上皮膜蛋白1的研究進(jìn)展

王妍亭，韓 娟，劉進(jìn)衡綜述，顏 浩審校

0 引 言

上皮膜蛋白1(epithelial membrane protein 1，EMP1)基因最早于1995年由瑞士學(xué)者Taylor等[1]從胎鼠腸cDNA文庫(kù)中克隆出并命名的。因其參與涉及細(xì)胞周期調(diào)控、腫瘤發(fā)生發(fā)展等多種細(xì)胞間信號(hào)傳導(dǎo)通路，并在鱗狀上皮分化過(guò)程中高度上調(diào)，故又稱為腫瘤相關(guān)性膜蛋白(tumor-associated membrane protein, TMP)、進(jìn)展相關(guān)性膜蛋白PAP、鱗狀上皮細(xì)胞分化標(biāo)記物CL-20和B4B[2]。EMP1屬于以外周髓鞘蛋白-22(peripheral myelin protein-22，PMP-22)結(jié)構(gòu)為代表的PMP-22家族，該家族包含EMP1、EMP2、EMP3、PMP-22、晶狀體纖維細(xì)胞蛋白、腦細(xì)胞膜蛋白、PERP在內(nèi)至少7例成員。這些成員基因結(jié)構(gòu)相對(duì)保守，且具有相似的功能[3]。有關(guān)PMP-22的結(jié)構(gòu)及功能的研究最為透徹，它主要分布于周圍神經(jīng)鞘膜，對(duì)施萬(wàn)細(xì)胞的增殖和分化起重要的調(diào)節(jié)作用[1]。編碼該蛋白的基因發(fā)生突變后會(huì)導(dǎo)致一系列神經(jīng)系統(tǒng)疾病，包括腓骨肌萎縮癥、遺傳性壓力易感周圍神經(jīng)病、Dejerine-Sottas綜合征等[1]。近年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室以PMP-22為原型，克隆出其他家族成員。其中，EMP-1逐漸受到重視。許多研究發(fā)現(xiàn)，在不同的細(xì)胞周期，EMP-1的表達(dá)不同，提示它可能類似于PMP-22，在細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、分化、凋亡中起重要的調(diào)節(jié)功能，參與疾病的發(fā)生發(fā)展?，F(xiàn)就有關(guān)EMP1的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 EMP1的結(jié)構(gòu)

EMP1染色體定位于12p12.3，其mRNA相對(duì)分子質(zhì)量為2760，編碼約160個(gè)氨基酸組成的4跨膜糖蛋白，以及一個(gè)N-豆蔻?；瘏^(qū)，一個(gè)酪蛋白激酶2磷酸化區(qū)，一個(gè)N-糖基化區(qū)[4-5]。位于細(xì)胞膜內(nèi)的4跨膜結(jié)構(gòu)高度保守，在人、鼠、兔中該結(jié)構(gòu)有76%的氨基酸序列一致[4]。但是真正發(fā)揮作用的是EMP1跨膜結(jié)構(gòu)外的功能區(qū)。豆蔻?；遣煌[瘤細(xì)胞膜靶向信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵，它的功能是通過(guò)N-豆蔻?；瘏^(qū)催化完成的[6]。在結(jié)直腸、膽囊、口腔及腦部的腫瘤中，都可以檢測(cè)到N-豆蔻酰基化[6]。酪蛋白激酶2參與維持細(xì)胞的多項(xiàng)功能，在人類許多腫瘤中都發(fā)現(xiàn)，酪蛋白激酶2活性增高，提示酪蛋白激酶2磷酸化區(qū)可能與細(xì)胞的生長(zhǎng)及抗凋亡相關(guān)[5]。此外，EMP1還有一個(gè)N-糖基化區(qū)，通過(guò)其內(nèi)的人自然殺傷細(xì)胞抗原-1決定簇糖鏈，參與細(xì)胞黏附、細(xì)胞間、細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)的相互作用[7]。

2 EMP1在不同組織中的表達(dá)

EMP1可以在人體多種上皮組織中檢測(cè)出，例如消化道管腔、皮膚、肺、腦[5]。在鱗狀上皮細(xì)胞分布的組織(食管、皮膚等)中，EMP1檢出較多[7]。即使在同一器官，EMP1的表達(dá)亦不同，比如在胃中，胃底表達(dá)較高，而胃體、幽門相對(duì)較低[7]。推測(cè)這種EMP1的表達(dá)差異可能取決于細(xì)胞類型的不同或是細(xì)胞生長(zhǎng)分化快慢的差異。如果EMP1的表達(dá)量發(fā)生改變，則往往提示一些病理狀態(tài)，比如：息肉、腫瘤等。

3 EMP1在細(xì)胞分化與生長(zhǎng)中的作用

3.1EMP1與細(xì)胞分化前文已經(jīng)提到，即使在同一器官不同部位，EMP1的表達(dá)水平也不同，深究其原因可能與同一器官不同部位細(xì)胞分化的水平及速度不同有關(guān)。Taylor等[1]發(fā)現(xiàn)，在胃腺體中，干細(xì)胞分化集中的峽/頸部EMP1檢測(cè)濃聚，而越成熟的基底區(qū)，EMP1表達(dá)越低。Marvin等[7]的研究也顯示，在細(xì)胞未分化的基底區(qū)，EMP1的表達(dá)極低，而在基底區(qū)以上，伴隨著細(xì)胞分化，EMP1表達(dá)增加。在多種正在分化的未成熟的細(xì)胞中，比如：胚胎干細(xì)胞，肝干細(xì)胞，免疫前B細(xì)胞和神經(jīng)母細(xì)胞，EMP1增高，但是在終分化后，EMP1表達(dá)抑制[8]。在體外培養(yǎng)的兔支氣管上皮誘導(dǎo)鱗狀上皮分化過(guò)程中，EMP1的mRNA 及蛋白表達(dá)增加[7]。RNA印記及原位雜交分析也發(fā)現(xiàn)，鱗狀上皮組織中，EMP1的mRNA表達(dá)最高[7]。通過(guò)維甲酸或維甲酸類似物抑制鱗狀上皮分化，能夠抑制EMP1的表達(dá)[7，9]。這些研究都提示，EMP1 在分化這一過(guò)程中表達(dá)升高，而在未分化或已分化成熟的細(xì)胞中低表達(dá)，其中在鱗狀細(xì)胞的分化過(guò)程中，尤為明顯。

3.2EMP1與細(xì)胞生長(zhǎng)關(guān)于EMP1在細(xì)胞生長(zhǎng)中的調(diào)控機(jī)制知之甚少且存在著分歧，部分研究認(rèn)為過(guò)表達(dá)的EMP1抑制細(xì)胞生長(zhǎng)。Ruegg等[10]的研究顯示EMP1的瞬時(shí)表達(dá)即可抑制50%的細(xì)胞生長(zhǎng)，因此研究者利用EMP1這個(gè)特性，抑制了未成熟的B淋巴細(xì)胞向前B細(xì)胞轉(zhuǎn)化，這也為將來(lái)治療一些免疫系統(tǒng)或是血液系統(tǒng)疾病提供可能。Wang等[11]將EMP1轉(zhuǎn)染至食管癌細(xì)胞 EC9706后，發(fā)現(xiàn)EMP1能在細(xì)胞中恒定表達(dá)，并且抑制食管癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，使其腫瘤細(xì)胞停留在細(xì)胞周期S期，或是使G1期延長(zhǎng)。cDNA微陣分析顯示，EMP1可能在細(xì)胞生長(zhǎng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞黏附環(huán)節(jié)中對(duì)細(xì)胞周期進(jìn)行調(diào)節(jié)[11]。即伴隨著細(xì)胞生長(zhǎng)分化，EMP1表達(dá)上調(diào)，而高表達(dá)的EMP1反過(guò)來(lái)抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)分化，阻止了細(xì)胞的過(guò)度生長(zhǎng)。但是另有研究卻認(rèn)為，EMP1基因?yàn)椤敖?jīng)典”原癌基因c-myc的相關(guān)基因，發(fā)揮著促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的作用[12]。在生長(zhǎng)活躍的胚胎干細(xì)胞中，EMP1伴隨著c-myc高度表達(dá)，待胚胎逐漸分化成熟后，EMP1又伴隨其表達(dá)下降[10]。目前有關(guān)EMP1在細(xì)胞生長(zhǎng)及凋亡中的作用機(jī)制尚不明確，但是值得肯定的是EMP1主要是通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞間以及細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間信號(hào)傳導(dǎo)而發(fā)揮的作用。

4 EMP1在腫瘤中的作用

4.1EMP1與腫瘤生長(zhǎng)、分化及轉(zhuǎn)移的關(guān)系正如EMP1在細(xì)胞生長(zhǎng)中的調(diào)控效應(yīng)存在分歧一樣，EMP1在腫瘤生長(zhǎng)中的表達(dá)也不盡相同。Sun等[13-16]發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌、結(jié)腸癌、鼻咽癌、前列腺癌組織中，EMP1蛋白表達(dá)均明顯較相對(duì)應(yīng)的正常組織低，低水平的EMP1不僅與較差的五年生存率相關(guān)，而且還與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、臨床分期、組織學(xué)分期相關(guān)。國(guó)內(nèi)外其他學(xué)者的研究，涉及卵巢漿液性腫瘤、胃癌、鼻咽癌、舌鱗狀細(xì)胞癌等，也發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤組織EMP1濃度較良性對(duì)照低[17-20]。在體外實(shí)驗(yàn)中，觀察轉(zhuǎn)染EMP1的CNE2鼻咽癌細(xì)胞較未轉(zhuǎn)染EMP1者，有較高的細(xì)胞凋亡率，且遷移能力及侵襲性都顯著降低，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)[15]。在SW-480結(jié)腸癌細(xì)胞、MCF-7乳腺癌細(xì)胞中進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，也得出相同的結(jié)果，認(rèn)為低表達(dá)的EMP1與惡性生物學(xué)行為相關(guān)[13-14]。這也進(jìn)一步說(shuō)明EMP1與細(xì)胞分化相關(guān)。由于腫瘤細(xì)胞的特征是去分化，因而細(xì)胞中EMP1較正常組織低，并且腫瘤細(xì)胞分化程度越低，惡性程度越高，EMP1含量也越低。

但是也有一些研究結(jié)果有悖于這個(gè)理論，Lai等[21]研究顯示，非小細(xì)胞肺癌中EMP1濃度較良性對(duì)照高，構(gòu)建重組腺病毒過(guò)度表達(dá)EMP-1再感染PC9細(xì)胞移植于裸鼠，可以觀察到移植瘤的生長(zhǎng)。其機(jī)理為EMP1的升高激活PI3K/AKT通路導(dǎo)致非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生和發(fā)展[21]。張海濤等[22]的研究顯示在人腦膠質(zhì)瘤中，EMP1表達(dá)增高，且腫瘤分級(jí)較高組(WHOⅢ一Ⅳ級(jí))的EMP1較低級(jí)別組(I一Ⅱ級(jí))更高，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。它的理論基礎(chǔ)是，EMPl基因是c-myc相關(guān)基因，c-myc在影響腫瘤形成過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致EMPl的表達(dá)升高[22]?？梢钥闯觯珽MP1在一些類型的腫瘤中表達(dá)增高，在另一些類型的腫瘤中表達(dá)降低，這種差異可能與腫瘤本身起源組織的不同有關(guān)，也可能受腫瘤細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境差異的影響，甚至與實(shí)驗(yàn)誤差有關(guān)，因此需要我們開展更多的實(shí)驗(yàn)去進(jìn)一步了解EMP1在腫瘤中的表達(dá)。以期發(fā)現(xiàn)新的腫瘤預(yù)后指標(biāo)，指導(dǎo)臨床工作。

4.2EMP1與腫瘤信號(hào)通路目前，有關(guān)EMP1介導(dǎo)的生物信號(hào)通路的研究非常少。最早是由Jain等[23]研究推測(cè)EMP1表達(dá)可能涉及EGFR信號(hào)通路，與肺癌吉非替尼耐藥相關(guān)。隨后，Ramnarain等[24]也發(fā)現(xiàn)，突變后的EGFR導(dǎo)致包括EMP1在內(nèi)的一系列下游信號(hào)的激活，使得發(fā)生突變者較野生型更容易發(fā)生膠質(zhì)母細(xì)胞瘤。近年來(lái)，Durgan等[25]的研究認(rèn)為EMP1作為支氣管上皮細(xì)胞Ras/MAPK通路中重要的轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)，參與細(xì)胞間的緊密連接，在氣管形態(tài)形成中發(fā)揮著重要的作用，它的缺失可能與肺部腫瘤相關(guān)。Lai等[21]認(rèn)為EMP1是通過(guò)激活PI3K/AKT通路導(dǎo)致非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生和發(fā)展?，F(xiàn)有的結(jié)論更傾向于EMP1與EGFR信號(hào)通路相關(guān)，但也可能涉及多種其他通路，甚至不同類型的腫瘤，EMP1相關(guān)的信號(hào)通路不同，因此導(dǎo)致了各種類型的腫瘤組織中，EMP1的表達(dá)情況不同。

4.3EMP1與腫瘤耐藥在腫瘤的耐藥方面，Jain等[23]首先發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是在誘導(dǎo)吉非替尼耐藥的小鼠中，還是在吉非替尼耐藥的肺癌患者中，EMP1的表達(dá)都與發(fā)生耐藥相關(guān)，提示這個(gè)分子可能與EGFR信號(hào)通路相關(guān)，EMP1可以作為肺癌患者吉非替尼耐藥的生物學(xué)標(biāo)記。胃腸道間質(zhì)瘤發(fā)生伊馬替尼耐藥的機(jī)制也涉及EGFR通路中EGFR受體基因突變。Lai等【21】以Jain的研究結(jié)論為基礎(chǔ)，研究耐伊馬替尼的胃腸道間質(zhì)瘤患者以及構(gòu)建的耐藥移植瘤小鼠，也發(fā)現(xiàn)耐藥組EMP1水平明顯高于對(duì)照組。Ari?s等[26]也相繼發(fā)現(xiàn)，對(duì)潑尼松龍耐藥的白血病細(xì)胞EMP1的mRNA及蛋白表達(dá)水平增高。這些不同部位的腫瘤，發(fā)生耐藥后EMP1呈一致性的表達(dá)增高，提示這些腫瘤的耐藥機(jī)制可能涉及與EMP1相關(guān)的同一通路，因此EMP1有望作為腫瘤耐藥的監(jiān)測(cè)指標(biāo)運(yùn)用于臨床。

5 展 望

隨著基因組學(xué)，功能基因組學(xué)的飛速發(fā)展，精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)不但引領(lǐng)臨床醫(yī)師從分子生物學(xué)本質(zhì)思考疾病并實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確診斷，同時(shí)也要求臨床工作者運(yùn)用患者的遺傳信息去尋求最佳的治療靶點(diǎn)從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療[27]。因而大量已知序列但是功能未知的基因涌現(xiàn)出來(lái)。盡管上世紀(jì)EMP1已被多個(gè)實(shí)驗(yàn)室成功克隆，但是它在細(xì)胞生長(zhǎng)、分化和凋亡中的作用，以及它與腫瘤的相關(guān)性尚存在疑點(diǎn)。它的家族成員代表PMP-22已證實(shí)和多種遺傳性神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)，作為這個(gè)家族的其他成員，EMP1的臨床應(yīng)用前景毋庸置疑，現(xiàn)有的研究提出，EMP1可望作為腫瘤耐藥的生物學(xué)標(biāo)記使用，并且它在在判斷腫瘤的良惡性，評(píng)估腫瘤的預(yù)后中都有一定的參考意義。因而需要我們對(duì)EMP1進(jìn)行更深入的實(shí)驗(yàn)與研究，以期今后能夠應(yīng)用及服務(wù)于臨床。

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