Axl及其配體蛋白生長停滯特異性基因6與腫瘤的相關(guān)性研究進展

張文靜 孫 琳 張 靜 吳靖芳

(河北北方學院基礎(chǔ)醫(yī)學院,河北 張家口 075000)

Axl及其配體蛋白生長停滯特異性基因6與腫瘤的相關(guān)性研究進展

張文靜 孫 琳 張 靜 吳靖芳

(河北北方學院基礎(chǔ)醫(yī)學院,河北 張家口 075000)

Axl;生長停滯特異性基因(Gas)6;腫瘤

腫瘤的發(fā)生是一個復(fù)雜的病理過程，涉及多個因素。其內(nèi)外因素及分子生物學基礎(chǔ)涉及多種癌基因和抑癌基因的異常表達。近些年來，Axl及其配體生長停滯特異性基因(Gas)6成為研究熱點之一。兩者在多種腫瘤中表達，對基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)起重要作用，并參與腫瘤細胞生長、凋亡、黏附能力改變等活動〔1〕。本文就Axl及其配體蛋白Gas6與腫瘤關(guān)系的研究現(xiàn)狀進行綜述。

1 Axl與Gas6的結(jié)構(gòu)特點

1.1 Axl 的結(jié)構(gòu)特點 Axl是受體酪氨酸激酶亞家族(TAM家族)中的一員，Axl基因是O′bryan等〔2〕在1991年通過一種致瘤性轉(zhuǎn)染途徑,在人類慢性髓性白血病(CML)患者的DNA中分離得到的。TAM家族由3個成員組成分，別是Tyro3、Axl和Mer，三者的分子結(jié)構(gòu)非常相似，并且在核苷酸序列上有29%～35%的同源性，Axl是大小約為140 000 D的跨膜分子，分別由 698個腺嘌呤、972個胞嘧啶、931個鳥嘌呤和 626 個胸腺嘧啶構(gòu)成，有20個外顯子，定位于19q13.1，全長42 185 kb,具有該家族特有的KwIAIES序列〔1〕。Axl與TAM家族其他成員分子結(jié)構(gòu)一致，均由胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)3個部分組成，胞外區(qū)接受外界信息為結(jié)合其配體Gas6的區(qū)域，是由2個纖維連接蛋白(FN)Ⅲ和2個免疫球蛋白(Ig) 樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)成;Axl 蛋白由 894 個氨基酸構(gòu)成，跨膜區(qū)為疏水α螺旋區(qū)的蛋白裂解位點對應(yīng) 438～451個氨基酸；胞內(nèi)區(qū)為酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域，能促進自身酪氨酸殘基的磷酸化而增強此酶的活性,再催化細胞內(nèi)各種底物蛋白磷酸化,激活胞內(nèi)蛋白激酶,從而將細胞內(nèi)信息傳遞到細胞外〔3〕。根據(jù)Axl分子結(jié)構(gòu)特點，研究推測其作用主要是參與分子黏附、識別及信號轉(zhuǎn)導過程，參與細胞生長、凋亡、細胞間黏附與轉(zhuǎn)移及調(diào)節(jié)炎癥因子釋放。

1.2 Gas6的結(jié)構(gòu)特點 Gas6最初是1996年由 Nagata等〔4〕從血清饑餓法培養(yǎng)的小鼠成纖維細胞系(NIH3T3細胞)中發(fā)現(xiàn)的，是維生素K依賴蛋白家族中的一員，結(jié)構(gòu)上的氨基酸序列與人血漿抗凝蛋白S(PS)具有46%相同序列，因其最早發(fā)現(xiàn)是在用血清饑餓法培養(yǎng)NIH3T3細胞使細胞處于生長停滯時高表達而得名，編碼為Gas6〔4〕。Gas6蛋白是由Gas6基因編碼的由 678個氨基酸組成、分子量為75 kD 的分泌型蛋白，其分子結(jié)構(gòu)包括與磷脂和膜蛋白結(jié)合的氨基末端、表皮生長因子樣(EGF)重復(fù)區(qū)和與亞家族成員TAM家族結(jié)合的一個C-末端的皮質(zhì)醇激素結(jié)合球蛋白(SHBG)樣的結(jié)構(gòu)區(qū)域，氨基末端是γ-羧基谷氨酸(Gla)區(qū)，含有11～12個g-羧基谷氨酸基，在維生素K存在的條件下，可以由γ-羧化酶修飾后形成Gla鹽，并能結(jié)合到細胞磷脂膜上；中間部分是4個EGF重復(fù)區(qū)，此區(qū)能與膜蛋白相互作用,依賴細胞外鈣離子的作用調(diào)節(jié)Gas6與其受體的結(jié)合過程；羧基端由兩個層黏連蛋白球狀區(qū)組成可誘導受體磷酸化，從而激發(fā)一系列下游信號轉(zhuǎn)導過程〔5〕。

2 Axl、Gas6與腫瘤細胞的凋亡

Gas6/Axl具有抗細胞凋亡作用。Sawabu等〔6〕發(fā)現(xiàn)在胃癌細胞系體外研究中Gas6/Axl能通過磷酯酰肌醇-3-激酶(PI3-K)/絲氨酸/蘇氨酸激酶(Akt)途徑抑制胃癌細胞凋亡使其迅速生長。Goruppi等〔7〕發(fā)現(xiàn)Gas6可以抑制在血清饑餓狀態(tài)下小鼠NIH3T3細胞凋亡,在NIH3T3細胞高表達Axl時細胞外直接給予少量Gas6干預(yù)能使該細胞早期進入細胞分裂周期，Axl表達過量時其配體Gas6具有分裂原活性，在一般情況下，Gas6可促進細胞存活，抑制細胞凋亡。Demarchi等〔8〕利用小鼠NIH3T3細胞作為模型研究得知Gas6/Axl能抑制細胞凋亡，促進細胞存活，此研究結(jié)果不僅證實了凋亡這一點，而且發(fā)現(xiàn)Gas6/Axl抑制細胞凋亡的作用是需要通過轉(zhuǎn)錄因子(NF)-JB的活化來實現(xiàn)。Hutchison等〔9〕在生長板軟骨細胞(ATDC5)的研究中發(fā)現(xiàn)，Gas6能使其配體Axl發(fā)生結(jié)構(gòu)變化刺激其活性，從而促進孤立的ATDC5增殖或分化、減少細胞凋亡，可見Gas6對Axl的影響在ATDC5生長和凋亡的控制中發(fā)揮重要作用。Shankar等〔10〕關(guān)于少突膠質(zhì)細胞的研究中，利用重組人類Gas6處理少突膠質(zhì)細胞后可以通過Axl和PI3-Akt信號途徑來保護細胞生長因子的被提取和阻止腫瘤壞死因子(TNF)α介導的細胞凋亡。在子宮內(nèi)膜癌及卵巢子宮內(nèi)膜異位癥的研究中發(fā)現(xiàn)在子宮內(nèi)膜癌組織中Gas6和Axl的表達量明顯高于正常子宮內(nèi)膜，并且內(nèi)膜癌中細胞凋亡數(shù)量明顯低于正常內(nèi)膜組織，Sun等〔11〕推測 Gas6/Axl 信號轉(zhuǎn)導的異常激活可能與其抑制癌細胞凋亡有關(guān)。

3 Axl、Gas6與腫瘤形成的關(guān)系

Holland等〔12〕利用人類乳腺癌細胞(MDA-MB-231)異種移植的模型，采取微小RNA干擾技術(shù)處理細胞使腫瘤細胞中Axl表達降低，結(jié)果抑制腫瘤生長，證實Axl 是內(nèi)皮細胞增殖和遷移及血管形成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)者。Linger等〔13〕利用MDA-MB-231異種移植模型研究Axl與腫瘤細胞發(fā)生的關(guān)系，證明Axl表達量升高或降低與生物體內(nèi)實體腫瘤生長快慢密切相關(guān)。Vajkoczy等〔14〕在人腦膠質(zhì)瘤細胞系的研究中發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)人神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞系中Axl均處于高表達和異常活化狀態(tài)，并且進一步發(fā)現(xiàn)Axl的高表達水平與神經(jīng)膠質(zhì)細胞瘤的惡性程度呈正比，選取其中SF126細胞系分別用顯性負效應(yīng)突變體和人野生型Axl進行技術(shù)干預(yù)，結(jié)果表明用前者處理過的細胞系腫瘤生長緩慢，生長速度受到抑制，而后者生長旺盛，可見Axl與腫瘤生長密切相關(guān)。Sainaghi等〔15〕在前列腺癌細胞系及原發(fā)性前列腺癌研究中發(fā)現(xiàn)，Axl、Gas6均有表達，并且進一步證實了Gas6/Axl相互作用在未分化的轉(zhuǎn)移性前列腺癌細胞中能促進其有絲分裂的活性，并與Axl的表達呈正相關(guān)。兩者相互作用可以誘導Akt和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)磷酸化，MAPK磷酸化對細胞生長是必要的。惡性腫瘤細胞會引導腫瘤浸潤的白細胞產(chǎn)生Gas6，增強Axl與Gas6 的相互作用從而促進腫瘤生長〔16〕。

4 Axl、Gas6與腫瘤轉(zhuǎn)移及侵襲的關(guān)系

腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移包括癌細胞從原發(fā)腫瘤上分離脫落、與細胞基質(zhì)黏附、癌細胞的運動、鉆入并穿過血管壁、血液中的運行、逃逸到外臟器組織中著床、增殖形成轉(zhuǎn)移灶等步驟，細胞轉(zhuǎn)移是一個需要多種因素進行調(diào)節(jié)的基本細胞學行為。Mccloskey等〔17〕應(yīng)用小鼠骨髓細胞系(32D)進行了Gas6/Axl與細胞黏附能力關(guān)系的相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)32D-Axl細胞經(jīng)Gas6處理14 h后出現(xiàn)聚集，40 h后出現(xiàn)32D-Axl細胞密集成團的現(xiàn)象，在細胞外培養(yǎng)條件中預(yù)先加入可溶性Axl，發(fā)現(xiàn)細胞膜外的部分細胞聚集受到抑制，且聚集過程與Axl激酶活性無相關(guān)性，證明這種聚集是Axl和Gas6的嗜異種相互作用介導的，Gas6結(jié)構(gòu)中的氨基末端區(qū)和EGF區(qū)在聚集作用中是必不可少的，研究認為Gas6/Axl相互作用在多數(shù)情況下刺激細胞分裂活性不是主要作用，在組織器官發(fā)育和造血過程中識別黏附作用才是Gas6/Axl最主要的作用，腫瘤性血管生成是腫瘤細胞生長和惡性轉(zhuǎn)化的重要因素；Hasanbasic等〔18〕研究發(fā)現(xiàn)Gas6/Axl亦可通過活化NF-κB途徑，增加B淋巴細胞瘤(Bcl)-2的表達使半胱氨酸蛋白酶(Caspase)3的表達減少從而促進腫瘤新生血管生成，在增強腫瘤的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移的過程中起到很大作用；因此可知，Gas6/Axl參與的促進內(nèi)皮細胞生長和腫瘤新生血管形成在腫瘤轉(zhuǎn)移、侵襲中起著非常重要作用。Zhang等〔19〕研究發(fā)現(xiàn)具有高侵襲能力的乳腺癌MDA-MB-157細胞系中Axl的蛋白表達量明顯高于侵襲力弱的乳腺癌細胞系(MCF-7)，進一步研究發(fā)現(xiàn)侵襲能力低的乳腺癌細胞系 MCF-7當野生型Axl表達量增高時，該細胞的侵襲、浸潤能力提高。Shieh等〔20〕在肺腺癌細胞系的 Axl的表達與腫瘤關(guān)系的研究中亦得出類似結(jié)果，在具有高侵襲能力的癌細胞系HT1197中Axl表達明顯高于低侵襲能力的，進一步利用siRNA干擾的方法得知：若低侵襲力癌細胞系中Axl 表達量增加時，細胞的侵襲力會增強；相反高侵襲力癌細胞系中 Axl 表達量降低時，細胞侵襲力會變?nèi)?。實驗結(jié)果提示 Axl 表達量的高低與腫瘤侵襲能力的強弱密切相關(guān)。Gas6可以誘導人和鼠的血管平滑肌細胞(VSMCs)直接發(fā)生遷徙，研究表明在高表達Axl的VSMCs中，細胞對Gas6誘導的化學趨化作用的敏感性能提高2～5倍，即細胞的遷移能力會提高，但如果表達Axl激酶突變能減弱其對Gas6誘導的遷移的敏感性，使細胞的遷移能力減弱50%，表明Axl的表達及Gas6的趨化能力與VSMCs遷徙有關(guān)〔21，22〕。

5 Axl、Gas6介導的相關(guān)信號通路作用機制

5.1 Axl與Gas6相關(guān)通路 1)PI3K/Akt信號通路。Gas6蛋白與TAM受體反應(yīng)刺激TAM 受體后，TAM 受體細胞內(nèi)部分發(fā)生磷酸化，從而使PI3K信號激活，p85作為PI3K的亞基可與 TAM 受體自身磷酸化部位直接發(fā)生結(jié)合，從而引發(fā)下游 Akt和NF-κB磷酸化與激活，發(fā)揮抗凋亡作用，最終促進細胞生長保持存活〔23〕。該通路的激活在癌細胞的凋亡過程中發(fā)揮著重要作用，與以下機制有關(guān):①通過對Caspase-3及Caspase-9的調(diào)節(jié)，使兩者的表達量降低從而抑制Caspase的促凋亡作用，增強Bcl-2家族成員的活性使細胞促進生長〔24〕；②通過活化NF-κB信號通路而抑制細胞凋亡〔25〕。2)NF-κB信號通路。NF-κB家族由P50，P52，REL，REL-A和REL-B組成，這些蛋白質(zhì)二聚化后形成有功能的NF-κB。NF-κB在基因轉(zhuǎn)錄過程中起重要作用，它能與許多蛋白質(zhì)的增強子和基因啟動子部位κB序列結(jié)合，使蛋白表達增加。最基本的NF-κB信號通路包括受體和受體近端銜接蛋白、IκB激酶復(fù)合物、IκB蛋白和NF-κB二聚體。在NF-κB經(jīng)典通路中，IκB蛋白降解使NF-κB二聚體得到釋放。NF-κB所導致的生長阻滯和DNA損傷基因(GADD45)α和γ聯(lián)合表達下調(diào)，是很多腫瘤細胞凋亡被抑制的關(guān)鍵步驟，NF-κB還可以上調(diào)細胞周期蛋白(CCN)D1等基因的表達促使細胞生長；NF-κB在細胞因子誘導的基因表達中起關(guān)鍵調(diào)控作用，活化的NF-κB能夠誘導細胞黏附分子、生長因子、病毒瘤基因、免疫受體及轉(zhuǎn)錄、生長調(diào)控因子等多種物質(zhì)異常表達，因此參與了腫瘤免疫反應(yīng)、細胞凋亡、炎癥反應(yīng)等多種疾病的發(fā)生、發(fā)展過程，對腫瘤轉(zhuǎn)移有明顯促進作用〔26，27〕。在人臍靜脈及平滑肌細胞的研究中發(fā)現(xiàn)，Gas6/Axl可以通過NF-κB磷酸化、Bcl-2表達的上調(diào)及Caspase-3活化的減少來保護細胞、逃逸凋亡〔28〕。

5.2 其他途徑 Tai等〔29〕發(fā)現(xiàn)當癌細胞內(nèi)Axl過表達的同時基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-9高表達，從而癌細胞的基底膜和細胞外基質(zhì)被分解增強了腫瘤的浸潤和遷移。更重要的是實驗證實當把Axl與配體相結(jié)合的部位進行變異使其不能與配體相結(jié)合時，并不能減少Axl對MMP-9的促表達，說明Axl對MMP-9的影響是獨立于Gas6存在的，可見Axl本身或通過其他途徑亦能對腫瘤的侵襲、遷移產(chǎn)生影響。

綜上，Axl、Gas6參與多種細胞活動與腫瘤細胞生長、侵襲及轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中扮演重要角色，為腫瘤的預(yù)防與治療提供了新的線索，兩者可以作為腫瘤治療的潛在靶點。但其具體的相關(guān)分子機制還需進一步的研究。

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〔2016-03-29修回〕

(編輯 苑云杰/王一涵)

河北省衛(wèi)生廳醫(yī)學研究課題(No.20130035)；河北省衛(wèi)計委醫(yī)學科學研究課題(No.20170860)；河北省重大醫(yī)學科研課題(No.ZD2013052)；河北省教育廳青年基金(No.QN2015204)；河北北方學院重大項目(No.ZD20130015)；河北北方學院青年基金項目(No.Q2014020)

吳靖芳(1968-),女,教授,碩士生導師,主要從事神經(jīng)內(nèi)分泌研究。

張文靜(1980-),女,碩士,實驗師,主要從事神經(jīng)內(nèi)分泌研究。

R730

A

1005-9202(2017)13-3360-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.13.110