MAPRs家族蛋白在腫瘤中的研究進(jìn)展

李冬雪 魏鳳香

(1珠海市第五人民醫(yī)院檢驗(yàn)科臨床基因診斷PCR實(shí)驗(yàn)，廣東 珠海 519000；2龍崗區(qū)婦幼保健院遺傳實(shí)驗(yàn)室)

腫瘤的發(fā)生是由環(huán)境因素和遺傳因素共同作用的結(jié)果，癌細(xì)胞是抑癌基因激活和(或)致癌基因突變引起的生長調(diào)控失衡所致〔1〕。研究發(fā)現(xiàn)，膜相關(guān)孕酮受體家族蛋白(MAPRs)家族包括四個(gè)成員即孕酮受體膜組分蛋白(PGRMC)1、 PGRMC2、神經(jīng)營養(yǎng)因子蛋白(Neudesin)和細(xì)胞色素B5結(jié)構(gòu)域蛋白(CYB5D)2，是一類進(jìn)化保守的膜受體蛋白，在細(xì)胞骨架重排、細(xì)胞增殖、細(xì)胞存活、細(xì)胞凋亡及化療藥物敏感性等方面發(fā)揮重要作用，進(jìn)而在不同腫瘤中發(fā)揮著促進(jìn)或抑制作用。本文首先從MAPR家族蛋白結(jié)構(gòu)與分布及生物學(xué)特性等方面簡要綜述最新研究進(jìn)展，進(jìn)而重點(diǎn)闡述在腫瘤發(fā)生中的影響。

1 PGRMC1

1.1結(jié)構(gòu)與分布 PGRMC1(也稱為IZA，sigma-2受體，Dap1)是一個(gè)27 kD、由195個(gè)氨基酸組成的膜結(jié)合蛋白，含有短管腔肽，單個(gè)N末端跨膜結(jié)構(gòu)域和C末端細(xì)胞色素b5相關(guān)的血紅素結(jié)合結(jié)構(gòu)域，具有酪氨酸、絲氨酸磷酸化位點(diǎn)〔2〕。它最初是從豬肝中分離出來，隨后將同源基因克隆到人、小鼠和大鼠中。PGRMC1在人類的肝臟和腎臟中高度表達(dá)，在腦，肺，心臟，骨骼肌中表達(dá)較低。在嚙齒動(dòng)物中，PGRMC1主要存在于肝，肺，腎和腦〔3〕。

1.2生理功能 PGRMC1最初被鑒定為黃體酮的特定受體。然而，最新研究表明PGRMC1發(fā)揮生物學(xué)活性是其結(jié)合血紅素而非黃體酮〔4〕。PGRMC1蛋白以兩種方式調(diào)節(jié)膽固醇的合成，一方面結(jié)合并激活甾醇14α-去甲基化酶(CYP51)來催化膽固醇合成，另一方面它還與膽固醇合成調(diào)節(jié)劑相互作用。已有研究表明在人胚胎腎細(xì)胞中敲除PGRMC1蛋白后膽固醇的合成部分終止〔2〕。此外，PGRMC1與細(xì)胞色素P450蛋白如CYP21A2，CYP21，CYP7A1和CYP3A4相互作用并改變這些蛋白質(zhì)的活性，參與激素、脂質(zhì)和藥物代謝〔5〕。 PGRMC1通過調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)基因B淋巴細(xì)胞瘤-2基因(Bcl-2)、促細(xì)胞凋亡基因(Bax)的表達(dá)來參與細(xì)胞凋亡〔6〕。類似地PGRMC1參與牛顆粒細(xì)胞有絲分裂和卵母細(xì)胞減數(shù)分裂的晚期事件，與女性卵泡發(fā)育不全有關(guān)〔7〕。除了上述生理功能外，PGRMC1是胰腺中胰高血糖素樣肽(GLP)-1受體復(fù)合物的功能部分〔3〕，胰高血糖素(GLG-1)誘導(dǎo)的胰島素分泌通過PGRMC1的過表達(dá)而增強(qiáng)，并且通過抑制PGRMC1而降低。因此推測PGRMC1也是治療肥胖和2型糖尿病的靶標(biāo)。

1.3PGRMC1蛋白表達(dá)與腫瘤的關(guān)聯(lián) 據(jù)報(bào)道，PGRMC1在甲狀腺癌、肺癌、卵巢癌、子宮頸癌等多種腫瘤中表達(dá)上調(diào)〔8～10〕。在腎癌中，PGRMC1表達(dá)水平與腫瘤惡性程度和總體存活率相關(guān)〔11〕。在肺癌中，表皮生長因子受體(EGFR)-PGRMC1復(fù)合物通過激活基質(zhì)金屬蛋白酶來促進(jìn)細(xì)胞侵襲。在卵巢癌中，PGRMC1表達(dá)顯著上調(diào)，在金絲桃苷調(diào)節(jié)下促進(jìn)細(xì)胞自噬和凋亡〔12〕。在乳腺癌中，PGRMC1能激活細(xì)胞周期蛋白D1靶基因，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞增殖〔13〕。另外，PGRMC1蛋白表達(dá)水平與腫瘤中常見預(yù)后因子如直徑、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、患者復(fù)發(fā)率、遠(yuǎn)期生存情況存在關(guān)聯(lián)，且與乳腺癌患者年齡呈負(fù)相關(guān)〔14〕。有研究〔15，16〕還分析了PGRMC1在三陰乳腺癌組織中的表達(dá)情況，PGRMC1在三陰乳腺癌中的表達(dá)率為55.6%，且與腫瘤轉(zhuǎn)移、臨床分期及腫瘤分子增殖標(biāo)記物Ki-67的表達(dá)呈正相關(guān)，進(jìn)一步說明PGRMC1有望成為評(píng)估乳腺癌患者預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測因子。另外，PGRMC1還可減輕三陰性乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231〔17〕和卵巢癌細(xì)胞HO-8910〔18〕中順鉑誘導(dǎo)的死亡及結(jié)腸癌HCT116細(xì)胞中厄洛替尼和多柔比星引起的死亡〔19〕。

2 PGRMC2

2.1結(jié)構(gòu)與分布 PGRMC2位于4號(hào)染色體上，而PGRMC1位于X染色體上。PGRMC2在多種組織中表達(dá)，特別是在胎盤中高表達(dá)。PGRMC2具有與PGRMC1相似的結(jié)構(gòu)域，但N-末端和跨膜結(jié)構(gòu)域上存在差異。在卵巢癌SKOV-3中細(xì)胞PGRMC2主要定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。在獼猴的子宮內(nèi)膜中，PGRMC2定位于基底腺的上皮細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中。在患有子宮內(nèi)膜異位癥的獼猴中，PGRMC2的定位改變?yōu)榛咨掀ぜ?xì)胞的核膜，核仁內(nèi)和細(xì)胞質(zhì)顆粒體內(nèi)〔19〕。PGRMC2的這種差異分布可能暗示PGRMC2參與子宮內(nèi)膜異位癥發(fā)生，但需要進(jìn)一步的研究來揭示PGRMC2發(fā)揮的具體功能。

2.2PGRMC2的功能 實(shí)際上對(duì)PGRMC2的功能知之甚少，但最近研究表明PGRMC2含有泛素化位點(diǎn)〔20〕。研究最廣泛的泛素化作用對(duì)蛋白質(zhì)的翻譯后修飾，其在DNA損傷修復(fù)，細(xì)胞表面受體內(nèi)吞作用和先天免疫信號(hào)傳導(dǎo)等幾種細(xì)胞過程中起重要作用。PGRMC2是一種膜受體，推測泛素化位點(diǎn)可能是該受體的重要調(diào)節(jié)元件。

2.3PGRMC2蛋白表達(dá)與腫瘤的關(guān)聯(lián) PGRMC2在癌癥中的作用機(jī)制尚未見詳細(xì)報(bào)道，但有研究表明PGRMC2在腫瘤中發(fā)揮抑制作用。例如，與乳腺癌Ⅲ期組織相比，PCRMC2mRNA在Ⅱ期乳腺癌中顯著降低，且與患者年齡無相關(guān)性〔21〕。因此，PGRMC2是比PGRMC1更能區(qū)分乳腺腫瘤分化階段的候選標(biāo)記者。此外，在卵巢癌細(xì)胞SKOV-3中PGRMC2過表達(dá)導(dǎo)致遷移率降低，敲減PGRMC2導(dǎo)致細(xì)胞遷移率升高，在同一研究中，改變PGRMC1表達(dá)水平并不影響遷移速率〔22〕。在子宮腺癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組織中檢測到PGRMC2的高丟失率，表明PGRMC2在宮頸癌轉(zhuǎn)移中起抑制作用〔23〕。此外，測試了PGRMC2對(duì)卵巢癌細(xì)胞中化療藥物順鉑敏感性的影響，與野生型細(xì)胞相比，PGRMC2過表達(dá)或敲減的細(xì)胞并沒有顯示出不同的生長行為〔24〕。從目前的研究結(jié)果來看，PGRMC2至少對(duì)體外卵巢癌細(xì)胞系統(tǒng)中的化學(xué)敏感性沒有發(fā)揮作用。

3 Neudesin

3.1結(jié)構(gòu)與分布 Neudesin也稱候選癌基因GIG47，是一種含有171個(gè)氨基酸的分泌蛋白。核磁共振分析表明，具有β1-α1-β2-β3-α2-β4-α3-α4-β5-β6拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在α2和α3螺旋之間可見潛在的血紅素/類固醇結(jié)合疏水口袋。Neudesin優(yōu)先在小鼠胚胎期的大腦和脊髓中表達(dá)，但在出生后在各種組織中廣泛表達(dá)，包括腦、脂肪組織、心臟、肺和腎〔25〕。

3.2生理功能 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，Neudesin作為神經(jīng)營養(yǎng)因子促進(jìn)成熟神經(jīng)元存活，并且它在小鼠胚胎期促進(jìn)未分化的神經(jīng)祖細(xì)胞的增殖和分化。據(jù)報(bào)道，Neudesin在調(diào)節(jié)食物攝入的下丘腦核中強(qiáng)烈表達(dá)，其表達(dá)受腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子調(diào)節(jié)。另外，通過向小鼠腦室內(nèi)插管施用重組Neudesin增加下丘腦前阿黑皮素原和黑皮質(zhì)素受體4的表達(dá)來導(dǎo)致小鼠食物攝入和體重減少〔26〕。然而在高脂肪喂食敲除了Neudesin小鼠中，Neudesin對(duì)食物攝入的影響被消除，但小鼠出現(xiàn)一定程度上的焦慮行為〔25〕。這是由于腹側(cè)海馬齒狀回顆粒神經(jīng)元的多巴胺能輸入減少和樹突狀分枝缺陷所致。另外，在高脂肪喂食敲除Neudesin小鼠中發(fā)現(xiàn)交感神經(jīng)活性顯著增加，進(jìn)而激活腎上腺素能信號(hào)傳導(dǎo)，刺激白色脂肪組織中的脂肪分解并增強(qiáng)棕色脂肪組織的熱量產(chǎn)生。以上研究表明，Neudesin是能量消耗的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，并在一定程度上調(diào)節(jié)焦慮。

3.3Neudesin蛋白表達(dá)與腫瘤的關(guān)聯(lián) Neudesin在多種癌癥中過度表達(dá)，尤其在子宮頸癌、肝癌、乳腺癌〔27〕。在乳腺癌MCF-7細(xì)胞中，Neudesin通過使ERK1/2和AKT磷酸化，促進(jìn)其致瘤性和侵襲性〔28〕。在乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞中，過表達(dá)Neudesin顯著增強(qiáng)細(xì)胞增殖與轉(zhuǎn)移，并與乳腺癌患者遠(yuǎn)期生存情況存在關(guān)聯(lián)〔29〕。在肝癌HepG2細(xì)胞中，Neudesin通過活化MAPK和AKT信號(hào)通路，促進(jìn)肝癌細(xì)胞侵襲與轉(zhuǎn)移〔30〕。

4 CYB5D2

4.1結(jié)構(gòu)與分布 CYB5D2又稱Neuferricin，位于17號(hào)染色體，編碼產(chǎn)物為含有264個(gè)氨基酸的分泌蛋白。該蛋白在N-末端含有血紅素結(jié)合結(jié)構(gòu)域，而MAPR家族的其他成員在C-末端具有血紅素結(jié)構(gòu)域。CYB5D2在成人的幾種組織中高表達(dá)，如心臟，腎上腺和腎〔31〕。

4.2生理功能 CYB5D2在兩種生理活動(dòng)中起作用：促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生和保護(hù)依托泊苷誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性。在小鼠腦神經(jīng)瘤Neuro2a細(xì)胞中，CYB5D2敲低增加凋亡抑制基因Bcl-2的表達(dá)，而對(duì)凋亡促進(jìn)基因Bax的表達(dá)沒有影響。因此，CYB5D2通過抑制未分化神經(jīng)細(xì)胞的凋亡來促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生。CYB5D2敲低降低羊毛甾醇脫甲基酶(Cyp51A)和(Cyp3A4)活性，從而增強(qiáng)依托泊苷誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性的抗性〔32〕。

4.3CYB5D2蛋白表達(dá)與腫瘤的關(guān)聯(lián) CYB5D2具有腫瘤抑制活性，異位表達(dá)CYB5D2不影響人宮頸癌HeLa細(xì)胞增殖和異種移植腫瘤的能力，但顯著抑制體外HeLa細(xì)胞侵襲和免疫缺陷小鼠肺轉(zhuǎn)移發(fā)生，并且CYB5D2促進(jìn)暴露于化學(xué)治療劑如紫杉醇、順鉑和多柔比星的HeLa細(xì)胞的存活。最近，研究表明CYB5D2在原發(fā)性乳腺癌中表達(dá)下調(diào)，并與乳腺癌患者的總體存活時(shí)間顯著相關(guān)〔33〕。

綜上所述，MAPRs在腫瘤細(xì)胞中的活化并非是相應(yīng)基因發(fā)生突變而引發(fā)，主要通過刺激細(xì)胞增殖、抑制細(xì)胞凋亡或者誘導(dǎo)癌細(xì)胞運(yùn)動(dòng)與遷移等方面參與癌癥發(fā)生。研究表明其家族成員PGRMC2和CYB5D2在腫瘤如結(jié)腸癌、子宮頸癌、胃癌及乳腺癌等惡性腫瘤中作為抑癌基因表達(dá)，而PGRMC1和Neudesin在腫瘤如子宮頸癌、甲狀腺癌、肺癌、卵巢癌及乳腺癌等中作為癌基因表達(dá)。這種可致癌又抑癌的生物學(xué)功能尚未得到明確的解釋，這可能與腫瘤所處的部位及微環(huán)境不同有關(guān)〔34〕。此外，MAPRs參與調(diào)控化療藥物敏感性，是開發(fā)癌癥有效療法的另一個(gè)重要研究方向。因此進(jìn)一步探討MAPRs家族作為腫瘤新型診斷分子標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)也是今后的研究熱點(diǎn)。