神經(jīng)前體細胞表達發(fā)育性下調蛋白4在消化系統(tǒng)腫瘤發(fā)生中的作用

代俊澤， 金 燕， 金海峰

(1)延邊大學醫(yī)學院細胞生物學與醫(yī)學遺傳學教研室；2)延邊大學附屬醫(yī)院內科教研室，吉林，延吉 133002)

癌癥的發(fā)生、發(fā)展及預后與基因的改變和翻譯后修飾(post-translational modification，PTM)密切相關。蛋白質泛素化是一種關鍵的翻譯后修飾，需要E3泛素連接酶，通過介導泛素轉移至底物決定底物特異性，進而調節(jié)蛋白質的穩(wěn)定性、分布和功能，幾乎控制著細胞中每個生物過程。神經(jīng)前體細胞表達發(fā)育性下調蛋白4(neural precursor cell expressed，developmentally down-regulated protein 4，NEDD4-1)屬于E3泛素連接酶E6蛋白c端同源基因(homologous to E6 associated protein C terminus，HECT)NEDD4樣家族成員。近年，越來越多的證據(jù)[1，4]表明，NEDD4-1的異常調控決定著癌癥的發(fā)生發(fā)展(包括細胞增殖、凋亡、細胞周期、遷移、侵襲、上皮-間充質轉化、癌癥干細胞和耐藥性等)走向。但在不同癌癥中涉及機制不同，發(fā)揮的主要作用也不同，所介導的腫瘤特性更不完全一樣。查閱文獻發(fā)現(xiàn)，目前尚無綜述全面闡明NEDD4-1在消化系統(tǒng)腫瘤中的重要作用及作用機制。但研究NEDD4-1在不同腫瘤間是否存在相關性，在同一系統(tǒng)的不同腫瘤中是否引起相同的生物學作用，對NEDD4-1能否進入臨床應用具有非常重要的現(xiàn)實意義。本文就NEDD4-1在不同消化系統(tǒng)腫瘤中的研究進展進行綜述，為癌癥的預防(診斷標記物)和治療(藥物靶點)提供新的思路，進一步突出NEDD4-1在臨床應用中廣闊的治療前景。

1 神經(jīng)前體細胞表達發(fā)育性下調蛋白4概述

NEDD4-1基因在真核生物中高度保守，是E3 HECT泛素連接酶NEDD4家族中首位被發(fā)現(xiàn)的成員。在人類中該家族共由9位成員組成，即NEDD4(NEDD4-1)、NEDD4L(NEDD4-2)、ITCH(AIP4)、SMURF1、SMURF2、WWP1、WWP2、NEDL1(HECW1)和NEDL2(HECW2)。人類的NEDD4-1基因位于染色體15q21.3上，由30個外顯子組成，能轉錄出5種不同的蛋白質，相對分子質量約為120 kD。NEDD4-1蛋白具有在NEDD4家族之間共享的模塊化結構，該結構由氨基末端的鈣依賴性C2結合域，3～4個 WW蛋白質-蛋白質相互作用域和羧基末端催化泛素連接酶的HECT結構域組成，見Fig.1。

Fig.1 Structure diagram of NEDD4-1 The C2 binding domain is a calcium binding domain.Once it binds to Ca2+, it can target phospholipid membranes and some protein substrates.The WW domain interacts with the proline-rich PPXY base sequence of the target protein to mediate interactions with substrates and adaptor proteins.The HECT domain catalyzes the formation of thioester bonds with activated ubiquitin and then transfers the ubiquitin directly to a specific substrate

NEDD4-1廣泛表達于心、肺、腦、體節(jié)和腎等組織，并參與人體多種細胞調控[5]。NEDD4-1主要通過調節(jié)膜表面生長因子受體(例如成纖維細胞生長因子受體1)、10號染色體上缺失的MMAC1磷酸酶和張力蛋白同源物(MMAC1 phosphatase and tennis homolog deleted on chromosome 10，PTEN)等[6]進行多泛素化K48、K63[7][8]或單泛素化K6、K27[9]來催化其底物的降解，發(fā)揮多種調控作用。Mund等[10]發(fā)現(xiàn)，α-突觸核蛋白也是NEDD4-1的重要底物之一。相關研究還發(fā)現(xiàn)，NEDD4-1的異常調節(jié)在自噬[11]、應激反應[12]和癌癥[13]等多種生物過程中發(fā)揮關鍵作用。

2 神經(jīng)前體細胞表達發(fā)育性下調蛋白4與腫瘤

現(xiàn)階段已被發(fā)現(xiàn)的NEDD4-1發(fā)揮重要作用的癌癥包括肺癌、肝細胞癌和前列腺癌等涉及多個系統(tǒng)腫瘤。根據(jù)相關調查顯示，NEDD4-1在這些腫瘤中的表達水平并不相同，甚至完全相反。詳情見Table 1。許多研究也發(fā)現(xiàn)，NEDD4-1在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中，既有癌基因[14][15]又有抑癌基因[16]作用。這些差異也更加說明NEDD4-1在不同腫瘤間可能參與的信號通路不同(消化系統(tǒng)腫瘤中NEDD4-1主要涉及的信號通路見Fig.2)，所發(fā)揮的主要作用也不相同。現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)：在肺癌[17][18]、神經(jīng)膠質細胞瘤[19]等癌癥中，NEDD4-1主要介導癌細胞的侵襲轉移，促進癌癥發(fā)生發(fā)展；在鼻咽癌[20]和多發(fā)性骨髓瘤[21]等癌癥中，NEDD4-1主要克服其他醫(yī)療方案所引起的獲得性耐藥，為化療等方案提供了新機遇和研究方向；在乳腺癌[22]中NEDD4-1可維持乳腺癌干細胞的種群和特征，為癌癥干細胞標志物的靶向治療提供了新的實驗數(shù)據(jù)。

Table 1 Expression levels of NEDD4-1 in related tumors

Fig.2 The NEDD4-1-related signal pathways in the digestive system The signal pathways shown in the figure from left to right are PTEN/PI3K/AKT，TGF-β，LDLRAD4，EGFR，Myc-SIRT2，Hippo and WNT

3 神經(jīng)前體細胞表達發(fā)育性下調蛋白4與消化系統(tǒng)腫瘤

3.1 NEDD4-1促進肝細胞癌的增殖與遷移能力

肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)是最常見的原發(fā)性肝癌類型，現(xiàn)居全球事件性癌癥首位和第4大癌癥相關死亡原因[23][24]。Bellet等[25]研究最先發(fā)現(xiàn)，NEDD4-1與調節(jié)正常和異常肝細胞的生長聯(lián)系密切。隨后，相關研究進一步闡明，與正常肝細胞相比，癌細胞中NEDD4-1表達明顯增高并促進癌細胞增殖和遷移的功能。但Wan等[26]最新研究發(fā)現(xiàn)，NEDD4-1在HBV感染引起的HCC細胞中表達低于正常水平，并通過泛素化K48的方式降解HBV X蛋白(HBx)，抑制腫瘤的進展。但可惜的是，HBx的上調還會逆轉NEDD4-1過表達誘導的增殖和遷移性抑制。這是一個非常新穎且更高水平的認識，但是首次發(fā)現(xiàn)，并存在較多的局限性，需要大量實驗聯(lián)系相關的上游和/或下游信號轉導通路判斷是否可行。但不可否認的是通過藥物等多種方法放大NEDD4-1降解HBx的作用或可成為HBV陽性HCC的高效治療手段。誘導細胞凋亡經(jīng)常被認為是癌癥中一種潛在治療策略，在Zheng等[27]、Liao等[28]研究中發(fā)現(xiàn)，NEDD4-1是HCC中一種新型的轉移相關基因，并顯示出抑制細胞凋亡(特別是在營養(yǎng)受限的條件下)。因此，腫瘤的“饑餓療法”對HCC可能具有更卓越的療效。也由此提示，從NEDD4-1入手限制臨床癌細胞惡化和擴散是一種非常有效的治療方案。此外，有些調查還發(fā)現(xiàn)，NEDD4-1上調還與總體生存率差明顯關聯(lián)。NEDD4-1低表達腫瘤患者平均累積生存期為64.9±6.5個月，而高表達患者為20.3±15.8個月[29]。說明NEDD4-1很可能是預測HCC預后不良的特殊生物標志物。

NEDD4-1發(fā)揮上述重要作用與HCC中多種信號通路異常調節(jié)密切相關，包括低密度脂蛋白受體A類結構域蛋白4(low-density lipoprotein receptor class A domain-containing protein 4，LDLRAD4)[30]、TGF-β[31]、Hippo[32]、BAX抑制跨膜蛋白1(transmembrane BAX inhibitor motif-containing protein 1，TMBIM1)[33]等。有研究[34]發(fā)現(xiàn)，NEDD4-1與PTEN在HCC中定位一致。沉默NEDD4-1將導致PTEN表達上調，使PTEN負向調控PI3K信號通路，發(fā)揮其作為腫瘤抑制因子的功能，從而抑制過度活躍的PTEN/PI3K/AKT通路級聯(lián)。由此提示，HCC患者很可能受益于NEDD4-1聯(lián)合PTEN/PI3K/AKT信號通路的抑制。此外，Huang等[29]研究表明，PTEN的上調還會引起細胞外信號調節(jié)激酶1/激酶2(extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2)、信號傳導及轉錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)等多條通路失活，進而阻滯細胞周期、改變細胞骨架、抑制細胞遷移和侵襲能力。NEDD4-1抑制劑對未來治療HCC具有非常重要的現(xiàn)實意義，但要注意多種通路阻斷所帶來的副作用。

3.2 NEDD4-1既可促進胰腺癌進展又能抑制胰腺癌發(fā)生

胰腺癌是一種致死性疾病，通常被發(fā)現(xiàn)于晚期，不僅發(fā)病率逐年上升，預后也是在所有癌癥中排名最后(5年凈生存率不到10%)[35][36]。隨著現(xiàn)代醫(yī)學的發(fā)展，新的手術技術和藥物療法(例如腹腔鏡技術和新輔助放化療)[37]不斷引入，胰腺癌患者的管理方法已有所發(fā)展，但也只引起了適度的改善，未獲得質的提升。因此，尋找新的高效生物標志物是治療胰腺癌問題中最有效的解決途徑。

Weng等[38]大量研究發(fā)現(xiàn)，NEDD4-1在胰腺癌細胞中表達異質(不均一)，但均明顯高于正常胰腺導管上皮細胞。同時敲低NEDD4-1進行研究產生了癌細胞的增殖和遷移能力下降的趨勢。這些數(shù)據(jù)均提示，NEDD4-1對乳腺癌的發(fā)生發(fā)展發(fā)揮關鍵的致癌作用。姜黃素是從香料姜黃植物根中分離出來的一種具有生物活性的二芳基庚烷類成分，能有效抑制癌細胞增殖并誘發(fā)細胞凋亡。Su等[39]研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素通過抑制胰腺癌細胞中NEDD4-1基因表達，負向調節(jié)p73及PTEN蛋白水平來發(fā)揮相應作用的機制。這為證明NEDD4-1通過PI3K/Akt信號通路影響胰腺導管腺癌的進展和轉移提供了有力的證據(jù)，也由此提示，姜黃素滅活NEDD4-1是胰腺癌非常有前途的干預治療方法。

但是，Liu等[40]研究發(fā)現(xiàn)，胰腺癌細胞中c-Myc癌蛋白增加并上調組蛋白去乙?；赋聊畔⒄{節(jié)因子2(silence information regulator 2，SIRT2)表達，而SIRT2最顯著抑制基因卻是NEDD4-1。更重要的是，NEDD4-1還會直接結合胰腺癌細胞中c-Myc癌蛋白，并靶向c-Myc癌蛋白進行泛素化和降解。這種環(huán)路的相互作用揭示了一種治療胰腺癌的新途徑，即通過NEDD4-1，采取一種全新的方法穩(wěn)定c-Myc癌蛋白。經(jīng)過進一步研究發(fā)現(xiàn)，小分子SIRT2抑制劑可重新激活NEDD4-1基因表達，降低c-Myc癌蛋白的表達，進而抑制胰腺癌細胞的增殖。因此，尋找更安全有效的SIRT2抑制劑，可成為胰腺癌治療相對較新穎、潛力大的治療方案。但值得注意的是，Liu等研究結果與Weng等并不完全相同，即NEDD4-1在胰腺癌中表達下調并發(fā)揮著抑癌因子的作用。

綜上，盡管絕大多數(shù)研究都發(fā)現(xiàn)了NEDD4-1的致癌因子作用，但它同樣可以通過與c-Myc癌蛋白和SIRT2的環(huán)路發(fā)揮抑制作用，從而發(fā)揮抑癌因子的作用并顯示出更復雜的基因表達模式。同時提示，無論上述研究結果的差異如何，都證明了NEDD4-1對胰腺癌的發(fā)生發(fā)展具有不可忽略的影響，滿足成為胰腺癌有效的生物標志物條件。重點是阻斷NEDD4-1與PI3K/AKT信號通路的聯(lián)系，而不影響其在c-Myc癌蛋白環(huán)路中的抑癌作用對胰腺癌的治療方案或許會有巨大的幫助。

3.3 NEDD4-1促進胃癌惡化、轉移

胃癌是全球第5大癌癥和第3大最常見的癌癥死亡原因[41]。經(jīng)相關調查[42]顯示，2015年，我國胃癌發(fā)病率為男性中標率26.54/10萬，女性中標率11.09/10萬；死亡率為男性中標率18.75/10萬，女性中標率為7.72/10萬。

賁門腺癌(gastric cardiac adenocarcinoma，GCA)是胃癌中最具侵略性的亞型，其死亡率遠遠超過胃癌，預后極其不良。有研究證實，NEDD4-1在GCA中表達上調并可成為專屬于GCA的一種極特殊的預后標志物。特別是處于TNM II期和III期的NEDD4-1陰性患者5年生存率均高達100%[43]。因此，免疫組化檢測NEDD4-1水平，非常適用于臨床指導GCA的治療(與陽性患者區(qū)別治療)及預測術后生存指標。此外，Li等[44]研究表明，DNA甲基化抑制劑地西他濱(decitabine，DAC)通過上調NEDD4-1的表達，進而促進明確定義的MGC-803胃癌細胞系的細胞侵襲行為，而對另一種SGC-7901細胞系的侵襲特性無影響。但值得注意的是，在這2種細胞系中癌細胞增殖均受到抑制，卻均未被發(fā)現(xiàn)PTEN的表達。Yang等[45]進一步研究發(fā)現(xiàn)，NEDD4-1表達從正常胃黏膜發(fā)展到腸上皮化生長過程呈上升趨勢，而從異常增生(不典型增生)發(fā)展到胃癌卻呈下降趨勢，并在原發(fā)性腫瘤和鄰近的非腫瘤組織中的檢查結果類似。但這些趨勢均與PTEN的表達無關。由此提示，胃癌中的NEDD4-1作用通路不同于其他消化系統(tǒng)腫瘤，也可能獨立于PTEN或其他通路直接發(fā)揮作用。這意味著，NEDD4-1在某些不清楚的方面促進胃癌的發(fā)生發(fā)展，仍需要大量研究進一步測定。Li等[44]研究也更進一步揭示了，地西他濱在不同胃癌細胞系中發(fā)揮不同作用，可為今后考慮地西他濱的臨床應用提供參考。在其他研究[43]發(fā)現(xiàn)，NEDD4-1介導的EGFR依賴性胃癌細胞的侵襲和遷移能力增加，提示NEDD4-1很可能參與EGFR介導的腫瘤轉移信號通路。但NEDD4-1如何介導EGFR依賴性細胞遷移和侵襲的信號轉導，是了解NEDD4-1在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中作用的重要問題，需要進一步研究。相關研究還發(fā)現(xiàn)其他信號通路，例如TNF受體相關因子2(TNF receptor associated factor 2，TRAF2)、干擾素調節(jié)因子3亞型1(interferon regulatory factor 3 isoform 1，IRF3)等[46]。

3.4 NEDD4-1提高結直腸癌耐藥性并抑制腸道腫瘤生長

結腸癌是一種較為常見的消化道惡性腫瘤，多發(fā)生于結腸與直腸的交界處，以突變積累和免疫應答失調為特征[47]。隨著其發(fā)病年齡的年輕化，已被歸為早發(fā)性疾病范疇[48]。有較早研究結果[49]已證實，NEDD4-1的過表達可作為結直腸癌的一個顯著特征，在癌癥的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要調控作用。Yue等[50]最新研究發(fā)現(xiàn)，NEDD4-1在結腸癌組織中大量表達。體內研究顯示，過表達NEDD4-1促進了小鼠模型中異種移植瘤的生長和轉移，提高了原發(fā)性結腸癌的成瘤率。體外研究顯示，沉默(或上調)NEDD4-1可抑制(或增加)結腸癌細胞的活力、侵襲力和上皮-間充質轉化。這提示，NEDD4-1的上調促進了腫瘤的轉移，并可作為結直腸癌有效的鑒別生物標志物和可行治療靶標。此外，Hong等[51]人研究指出，NEDD4-1通過與p34直接作用影響PTEN的單泛素化和多泛素化，進而增強癌細胞的生存、增殖和抗癌藥物的耐藥性。而p34陰性、NEDD4-1陽性的結腸癌腫瘤中PTEN水平并不受影響。因此，p34是NEDD4-1和PTEN致瘤行為的關鍵調控因子。但也有研究證實，NEDD4-1在結腸癌腫瘤中的致癌作用其實并不主要由PTEN所介導。Eide等[52]研究發(fā)現(xiàn)，NEDD4-1的消耗并不影響PTEN蛋白水平或PI3K/AKT信號通路的激活。此外，NEDD4-1的異位表達對PTEN的亞細胞定位和蛋白質水平均無影響，但會引起癌細胞發(fā)育。由此提示，NEDD4-1在結腸癌腫瘤中最特殊，能夠獨立于PTEN和PI3K/AKT信號通路促進結腸癌細胞的生長。

NEDD4-1的致癌作用在結直腸癌中是最受爭議的。有些研究已經(jīng)證明，NEDD4-1在抑制結直腸癌的發(fā)展中發(fā)揮關鍵作用。Lu等[53]人研究結果表明，僅僅缺失NEDD4-1并不會導致腫瘤的形成。然而，一旦驅動腸道腫瘤形成，NEDD4-1就會發(fā)揮抑制此類腫瘤生長的作用。進一步研究發(fā)現(xiàn)，當NEDD4-1蛋白水平降低/丟失時，YY1(WNT信號通路上游效應因子)表達增強，增加對DN-淋巴增強結合因子1(lymphoid enhancer-binding factor 1，LEF1)轉錄的抑制，導致FL-LEF1/DN-LEF1轉錄比例增加，從而進一步增強已經(jīng)被突變激活的WNT通路的激活。這些結果均表明，NEDD4-1至少部分通過抑制轉錄因子LEF1和YY1，進而抑制了結腸腫瘤中WNT信號通路和腫瘤生長。筆者認為，在上述研究結果中，NEDD4-1的過表達很可能屬于一種細胞代償機制，試圖通過降低WNT信號來抵消其過度活躍和腸道腫瘤生長。也由此提示，NEDD4-1參與的WNT信號通路非常有希望成為治療結直腸癌的新靶點之一。

4 問題與展望

綜上所述，NEDD4-1在消化系統(tǒng)腫瘤中既可促進癌癥的發(fā)展，又可抑制癌癥的進一步惡化。此現(xiàn)象在神經(jīng)膠質母細胞瘤[40，54]中也被發(fā)現(xiàn)，但具體機制仍然不清。這也提示我們，對于NEDD4-1的研究仍不夠深入，不同研究之間仍存在模糊或相悖的結論，需要進一步探討。此外，NEDD4樣蛋白家族的其他成員也在不同惡性腫瘤中發(fā)揮一定的作用[55，58]。一些研究[59，60]發(fā)現(xiàn)，NEDD4L在肺癌中發(fā)揮抑癌基因的作用，并通過與癌基因NEDD4-1的平衡關系，對抑制肺癌的轉移及肺癌患者、胎兒等肺功能至關重要；其他相關研究還發(fā)現(xiàn)，NEDD4L[61]、WWP2[62]、SMURF1[63]共同作用于神經(jīng)膠質細胞瘤的發(fā)生發(fā)展，其間一定存在某種潛在的促進/抑制作用。因此，聯(lián)系NEDD4-1與其他成員間的相互作用可能有利于癌癥治療方案的進一步優(yōu)化。盡管上述問題均需要大量研究及許多作用機制去解釋，但可以期待的是，NEDD4-1與其相關的潛在通路及靶標將會在未來預防及治療惡性腫瘤中發(fā)揮不可忽視的作用。