肌球蛋白監(jiān)管輕鏈基因在非小細(xì)胞肺癌研究新進(jìn)展

肌球蛋白監(jiān)管輕鏈基因在非小細(xì)胞肺癌研究新進(jìn)展

趙真慶,陳銘伍*,冼磊,王永勇

(廣西醫(yī)科大學(xué),廣西 南寧530021)

20 KD人類肌球蛋白監(jiān)管輕鏈基因(MYL9),位于人類染色體20q11.23上,由其表達(dá)的肌球蛋白監(jiān)管輕鏈?zhǔn)羌∏虻鞍椎闹匾M成部分。肌球蛋白輕鏈激酶(MLCK)等多種調(diào)節(jié)因子通過調(diào)節(jié)MYL9的磷酸化和去磷酸化使得肌球蛋白參與了幾乎所有細(xì)胞生理病理過程,如細(xì)胞遷移、黏附、胞質(zhì)分裂、囊泡轉(zhuǎn)移、細(xì)胞吞飲和基因轉(zhuǎn)錄等。最新研究表明MYL9基因在非小細(xì)胞肺癌癌細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移中發(fā)揮重要作用。

1MYL9基因及表達(dá)產(chǎn)物

MYL9基因位于人類染色體20q11.23上,包含8621個(gè)堿基,8個(gè)內(nèi)含子,17個(gè)外顯子。編碼的20 KD肌球蛋白監(jiān)管輕鏈,是肌球蛋白的重要組成部分。而后者基本結(jié)構(gòu)是由兩條重鏈和四條輕鏈構(gòu)成,作為一種超家族蛋白質(zhì),是肌細(xì)胞和部分非肌細(xì)胞骨架的重要組成部分,各種調(diào)節(jié)因子通過對(duì)其輕鏈磷酸化和去磷酸化調(diào)節(jié)[1],參與了幾乎所有的細(xì)胞生理、病理過程,尤其在腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移中發(fā)揮重要作用。

2MYL9基因參與的細(xì)胞通路

根據(jù)現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn),MYL9基因參與多達(dá)28條細(xì)胞通路,如Rho/ ROCK/ MY L9信號(hào)傳導(dǎo)通路、PKA信號(hào)傳導(dǎo)通路、PAK信號(hào)傳導(dǎo)通路、ZIP信號(hào)傳導(dǎo)通路、PKC細(xì)胞通路等等。通過各細(xì)胞通路的調(diào)節(jié)廣泛參與細(xì)胞內(nèi)吞、細(xì)胞器運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞遷移、物質(zhì)運(yùn)輸、細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)、有絲分裂、胞外分泌和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等生物學(xué)過程,是細(xì)胞骨架的分子馬達(dá)[2]。下面著重闡述一下Rho細(xì)胞通路及MYL9基因如何通過Rho/ROCK / MYL9通路在非小細(xì)胞肺癌癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮著重要作用。

Rho是Ras超家族的一員,Rho激酶的上游激活蛋白,為一種小分子鳥苷酸結(jié)合蛋白,因具有GTP酶活性,又稱為Rho GTP酶( 如RhoA,Rac1和Cdc42)[3]?，F(xiàn)在人類身體中發(fā)現(xiàn)有三種Rho,分別是RhoA、RhoB、RhoC,因?yàn)镽hoB、RhoC與RhoA高度同源,研究較少。RhoA可被各種細(xì)胞因子,生長因子,激素,整合素等激活,也同樣有許多靶蛋白,PAK(p21-Activated Kinase)家族,RhoKinase/ROK/ROCK(Rho-Associated Coiled -Coil-Containing Prot- ein Kinase)等等[4],但其中ROCK為其最主要的靶蛋白,ROCK 接受Rho傳遞的活化信號(hào),發(fā)生多個(gè)氨基酸位點(diǎn)的磷酸化而激活,并

介導(dǎo)其下游一系列磷酸化/脫磷酸化反應(yīng)。肌球蛋白磷酸酶作為ROCK活化的底物,它接受Rho及Rho激酶的活化信號(hào)而使調(diào)節(jié)亞基發(fā)生磷酸化,最終導(dǎo)致自身失活,失活的肌球蛋白磷酸酶不能將肌球蛋白輕鏈MYL9脫磷酸化,使得細(xì)胞質(zhì)內(nèi)MYL9磷酸化水平增加,促進(jìn)肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白相互作用[5]。另有相關(guān)報(bào)道ROCK可促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度的增加,通過激活Ca2+/鈣調(diào)蛋白依賴的MLCK,在MLCK 的作用下引起MYL9的磷酸化[7]。

3MYL9與非小細(xì)胞肺癌

關(guān)于MYL9基因及其表達(dá)產(chǎn)物與各種腫瘤的相關(guān)研究已經(jīng)很多,其中包括前列腺癌,大腸癌,乳腺癌等,如MYL9可通過多種調(diào)節(jié)機(jī)制對(duì)MYL9磷酸化增強(qiáng),導(dǎo)致乳腺癌癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移及入侵作用加強(qiáng)[7]。但關(guān)于MYL9基因在非小細(xì)胞肺癌的相關(guān)研究卻很少,在已知的MYL9基因參與的28條細(xì)胞通路中Rho/ROCK/MYL9通路為28條通路中最主要的通路之一,研究發(fā)現(xiàn)其中Rho/ROCK/MYL9通路與非小細(xì)胞肺癌的轉(zhuǎn)移關(guān)系密切。

癌細(xì)胞的遷移需要Rho-GTPases和它的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的組件,而ROCK和MYL9可以起關(guān)鍵作用?；罨腞OCK可以特異性磷酸化肌球蛋白輕鏈(MYL9)位點(diǎn)Ser19,也正因此,這種特定ROCK-磷酸化物一直廣泛作為ROCK活性指標(biāo)的指示物[8]。在MYL9的Ser19位點(diǎn)磷酸化對(duì)肌球蛋白的收縮和遷移是很重要的。在研究原癌基因DEK對(duì)非小細(xì)胞肺癌的負(fù)性調(diào)節(jié)時(shí)發(fā)現(xiàn),隨著原癌基因DEK的消耗,細(xì)胞中RhoA RNA和蛋白質(zhì)水平顯著降低,同時(shí)RhoA-GTP活性水平和下游效應(yīng)器MYL9的磷酸化也隨之減少。因此,DEK介導(dǎo)細(xì)胞的能動(dòng)性是通過Rho/ROCK/MYL9信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,從而促進(jìn)細(xì)胞骨架動(dòng)力學(xué)和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。研究中也發(fā)現(xiàn),DEK的減少可直接負(fù)性調(diào)節(jié)Rho/ROCK/MYL9通路[9]。同樣在乳腺癌的轉(zhuǎn)移過程中也得到印證,srGAP3在介導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移過程中,正是通過Rho/ROCK/MYL9發(fā)揮作用。在另一實(shí)驗(yàn)探索DEK介導(dǎo)非小細(xì)胞肺癌轉(zhuǎn)移的機(jī)制時(shí),首先檢驗(yàn)了Rho-GTPase家族的幾個(gè)成員,這包括RhoA、RhoB、RhoC。當(dāng)DEK消耗時(shí),只有RhoA在rna和蛋白質(zhì)水平上明顯下降,而RhoB、RhoC變化不大。與此同時(shí),微小RNA介導(dǎo)的RhoA抑制減少了DEK介導(dǎo)的癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移。這說明RhoA在DEK介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移過程中是必不可少的。換言之,DEK發(fā)揮的作用正是通過Rho/ROCK/MYL9通路起作用。

盡管在MYL9基因在非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)中的相關(guān)研究較少,但是相關(guān)研究已經(jīng)表明在非小細(xì)胞肺癌的侵襲轉(zhuǎn)移過程中,MYL9基因及其產(chǎn)物起著重要作用。就目前研究而言,MYL9基因參與的28條細(xì)胞通路中,Rho/ROCK/MYL9通路在調(diào)節(jié)非小細(xì)胞肺癌轉(zhuǎn)移侵襲過程中具有重要意義。本課題組實(shí)驗(yàn)探討肌球蛋白輕鏈激酶(myosin light chain kinase,MYLK)和肌球蛋白輕鏈(myosin regulatory light chain9,MYL9)在非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)組織的表達(dá)情況及臨床意義。結(jié)果顯示：NSCLC中MYLK和MYL9mRNA及蛋白表達(dá)均明顯低于癌旁及正常組織,且在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的癌組織中表達(dá)均高于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組。女性、無吸煙及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移是MYLK及MYL9表達(dá)量增高的主要影響因素[10]。

4一種治療腫瘤的新方法

4.1　分子靶向治療的應(yīng)用進(jìn)展

腫瘤的發(fā)生在基因水平是由于基因突變,致細(xì)胞的分裂和生長失去控制而異常增生和功能失調(diào)所造成的一種疾病。而肺癌是目前世界上發(fā)病率和死亡率最高的惡性腫瘤之一,其中80%-85%為非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)[11]?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)高速發(fā)展,治療手段多種多樣,這其中包括手術(shù)、放療和化療等治療方法,但其5年生存率仍低于15%[12],在這種背景下分子靶向藥物作為一種新型治療藥物,與傳統(tǒng)治療藥物(如細(xì)胞毒類藥物)相比的優(yōu)勢就在于具有更強(qiáng)的針對(duì)性,可以增強(qiáng)對(duì)腫瘤的殺傷力同時(shí),減少對(duì)正常細(xì)胞的毒副作用,現(xiàn)已成為NSCLC藥物治療的研究熱點(diǎn)。

表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑(EGFR-TKI),在NSCLC研究中研究最充分,應(yīng)用最廣泛,因其對(duì)NSCLC的治療有顯著療效,將肺癌的治療模式引入到了分子靶向治療時(shí)代。肺癌癌細(xì)胞中其他多個(gè)潛在靶點(diǎn),如腺癌中EGFR、MMEK1、ERBB2、KRAS、ET 擴(kuò)增、PIK3CA、融合基因(ALK、ROS、RET)、BRAF 等,鱗癌中包括FGFR 擴(kuò)增、DDR2、PTEN、PIK3CA等[13],在肺癌的靶向治療中已經(jīng)應(yīng)用較多,而MYL9基因具有作為一種潛在的分子靶向治療藥物靶點(diǎn)具有重要意義。

4.2　MYL9基因及產(chǎn)物或可成為一種潛在抑癌靶點(diǎn)

MYL9基因介導(dǎo)了細(xì)胞多種功能運(yùn)動(dòng),諸如轉(zhuǎn)移、侵襲和黏附等重要過程,這為治療腫瘤提供了新的方向。觀察一對(duì)具有非常相似的結(jié)構(gòu)的RKIs,RKI- 18 (強(qiáng)效,ROCK1的IC50為397nM ROCK2的IC50為349nM)和RKI-11(弱效,ROCK1的IC50為38 μM ROCK2的IC 50為45 μM)作為對(duì)比,來研究他們?cè)诩?xì)胞骨架結(jié)構(gòu),信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),細(xì)胞凋亡,轉(zhuǎn)移,侵襲等細(xì)胞活動(dòng)的作用。發(fā)現(xiàn)RKI-18在人類乳腺癌,肺癌,大腸癌,前列腺癌等癌細(xì)胞內(nèi)明顯抑制了磷酸化MYL9的水平,而對(duì)乳腺癌轉(zhuǎn)移有明顯的抑制作用,并且與P-S6,p-AKT 和 p-ERK1/2等相比,在降低磷酸化MYL9具有高度選擇性。

類似的實(shí)驗(yàn),在肝星狀細(xì)胞依然有效,觀察Rho/ROck激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路抑制劑—法舒地爾,對(duì)肝星狀細(xì)胞(Hsc)黏附、遷移和增殖的影響時(shí)將培養(yǎng)的Hsc分為以下5組：對(duì)照組；法舒地爾12.5 μmol/L組；法舒地爾25 μmol/L組；法舒地爾50 μmol/L組；法舒地爾100 μmol/L組。采用甲苯胺藍(lán)染色法測定細(xì)胞黏附率,Boyden Chanlber小室測定HSc跨膜遷移數(shù)量,用四甲基偶氮唑鹽法檢測細(xì)胞增殖,westem blot檢測Hsc RhoA、Pmyl9(Thrl8/serl9)和α-平滑肌肌動(dòng)蛋白的表達(dá)。結(jié)果法舒地爾對(duì)Hsc的黏附、遷移和增殖均具有抑制作用,隨著濃度增加,抑制作用加強(qiáng)；法舒地爾抑制Hsc的α-平滑肌肌動(dòng)蛋白表達(dá),并且對(duì)Rho/ROcK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路關(guān)鍵信號(hào)分子礦MYL9(Thrl8/serl9)的蛋白表達(dá)有抑制作用[14]。卵巢癌具有高侵襲性,法舒地爾是ROCK 特異性抑制劑,法舒地爾通過Rho /ROCK 途徑抑制MYL9的磷酸化,導(dǎo)致MYL9磷酸化降低,引起細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞骨架的重組缺失,進(jìn)而對(duì)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)起抑制作用,減弱了卵巢癌的侵襲性[16]。hARD1 是一種MLCK抑制劑,可以同MLCK氨基端結(jié)合,使MLCK Lys608發(fā)生乙?；?乙?；腗LCK 抑制肌球蛋白調(diào)節(jié)性輕鏈的磷酸化,影響腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲[22],因此在不遠(yuǎn)的未來,或許RKIs在治療和防止腫瘤細(xì)胞的遷移和遠(yuǎn)處侵襲具有非常廣闊的前景。

5結(jié)語

MYL9基因在前列腺癌、大腸癌、乳腺癌等癌細(xì)胞的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移及侵襲過程中起著非常重要的作用,可以通過多種細(xì)胞通路,多種方式參與調(diào)節(jié)前列腺癌、大腸癌、乳腺癌等癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移侵襲等作用?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的MYL9參與的28條通路中,Rho/ROCK/MYL9在NSCLC中尤為重要。而應(yīng)用相關(guān)的RKIs可以有效抑制MYL9的磷酸化,為預(yù)防和治療癌細(xì)胞的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移侵襲提供了一種相當(dāng)不錯(cuò)的治療方法。然而,MYL9基因在NSCLC的相關(guān)研究仍處于初始階段,MYL9基因參與的除去Rho/ROCK/MYL9通路之外的27條通路是否與NSCLC也有密切關(guān)系,在外周血中MYL9基因的轉(zhuǎn)錄翻譯產(chǎn)物是否可以作為一種NSCLC標(biāo)志物尚不清楚,因此在接下來的研究中應(yīng)加強(qiáng)其他通路與NSCLC的關(guān)系的研究,NSCLC與正常肺組織及外周血中MYL9的轉(zhuǎn)錄翻譯產(chǎn)物是否具有顯著不同等等,以為臨床早期診斷和臨床治療監(jiān)測提供相關(guān)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Takashima S.Phosphorylation of myosin regulatory light chain by myosin light chain kinase,and muscle contraction[J].Circ J,2009,73(2):208.

[2]Higashi-Fujime S,Nakamura A.Cell and molecular biology of the fastest myosins[J].Int Rev Cell Mol Biol,2009,276: 301.

[3]Appledorn DM,Dao KH,O' Reilly S,et al.Rac1 and Cdc42 areregulators of HRasV12- trans formation and angiogenic factors in humanfibroblasts[J].BMC Cancer,2010,10：1251.

[4]Boureux A,Vignal E.Evolution of the Rho family of ras-like GTPases in eukaryotes[J].Mol Biol Evol,2007,24(1): 203.

[5]Wang Y,Zheng XR,Riddick N,et al.ROCK isoform regulation of myosin phosphatase and contractility in vascular smooth muscle cells[J].Circ Res,2009,104(4):531.

[6]Gutjahr MC,Rossy J,Niggli V.Role of Rho,Rac and Rho kinase in phosphorylation of myosin light chain,development of polarity and spontaneous migration of Walker 256 carcinosarcoma cells[J].Exp Cell Res,2005,308( 2):422.

[7]Zhang C,Luo X,Myocardin-related transcription factor A is up-regulated by 17beta-estradiol and promotes migration of MCF-7 breast cancer cells via transactivation of MYL9 and CYR61[J].Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai),2013,45(11):921.

[8]Amano M,Ito M,Kimura K,et al.Phosphorylation and activation of myosin by Rho-associated kinase (Rho-kinase)[J].J Biol Chem,1996,271:20246.

[9]Wang J,Sun L.DEK depletion negatively regulates Rho/ROCK/MLC pathway in non-small cell lung cancer [J].Histochem Cytochem,2013,61(7): 510.

[10]譚翔,陳銘伍,王永勇,等.非小細(xì)胞肺癌組織MYLK和MYL9表達(dá)臨床意義探討[J].中華腫瘤防治雜志,2014,3(6):433.

[11]Ferlay J,Shin HR,Bray F,et al.Estimates of worldwideburden of cancer in 2008[J].Int J Cancer,2010,127(12)：2 893.

[12]李屹,張麗楠,劉永琦,等.非小細(xì)胞肺癌分子靶向治療的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].臨床薈萃,2011,26(19)：1 744.

[13]石遠(yuǎn)凱,郟博.晚期非小細(xì)胞肺癌治療的新趨勢[J] .中國新藥雜志,2012,21(17)：1 985.

[14]王玉珍,姜慧卿,扈彩霞,等.法舒地爾通過Rho/ROCK信號(hào)通路抑制肝星狀細(xì)胞黏附、遷移和增殖[J].chin J Hepatol,2006，14(1)：126.

[15]Ogata S,Morishige K,Sawada K,et al.Fasudil inhibits lysophosphatidic acid-induced invasiveness of human ovarian cancer cells[J].Int J Gynecol Cancer,2009,19(9):1473.

[16]Shin DH,Chun YS,Lee KH,et al.Arrest defective-1 controls tumor cell behavior by acetylating myosin light chain kinase[J].PLoS One,2009,4(10):e7451.

收稿日期：(2014-06-14)

文章編號(hào)：1007-4287(2015)04-0687-03

通訊作者*

基金項(xiàng)目：廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目(桂科攻10124001A-47)