DLGAPs在腫瘤發(fā)生中的作用及機(jī)制的研究進(jìn)展

魏 靜，全 偉，應(yīng)小平，周 涵，李 媛，方 艷

腫瘤嚴(yán)重危害人類的生命健康，其發(fā)生涉及諸多遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)的分子事件。因此，深入探索腫瘤發(fā)生的機(jī)制能為腫瘤的預(yù)防、診斷、治療提供理論依據(jù)。突觸可塑性相關(guān)蛋白(disks large-associated protein, DLGAPs)介導(dǎo)了多種心理和神經(jīng)疾病的發(fā)生，并參與調(diào)控腫瘤細(xì)胞的惡性生長(zhǎng)[1]。大量研究顯示：DLGAP1的單核苷酸多態(tài)性(SNPs)介導(dǎo)了黑色素瘤的發(fā)生、發(fā)展[2]；DLGAP2的染色體缺失，使其成為膀胱癌潛在的抑制基因[3]；DLGAP3通過移碼突變導(dǎo)致自身失活，在結(jié)直腸癌中發(fā)揮抑癌基因的作用[4]；DLGAP4在胃癌組織中表達(dá)顯著上調(diào)，成為預(yù)測(cè)胃癌患者預(yù)后的重要靶點(diǎn)[5]；DLGAP5的轉(zhuǎn)錄水平隨著肝癌組織侵襲性升高而升高，其在多種腫瘤中均發(fā)揮致癌因子的作用[6]。然而DLGAPs蛋白參與腫瘤進(jìn)展的機(jī)制研究并不深入。該文針對(duì)DLGAPs蛋白在多種腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的具體作用展開探討，總結(jié)DLGAPs蛋白在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展。

1 DLGAPs簡(jiǎn)述

DLGAPs家族蛋白主要參與突觸后密集復(fù)合物的裝配和功能，可以誘導(dǎo)PSD-95/SAP90/DLG在細(xì)胞質(zhì)/膜上富集[7]，最終影響突觸和神經(jīng)元細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)。突觸激發(fā)后，突觸的支架蛋白即突觸后密度蛋白(postsynaptic density protein, PSD)會(huì)使突觸復(fù)位，通過調(diào)節(jié)突觸可塑性來影響信號(hào)傳導(dǎo)[8-9]。DLGAPs異常表達(dá)造成突觸可塑性的改變，從而改變下游信號(hào)通路的活性[10]。

DLGAPs蛋白具有三個(gè)相同的結(jié)構(gòu)域，依次是1個(gè)14個(gè)氨基酸的重復(fù)域(14-a.a.)、1個(gè)動(dòng)力蛋白輕鏈域(DLC)、1個(gè)鳥苷酸激酶相關(guān)蛋白(GKAP)的同源結(jié)構(gòu)域(GH1)[1]。DLGAPs蛋白的這些結(jié)構(gòu)可以直接與DLG家族蛋白和富含脯氨酸的突觸相關(guān)蛋白(SHANK)相互作用。DLG蛋白也稱為膜相關(guān)的鳥苷酸激酶(MAGUK)，是PSD中的重要蛋白質(zhì)，其主要功能是將其他支架蛋白和信號(hào)分子直接或間接地連接在膜結(jié)合離子通道上。DLG蛋白充當(dāng)著DLGAP蛋白、代謝型谷氨酸受體(NMDA受體)和快速興奮性突觸受體(AMPA受體)之間的支架，可以通過調(diào)節(jié)PSD中生長(zhǎng)相關(guān)蛋白觸發(fā)突觸生長(zhǎng)，參與突觸縮放[11]。這些蛋白質(zhì)中SAP97、PSD-93和PSD-95可以與DLGAPs直接交聯(lián)。DLG也參與了精神分裂癥的發(fā)展過程[12]。此外，DLG4與自閉癥譜系障礙的發(fā)生密切相關(guān)[13]。SHANK蛋白在PSD中高表達(dá)，其對(duì)PSD的成熟非常重要。SHANK通過募集并與其他支架蛋白作用促進(jìn)突觸的早期成熟[14-15]。

DLGAPs蛋白是突觸可塑性相關(guān)蛋白，通過與DLG蛋白和SHANK蛋白相互作用來參與突觸后密集復(fù)合物的裝配和功能，介導(dǎo)了突觸的信號(hào)傳導(dǎo)。

2 DLGAPs家族成員

DLGAPs家族有5個(gè)成員，即DLGAP1～5，分別定位于5條不同的染色體上，廣泛參與了突觸下游的信號(hào)傳導(dǎo)[16]。DLGAPs蛋白有較高的同源性，可達(dá)26%～48%，其中DLGAP1與DLGAP2之間的同源性最高，DLGAP3與DLGAP4之間的同源性最低。DLGAPs蛋白在人體各部位均有表達(dá)，在大腦中表達(dá)水平較高[17]。

不同類型DLGAPs有不同的表達(dá)模式。DLGAP1位于18p11.31上，在小腦皮質(zhì)、海馬、丘腦、浦肯野細(xì)胞中均有表達(dá)[18]。DLGAP2位于8p23.3上，其重要類似基因?yàn)镈LGAP1，在大腦紋狀體和睪丸中表達(dá)量較高[1]。DLGAP3位于1p34.3上，序列高度保守(人和小鼠之間約97%的相同氨基酸)，其類似基因?yàn)镈LGAP2，DLGAP3在皮層、丘腦和嗅球中均有表達(dá)，在海馬、紋狀體中表達(dá)量較高[19]。DLGAP4基因位于20q11.23上，其重要的類似基因是DLGAP1，在海馬、紋狀體、丘腦、小腦的浦肯野細(xì)胞中均高度表達(dá)[20]。DLGAP5基因位于14q22.3上，其重要的類似基因是DLGAP1，DLGAP5低表達(dá)于大腦皮層的神經(jīng)纖維網(wǎng)內(nèi)，在小腦、下丘腦中基本不表達(dá)[21]。

DLGAPs家族成員位于不同的染色體上，介導(dǎo)了突觸間的信號(hào)傳遞。DLGAP1～4蛋白之間同源性較高，主要在大腦中表達(dá)，定位于樹突和興奮性突觸的突觸后；而DLGAP5低表達(dá)于大腦皮層中。

3 DLGAPs與疾病

DLGAPs蛋白定位于突觸后密度蛋白的中央?yún)^(qū)域，參與神經(jīng)元的下游信號(hào)傳導(dǎo)，通過調(diào)節(jié)離子和代謝型谷氨酸受體在突觸活動(dòng)的轉(zhuǎn)換與突觸縮放中起關(guān)鍵作用[7]。其調(diào)節(jié)了PSD的多個(gè)作用過程，介導(dǎo)了突觸的定位。DLGAPs基因的單核苷酸多態(tài)性、序列變異、基因缺失、轉(zhuǎn)錄水平改變、錯(cuò)義突變等遺傳學(xué)改變導(dǎo)致了DLGAPs分子水平的改變，通過調(diào)控突觸可塑性，影響下游信號(hào)通路的活性，最終介導(dǎo)了多種心理和神經(jīng)疾病的發(fā)生。

DLGAP1主要參與精神分裂癥、阿爾茲海默癥、抑郁癥和拔毛癖等疾病的發(fā)生[22]。DLGAP2主要介導(dǎo)精神分裂癥、脆性X智力低下、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙、自閉癥譜系疾病等進(jìn)程[23]。DLGAP3主要調(diào)控精神分裂癥、拔毛癖、強(qiáng)迫癥、帕金森病等進(jìn)展[9]。DLGAP4主要促使小腦共濟(jì)失調(diào)、雙相情感障礙和自閉癥譜系障礙等發(fā)生[24]。DLGAP5主要介導(dǎo)接觸性皮炎、成骨細(xì)胞的分化及1型糖尿病等進(jìn)程[21]。

DLGAPs蛋白的遺傳學(xué)改變導(dǎo)致蛋白異常表達(dá)，最終使突觸間的相互作用及可塑性發(fā)生改變，觸發(fā)了多種心理和神經(jīng)疾病的發(fā)生，包括阿爾茲海默病、精神分裂癥、兒童多動(dòng)癥、強(qiáng)迫癥及共濟(jì)失調(diào)等。

4 DLGAPs與腫瘤

DLGAPs蛋白參與了突觸的形成和神經(jīng)細(xì)胞的信號(hào)傳遞。大量文獻(xiàn)表明，DLGAPs與心理和神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)。然而，較少有研究探討DLGAPs蛋白異常改變?cè)谀[瘤中發(fā)揮的具體作用。DLGAPs蛋白主要通過與其他蛋白相互結(jié)合最終作為支架蛋白發(fā)揮其生物學(xué)作用，而這種支架蛋白對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)特別是腫瘤細(xì)胞非常重要，因此DLGAPs蛋白很可能通過支架作用參與了腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。

Li等[25]發(fā)現(xiàn)DLGAP1蛋白在膠質(zhì)瘤中表達(dá)下調(diào)，并與膠質(zhì)瘤的不良預(yù)后有關(guān)，DLGAP1高表達(dá)顯著抑制了膠質(zhì)瘤細(xì)胞的遷移、侵襲以及上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象的發(fā)生，可以作為預(yù)測(cè)膠質(zhì)瘤發(fā)生的分子標(biāo)志物。生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，DLGAP1是miR-148a的下游靶基因，miR-148a可以通過促進(jìn)DLGAP1的表達(dá)發(fā)揮抗腫瘤作用，從而成為防治頭頸部腫瘤的重要靶點(diǎn)[26]。此外，高表達(dá)的DLGAP1通過調(diào)節(jié)突觸后蛋白的信號(hào)傳導(dǎo)，增強(qiáng)了胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤的侵襲性，促進(jìn)了腫瘤的惡性生長(zhǎng)[27]。DLGAP1基因的單核苷酸多態(tài)性與黑色素瘤的發(fā)生顯著相關(guān)，可作為預(yù)測(cè)黑色素瘤發(fā)生的分子標(biāo)志物[2]。

印記基因在胚胎發(fā)育中必不可少，其表達(dá)失調(diào)會(huì)導(dǎo)致多種復(fù)雜疾病的發(fā)生。有文獻(xiàn)表明，DLGAP2可作為印記基因發(fā)揮作用，其在膀胱癌中高頻缺失，可能成為膀胱癌潛在的抑制基因[3]。此外，DLGAP2可能參與了肺癌的發(fā)生、發(fā)展。

細(xì)胞極性的喪失會(huì)導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移，DLGAP3蛋白與細(xì)胞自身極性相關(guān)，DLGAP3蛋白可能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞極性促使腫瘤發(fā)生。Choi等[4]認(rèn)為DLGAP3基因高頻移碼突變會(huì)導(dǎo)致自身的失活，在結(jié)直腸癌等多種腫瘤中，DLGAP3可能通過這種方式發(fā)揮抑癌基因的作用。

Liu等[5]研究發(fā)現(xiàn)，與正常胃組織相比，DLGAP4蛋白在胃癌組織中表達(dá)明顯上調(diào)，提示其可能在胃癌的發(fā)生中起致瘤作用，可作為預(yù)測(cè)胃癌預(yù)后的分子靶點(diǎn)。

關(guān)于DLGAP5蛋白的研究相對(duì)較多?；蚋患治?GSEA)結(jié)果表明，DLGAP5基因顯著富集于細(xì)胞周期、p53信號(hào)通路、卵母細(xì)胞減數(shù)分裂等信號(hào)通路中，在多種腫瘤中都是一種潛在的致癌蛋白。有研究發(fā)現(xiàn)，在膠質(zhì)瘤中DLGAP5高表達(dá)預(yù)示了患者較差的生存預(yù)后。此外，沉默DLGAP5可以抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖。因此，DLGAP5可能成為膠質(zhì)瘤診斷和預(yù)后評(píng)估的分子標(biāo)志物[21]。有數(shù)據(jù)表明，相比于鄰近正常肝組織，在76.4%的肝細(xì)胞癌標(biāo)本中DLGAP5顯著上調(diào)，并隨著其侵襲性升高而表達(dá)升高。沉默DLGAP5基因可以顯著抑制體外肝癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、遷移和克隆形成，最終發(fā)現(xiàn)DLGAP5可能是肝細(xì)胞癌新的分子標(biāo)志物[6]。此外，有研究認(rèn)為DLGAP5可以通過調(diào)控NF-κB信號(hào)通路對(duì)抗紫杉醇誘導(dǎo)的肝癌細(xì)胞死亡，從而發(fā)揮其化學(xué)耐藥性[28]。下調(diào)DLGAP5導(dǎo)致結(jié)直腸癌細(xì)胞的侵襲和遷移能力顯著降低；在不同的結(jié)直腸癌亞型中，DLGAP5過表達(dá)與較差的總生存率相關(guān)，因此DLGAP5有望成為結(jié)直腸癌生物標(biāo)志物[29]。

DLGAP5高表達(dá)可以預(yù)測(cè)子宮內(nèi)膜癌患者的不良預(yù)后，從而作為子宮內(nèi)膜癌診斷和治療的候選靶點(diǎn)[30]。DLGAP5在胰腺癌中高表達(dá)，并與患者較短生存期顯著相關(guān)。大量研究表明，在胰腺癌細(xì)胞中敲除DLGAP5基因能顯著抑制細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移能力，即DLGAP5可作為評(píng)估胰腺癌預(yù)后的指標(biāo)[31]。GSEA分析表明，DLGAP5通過參與多種細(xì)胞外相關(guān)通路和受體的相互作用介導(dǎo)食管癌的發(fā)生[32]。生存分析顯示，DGPDC1、DLGAP5等基因參與了視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的發(fā)生、侵襲及復(fù)發(fā)[33]。在蛋白互作網(wǎng)絡(luò)(PPI)中，DLGAP5、RRM2等基因的mRNA表達(dá)與肺腺癌發(fā)生的相關(guān)性最高；免疫組化顯示，DLGAP5、RRM2等蛋白在肺腺癌中表達(dá)顯著上調(diào)[34]。此外，DLGAP5、TOP2A等基因?qū)β殉舶┑念A(yù)后有較好的預(yù)測(cè)價(jià)值[35]。另有研究提示，DLGAP5在前列腺癌中表達(dá)增強(qiáng)，其表達(dá)與前列腺癌患者較差的生存率相關(guān)，可能成為前列腺癌進(jìn)展中潛在的癌基因[36]。

綜上所述，DLGAP1～5參與頭頸部腫瘤、肺癌、胃癌、肝癌、乳腺癌、膠質(zhì)瘤、黑色素瘤、膀胱癌的發(fā)生。DLGAPs蛋白在腫瘤中的具體作用并不明確，其不同亞型對(duì)侵襲性腫瘤生長(zhǎng)是否有調(diào)控作用仍亟待探索。DLGAP1、DLGAP5與腫瘤相關(guān)的研究較多，但并未充分揭示其參與腫瘤發(fā)生的具體分子機(jī)制；關(guān)于DLGAP2～4在腫瘤發(fā)生中的研究較為欠缺，有待進(jìn)一步深入分析。因此，探索DLGAPs蛋白通過何種機(jī)制參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，可為腫瘤的研究和靶向治療提供新的方向和思路。

5 小結(jié)與展望

DLGAPs在多種腫瘤中的功能并不明確，有望成為臨床腫瘤治療的新靶點(diǎn)。因此，深入探討DLGAPs在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用和具體機(jī)制，能夠?yàn)閻盒阅[瘤的預(yù)防、診斷、靶向治療提供分子層面的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。