瘤組織中的高表達水平認為CapG有較好的協(xié)助診斷的價值。

6 CapG作為潛在靶點在腫瘤診斷和治療中的價值

近幾年越來越多的研究著眼于CapG在腫瘤診斷治療中的實際價值,逐步將其應(yīng)用于實際的診斷治療過程中。在子宮內(nèi)膜癌的診斷中,CapG結(jié)合β-catenin、核輸出蛋白-2(exportin-2)的檢測可使得診斷的特異度達到96%[37]。李姝等[38]研究發(fā)現(xiàn)與同源異型盒基因轉(zhuǎn)錄因子1(prospero-related homeobox 1,Prox-1)、酪氨酸激酶受體B(tyrosine kinase receptor B,TrkB)相比,在單獨檢測時CapG的靈敏度最高(95.16%)。此外,不少研究人員構(gòu)建了類似CapG抗體的納米體用于乳腺癌、胃癌的治療,該納米體在體內(nèi)可特異性地與CapG結(jié)合并抑制該蛋白發(fā)揮功能,其中CapG抗體的納米體可使乳腺癌肺轉(zhuǎn)移降低90%以上,這為抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移提供了新的方向[39-41]。PRESCHER等[42]研究表明CapG和RAVER1在發(fā)生氧化還原反應(yīng)之后會發(fā)生相互作用,而該復(fù)合物將有利于增強細胞與細胞外基質(zhì)的連接進而減弱細胞的運動能力。此外,該研究還證實CapG的GC282和C290位半胱氨酸被氧化或發(fā)生突變時會減少CapG的核易位,進而抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移,表明氧化還原敏感的CapG半胱氨酸可作為控制腫瘤轉(zhuǎn)移的新靶點。JIANG等[43]發(fā)現(xiàn)CapG可能參與了卵巢癌免疫抑制腫瘤微環(huán)境,產(chǎn)生一種“T細胞衰竭”現(xiàn)象的同時使腫瘤進一步惡化,這使得CapG可作為免疫治療的新靶點。

7 小 結(jié)

目前可以證實CapG的高表達與腫瘤轉(zhuǎn)移及不良預(yù)后有關(guān),但CapG如何作用于相關(guān)靶基因引起后續(xù)一系列信號通路變化的分子機制不明確。在今后的研究中,應(yīng)該重點關(guān)注CapG在腫瘤細胞中發(fā)揮作用的分子機制,并研究CapG作為腫瘤診斷、預(yù)后和治療靶點的價值,以便制備相應(yīng)的分子探針實現(xiàn)精準診斷或開發(fā)相應(yīng)的靶向藥物來阻斷其下游信號通路,抑制腫瘤細胞轉(zhuǎn)移,有效改善患者預(yù)后,從而為腫瘤治療開發(fā)新的途徑。