G蛋白偶聯受體與婦科腫瘤

郭 靜(綜述)，程忠平(審核)

(上海交通大學醫學院附屬新華醫院婦產科，上海 200092)

G蛋白偶聯受體(G protein-coupled receptor,GPCR)是人類基因組中最大的膜蛋白家族，人類有1000多個GPCR成員，其為細胞外信息向細細胞內傳遞過程中重要的中間體。GPCR信號通路不僅在視覺、嗅覺、味覺以及神經傳遞等人類各項生理代謝活動過程中發揮著重要的作用，而且對腫瘤的生長轉移影響重大。因此，GPCR突變及異源三聚體G蛋白的活性改變都將對腫瘤的發生、發展產生重大作用。

1 GPCR的結構

GPCR由一束七跨膜α-螺旋構成，即連接三個細胞外循環和三個胞內循環[1-2]。細胞外部分，還包括一個N端，負責配體結合。細胞內部分，通常還包括螺旋Ⅷ和C端序列，與G蛋白、抑制類蛋白和其他下游感受器相互作用[3]。長期以來研究者認為，七跨膜螺旋結構是GPCR結構中最保守的成分，具有疏水模式以及攜帶一些具有功能性的標志圖案[4]。但進一步研究發現，類視紫紅質受體晶體結構在證實七跨膜折疊結構保守性的同時也揭示了循環區域及螺旋束結構的多樣性。其中，胞外區受體的差異尤其明顯。這些差異反映了GPCR的細胞外(extracellular,EC)區(配體結合)和細胞內(intracellular,IC)區(下游信號)間的不同進化過程。

2 GPCR的分類

GPCR的高度多樣化在于不同GPCR亞型結合配體的口袋在形狀、大小和靜電特性方面具有很大差異。依此，人類GPCR按序列相似性可分為五類：谷氨酸受體(mGluRs)(家族C)，視紫紅質樣(aodopsin)受體(家族A)，黏附素類(adhesion)受體(家族B)，卷曲蛋白frizzled，FZD)受體(家族F)及分泌素(secretin)受體(家族B)[5]。

其中，視紫紅質樣受體包含了絕大多數種類的GPCR[6]。它被進一步分為19個子類A1～A19，作用于該類型的配體多種多樣。該家族中的GPR30是新型雌激素受體，在眾多細胞類型中廣泛調節雌激素引起的反應。

FZD為7次跨膜蛋白，其結構類似于GPCR，可分為11種亞型。FZD胞外N端具有富含半胱氨酸的結構域與Wnt蛋白結合，從而激活Wnt信號通路。Wnt通路的過度激活與多種癌癥(包括結腸癌、胃癌、乳腺癌等)緊密相關[7]。

3 GPCR與婦科腫瘤

GPCR作為人類基因組中最大的基因家族，在各種腫瘤的生長和轉移中發揮著至關重要的作用[8]。其中，GPR30、FZD及促性腺素釋放激素受體(gonadotropic hormone releasing hormone receptor，GnRHR)被廣泛研究，以下概述其與婦科腫瘤間關系。

3.1GPR30 GPR30/GPER-1作為GPCR家族A中的一員，在不同組織包括腫瘤細胞中具有協調雌激素多層次的活動功能[9]。早在20世紀90年代末期，科學家采用差減雜交在人乳癌細胞中得到的一種GPCR類似物GPCR-Br的互補RNA；通過將其互補RNA與基因文庫比對證實為一種新的G蛋白。直到2005年Revankar等[10]認為,在GPR30表達的細胞中，雌激素能結合GPR30，其研究結果提供了足夠證據支持GPR30表達可直接產生雌激素結合位點，是低親和性的雌激素結合受體。因此，當年GPR30被國際藥理學聯合會(International Union of Pharmacology,IUPHAR)正式命名為G蛋白偶聯雌激素受體(G protein-coupled estrogen receptor,GPER)。

目前GPR30轉活表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)的信號通路已被廣泛接受，即雌激素、他莫昔芬、4羥他莫昔芬、G-1及環境雌激素等配體與GPR30結合，使G蛋白異源三聚體解體，G蛋白βγ亞單位通過百日咳毒素敏感途徑激活Src磷酸化，后者激活細胞膜表面的間質金屬蛋白酶，導致肝素結合性表皮生長因子的釋放，作為配體轉活EGFR，激活其下游信號通路，包括促分裂原活化的蛋白激酶、細胞外信號調節蛋白激酶、磷脂酰肌醇3-羥激酶，增加c-fos等轉錄調節因子的表達，促進細胞周期進展和細胞增殖。另外，在雌激素受體的乳腺癌細胞中，表皮生長因子也可以通過活化EGFR轉導上調GPR30的表達，增強對雌激素的反應[11]，提示兩者之間有豐富的交談或存在正反饋回路。雌激素結合GPR30的結構分析表明，GPR30是除經典雌激素受體以外真正的雌激素受體。GPR30發現與深入研究解釋了臨床中雌激素依賴婦科腫瘤，如子宮內膜癌、乳腺癌、子宮肌瘤等，通過使用抗雌激素受體藥物(如他莫昔芬)治療后出現腫瘤減小不明顯甚至繼續生長等現象。

近期，Heublein等[12]發現，上皮性卵巢癌患者中卵泡刺激素受體陰性群體較為特殊，其在治療反應和預后兩方面可能有所不同。隨后，Heublein等[12]通過研究GPR30在卵巢癌中的作用發現，雌激素作為GPR30的激動劑，主要通過促性腺激素促進卵巢癌細胞增殖。同時,還觀察到GPR30與卵泡刺激素受體及黃體生成素受體密切相關。其中，在卵巢漿液性腫瘤中，GPR30的表達與卵泡刺激素、黃體生成素受體密切相關，而與雌激素受體α、雌激素受體β無關[13]。此外，相關研究表明[14]，GPR30 mRNA在一系列卵巢癌細胞株中表達。目前，就Heublein等[12]的研究可以得出GPR30在卵巢癌的生長及轉移中發揮重要的作用，但其與促性腺激素間的具體關聯有待進一步研究驗證。

Heublein等[12]同時應用免疫組織化學法、免疫印跡法等的研究表明，GPR30在上皮性卵巢癌中高度表達。其中，在黏液性癌中表達較高，在漿液性癌中表達稍低。相對而言，在子宮內膜癌中表達最低。而有關研究表明，GPR30在子宮內膜癌的高表達表示組織學為浸潤型且疾病處于晚期，并且浸潤深入子宮肌層，呈高分化。同時發現，具有GPR30高表達的患者，其總體生存率遠低于GPR30低表達的患者(分別是65.2%和100%)[15]。在近期研究中，上述相關性也出現在卵巢癌中[16]。綜上所述，得出GPR30與卵巢癌、子宮內膜癌的分型、預后密切相關。但目前GPR30只在小范圍內的信號通道中得到研究，人們對其與眾多蛋白的作用仍不了解，相關作用機制仍需更進一步的探索。而且，目前研究大多是GPR30在不同靶基因中的作用，對GPR30在一種靶基因調節功能的深入研究仍很匱乏。

3.2Frizzled 由于FZD存在七跨膜段，且有證據表明FZD與G蛋白之間存在偶聯，但其與家族A、B或C間存在實質性結構差異，故FZD被IUPHAR單獨歸為家族F[17]。哺乳動物中，19種Wnt蛋白質通過結合11種FZD，激活細胞內不同信號通路，如經典的Wnt/β聯蛋白及非經典的Wnt/平面細胞極性、Wnt/Ca2+[17]。已有文獻報道，經典的Wnt信號通路激活與一系列腫瘤發生、發展密切相關。在經典的Wnt信號通路中，細胞外蛋白質結合同族Wnt受體，間接穩定β聯蛋白，使其進入細胞核并與DNA結合蛋白T細胞因子作用，從而促進增殖基因的表達。在人類癌癥中，通常原癌基因、β聯蛋白或腫瘤抑制基因的突變，如腺瘤息肉病桿菌、軸蛋白的突變使Wnt信號激活[18]。前人研究得出Wnt信號通路主要通過FZD調控[19]。然而，有關其信號規范機制及G蛋白異源三聚體如何參與其中仍不清楚。

2008年，有研究者應用定量實時反轉錄聚合酶鏈反應篩選法顯示FZD5及FZD10 mRNA在人和大鼠子宮內膜細胞中均可表達，并應用反義探針通過原位雜交法研究Wnt7a、FZD5、FZD10及分泌性卷曲相關蛋白家族基因的具體分布，結果顯示子宮內膜組織通過一種復雜模式表達Wnt7a、FZD5、FZD10及SFRP4[20]。同時，研究者應用熒光素受體證實，Wnt7a通過與FZD5結合激活β聯蛋白經典信號通路從而誘導子宮內膜細胞增殖[21]。2013年，Ono等[18]采用人鼠子宮平滑肌瘤、子宮肌層、肌瘤不成熟群及肌瘤成熟群模型，應用反轉錄聚合酶鏈反應技術檢測以上模型的Wnt基因，結果顯示Wnt信號通路轉導相關的84個基因，與未經處理的細胞相比，接受雌激素及孕激素處理的基因將表達不同Wnt信號通路。此外，持續激活子宮肌瘤中Wnt/β聯蛋白信號通路，將增強肌瘤干細胞的再生和增殖，從而導致體內腫瘤發生。因此，通過抑制Wnt/β聯蛋白信號通路抑制肌瘤發生為臨床治療子宮肌瘤提供了一個新方向。上述研究表明，FZD介導的Wnt信號通路與婦科疾病密切相關，但有關其在子宮內膜增殖及子宮肌瘤等發生中具體作用機制及相關調控目前仍不清楚。

3.3GnRHR GnRHR是GPCR家族中結構最小者之一，是臨床上治療癌癥的重要靶受體[22]。其在腫瘤中的作用被廣泛研究。GnRHR不僅分布在垂體及正常外周組織,也分布在各種腫瘤細胞如前列腺癌和子宮內膜癌、平滑肌瘤、平滑肌肉瘤、乳腺癌、絨毛膜癌等。研究表明，在子宮內膜癌中，GnRHR激活后偶合到Gi蛋白降低細胞內腺苷環磷酸水平，基因轉錄的下調及抗增生作用[23]。目前臨床循證醫學研究證實了GnRHa聯合順鉑治療組的總體生存率、5年生存率都較順鉑治療組有所提高，這也為臨床今后卵巢癌的聯合化療提供了一個方向[22]。

2013年，為闡明GnRHa是否直接作用于卵巢顆粒細胞，Torrealday等[24]采用定量反轉錄聚合酶鏈反應和免疫組織化學等方法研究，結果顯示GnRHR的mRNA和蛋白質在大鼠的卵巢(顆粒細胞和卵母細胞)中均表達。但在GnRHa刺激后的不同時間間隔中都無法探測到腺苷環磷酸增加或信號通路細胞外信號調節蛋白激酶或p38的激活。而在對照組垂體細胞中卻檢測到上述激活作用。該研究表明，在卵巢中GnRHa的激活水平既低于檢測水平又不同于其在垂體中的水平。由于GnRHa越來越多地用于保護婦女生育能力，所以其在卵巢細胞中的具體激活機制將是未來研究的新趨勢。

4 結 語

盡管GPCR是細胞表面受體中最大的家族，在信號轉導中發揮重要作用，但在臨床實踐中，目前只有少部分抗癌化合物是通過干擾GPCR介導的信號通路而發揮作用。雖然GPCR及其配體在腫瘤進展中所起的作用是錯綜復雜的,但最近越來越多的證據表明這些分子與癌癥的進展有一定的聯系。因此，GPCR及其下游激活效應器是腫瘤預防和治療中非常重要的潛在藥物靶點。在未來研究領域里，對GPCR介導的信號通路與其他信號通路之間的網絡圖的探究將進一步推動對該受體的認識，同時為科學家研究提供了一種新的抗腫瘤藥物研究方法。此外，對GPCR中孤兒受體的不斷研究可能會在不久的將來研發出新的抗腫瘤藥物靶點。

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