四跨膜蛋白CO-029在腫瘤的侵襲與轉移中的作用

趙鳴綜述，李灼日，武金才審校

（1.南華大學，湖南衡陽421000；2.海南省人民醫院肝膽外科，海南海口570311）

·綜述·

四跨膜蛋白CO-029在腫瘤的侵襲與轉移中的作用

趙鳴1，2綜述，李灼日2，武金才2審校

（1.南華大學，湖南衡陽421000；2.海南省人民醫院肝膽外科，海南海口570311）

CO-029作為四跨膜蛋白超家族的重要成員之一，已有研究顯示其在促進腫瘤侵襲與轉移中的重要作用，但其具體機制仍知之甚少。研究明確其作用機制，有揭示腫瘤發生發展過程機制，作為預測腫瘤的進展及預后，進而開發新的腫瘤靶向治療藥物的潛在臨床價值。

CO-029；四跨膜蛋白；侵襲；轉移

癌癥被認為是“永不愈合的傷口”(A wound that never heals)。與癌癥的長期斗爭中，我們雖取得了不少成果，但對其發生發展的機制尚未完全明了，當前的各種診斷、治療手段對腫瘤侵襲和轉移的防治并不樂觀，而腫瘤的廣泛侵襲和轉移是導致絕大多數患者無法手術治療，預后差，甚至死亡的主要原因之一。CO-029作為四跨膜蛋白超家族的重要成員之一，當前研究已證實其在許多腫瘤的侵襲和轉移中的重要作用。本文就CO-029的蛋白結構，分子生物學效應及在腫瘤發生、發展中的作用加以綜述。

1 CO-029蛋白結構

CO-029是由237個氨基酸組成，其編碼分子量約32 kd的蛋白質，有4個高度疏水的跨膜結構域，有錨定細胞膜和促進其與其他蛋白結合的功能。胞漿區的N端及C端中C端可與胞內的信號分子相連接，細胞外存在的2個EC環可結合胞外的蛋白及配體。SEC環是位于第一與第二跨膜結構域之間較小的結構；LEC環位于第三與第四跨膜結構域之間，通常由超過100個氨基酸殘基及一些特殊的結構如CCG序列、高度保守的半胱氨酸序列組成[1]。

2 CO-029分子生物學效應

早在20世紀90年代初，Szala等[2]通過高效COS細胞表達系統，成功分離得到了完整的CO-029cDNA片段，并闡明了CO-029是一種27～34 KDa的單克隆抗體細胞表面糖蛋白，是一種腫瘤相關性抗原，為其進一步的分子生物學研究奠定了基礎。

2.1 CO-029與四跨膜蛋白Maecker等[3]最早提出四跨膜蛋白超家族(TM4SF)為一類特殊的四次跨膜蛋白，廣泛表達于大量不同物種，參與細胞生長、粘附、遷移和信號轉導等多種生命活動，在許多疾病如艾滋病、丙肝等及腫瘤的發生發展過程中均起著重要作用[4]。CO-029(或TM4SF3,Tspan 8)是一種由TSPAN8基因編碼的進化保守的細胞膜蛋白，屬于四跨膜蛋白超家族(TM4SF)，是以4個高度保守的跨膜結構為特征的蛋白，在基因水平與其他四跨膜蛋白超家族成員有一定的關聯性，其具有約1/4的同源氨基酸序列。CO-029作為四跨膜蛋白超家族中的重要一員，能結合膜內、跨膜及膜外蛋白，起到連接膜內外信號通道的作用，直接或間接作用于細胞的信號轉導通道從而影響細胞的各種生命活動。

2.2 CO-029與四跨膜蛋白網絡四跨膜蛋白網絡(Tetraspanin Webs，TEM)是由各種四跨膜蛋白及細胞膜表面分子所構成，其產生的生物學效應遠大于或不同于單個蛋白或分子的作用[5]。目前的研究結果表明四跨膜蛋白的功能主要是作為“分子促進子”(Molecular facilitators)，通過連接特異性的細胞表面蛋白增強功能性信號轉導復合物的形成和穩定性，從而參與細胞的活化與增殖、粘附與遷移、分化與癌變等過程，發揮膜內、跨膜和膜外蛋白募集或整合的作用，起到膜內外信號通道橋梁的功能[6-7]。CO-029通過TEM這一重要信號平臺，與許多不同類型的分子相互作用，從而產生各種分子生物學效應。其能與整合素大量結合，通過整合素的α亞基與富含CCG及PxxCC序列的LEC鏈接產生相互作用。目前研究普遍認為，整合素-四跨膜蛋白復合體依賴于鈣粘附蛋白的作用，改變細胞極性，影響細胞外基質及血管的形成，促進腫瘤細胞的侵襲轉移[8]。

3 CO-029與腫瘤

基于對CO-029分子生物學效應的初步探索，其在腫瘤發生發展中的重要作用，提示CO-029有揭示腫瘤侵襲轉移發生過程機制的潛在價值。當前研究的取得的成果表明：CO-029可與整合素α4及血管細胞粘附因子-1(VCAM-1)等相結合，CO-029表達的腫瘤細胞可通過上調血管內皮生長因子(VEGF)及其受體的表達，促進相鄰的成纖維細胞分泌基質金屬蛋白酶(MMPs)及尿激酶纖維蛋白溶酶原激活物(UPA)，改變細胞基質和細胞間粘附性，促進血管的形成，推進腫瘤細胞的侵襲轉移[9]。CO-029可能通過在不同腫瘤細胞中與特定整合素如α3β1，α6β1、α6β4、αvβ3、αvβ6等結合形成復合體[10-11]，并通過TEM信號平臺（蛋白酶、細胞因子受體、生長因子受體等），影響細胞基質間或細胞間的粘附作用或骨架蛋白重建，改變細胞表型，從而使腫瘤細胞獲得移動、遷徙和浸潤能力。

3.1 CO-029與人黑色素瘤在人黑色素瘤細胞中檢測到CO-029是唯一過表達的侵襲相關性四跨膜蛋白[12]。TSPAN8基因的表達可能使黑色素瘤細胞能穿過皮膚基底膜，引起真皮侵襲和轉移，目前其細胞生物學機制雖尚不明確，但TSPAN8基因可能是一個黑色素瘤早期診斷和治療的新靶點。

3.2 CO-029與消化系統腫瘤有研究發現CO-029在食道癌、胃癌、胰腺癌及結直腸癌等消化系統腫瘤中CO-029與腫瘤的發生發展呈正相關，可通過上調CO-029的表達促進腫瘤的進展[13-14]。相關報道有：①在胰腺癌細胞系中發現CO-029和α6β4組成復合體后可激活PKC，降低細胞對層粘連蛋白的粘附，使α6β4由粘附表型轉為遷移表型，促進腫瘤細胞的轉移[11]。最近，德國的海德爾堡大學醫院腫瘤細胞生物學系研究人員首次報道了CO-029可作為免疫缺陷小鼠體內胰腺癌啟動細胞（PACIC）長期生存、侵襲、遷移的生物標記[15]；②在人大腸癌細胞中下調CO-029表達能顯著抑制細胞運動，提示CO-029表達與腫瘤細胞遷移密切相關[16]。有進一步研究表明下調結直腸癌細胞CO-029表達可上調細胞基質間層粘蛋白的整合素依賴粘附性和細胞間鈣依賴粘附性，其機制可能是下調CO-029表達的細胞CD44水平下降而細胞表面的層粘蛋白錨定整合素α3β1和纖連蛋白-整合素α5β1水平升高。由此得出結論：CO-029通過降低細胞粘附性，促進結直腸癌細胞的轉移[17]。

3.3 CO-029與肝癌研究顯示在肝癌組織中CO-029的表達顯著增高，并且CO-029的表達越高則肝癌的進展越快、預后越差。①早期研究表明CO-029mRNA水平在癌組織中的水平高出正常組織1.7倍(P=0.030)，而CO-029的表達水平在發生肝內轉移癌組織中與未發生轉移癌組織比較差異無統計學意義(P=0.019)，表明CO-029可能促進肝細胞肝癌(HCC)的血行性肝內轉移，但其機制尚不明確[18-19]。隨后有研究顯示CO-029在肝癌組織中表達顯著高于及相應癌旁組織，在高轉移潛能肝癌細胞系(MHCC97-H與MHCC97-L)的表達明顯高于低轉移潛能的肝癌細胞(PLC/PRF/5，SMMC7721與HepG2)。同時應用慢病毒干擾發現，在層粘蛋白-5(Laminin-5)刺激下，高轉移潛能細胞MHCC97-H發生上皮間質轉變(EMT)過程（EMT在促腫瘤轉移、浸潤中具有重要作用，是許多腫瘤侵襲和轉移早期的一個重要的過程[20]。EMT是指具有極性的上皮細胞轉換成為具有活動能力的間質細胞并獲得侵襲和遷移能力的過程，在哺乳動物胚胎與器官發育、創傷愈合、組織纖維化、腫瘤形成與轉移等生理病理過程中均有表現。EMT以上皮細胞極性的喪失如E-cadherin、β-catenin等及間質特性的獲得如Vimentin、N-cadherin等為重要特征，表現為上皮細胞獲得成纖維樣細胞的特征：細胞間粘附減弱、運動性增強，且細胞間緊密連接及細胞極性均被破壞[20-21])，而慢病毒感染MHCC-97H-vshRNA-CO-029細胞則未見EMT過程，有進一步研究表明其機制是CO-029能通過耦聯整合素α6介導EMT發生而促進肝細胞癌的侵襲轉移[22-23]；②最新研究發現CO-029在肝內膽管細胞癌(ICC)組織中亦存在高表達現象，但相關報道很少。有研究檢測分析CO-029在肝內膽管癌、癌旁組織及肝內膽管癌細胞系HCCC-9810中的表達水平，結果顯示CO-029在膽管細胞癌組織高表達，而在癌旁組織中則低表達，提示CO-029在膽管細胞癌組織的高表達與腫瘤復發轉移密切相關[24]。然而，ICC起病隱匿，臨床表現缺乏特異性，早期確診困難，術后復發率高，預后極差，已成為肝內原發腫瘤導致死亡的主要原因之一[25-27]。且絕大多數肝內膽管癌患者死亡與肝內外侵襲轉移、復發相關[27-28]。但目前相關報道甚少，所以，對CO-029在肝內膽管癌侵襲轉移的分子機制的探索蘊藏著巨大的臨床應用價值，CO-029可能成為有效的肝內膽管癌侵襲轉移、復發和預后判斷的指標及防治手段和進一步提高肝內膽管癌治療效果的關鍵。

4 展望

腫瘤侵襲轉移和復發是多因素參與的過程，包括腫瘤細胞粘附、遷移和對細胞外基質的侵襲行為等[25，29-33]，而慢性炎癥刺激和腫瘤炎癥微環境參與了上述各個環節，在腫瘤的發生發展、侵襲轉移過程中扮演了非常重要的角色[26，31，34]。當前，盡管慢性炎癥在癌癥中發揮作用的潛在機制仍未完全明了，但慢性炎癥與癌癥發生與發展的密切關系已被廣泛接受，且被稱為“癌癥的第七大特征”[34-37]，是腫瘤發生、發展機制研究的熱點之一。越來越多的臨床和實驗研究表明，炎性腫瘤微環境在腫瘤發生，生長和侵襲轉移的各個環節均具有關鍵作用[34，36，38]。慢性炎性腫瘤微環境中，腫瘤-炎性微環境界面之間可以通過多種炎癥因子調節而互相作用，炎性腫瘤微環境不斷被重塑，以適應腫瘤生長和侵襲轉移[39-41]。臨床研究已經表明，慢性炎癥刺激產生的炎性細胞因子TNFα在腫瘤微環境中的組成性表達是許多惡性腫瘤的共同特征，其存在通常與預后不良相關[41-43]。有研究指出TNFα可以作為連接炎癥和癌癥病理學的一個調控關聯子[20，44-48]。且已有研究證實：四跨膜蛋白與整合素以及其下游的信號分子與TNFα/TNFαR1之間有交互作用[20，46，49-50]。鑒于慢性炎癥微環境與腫瘤關系密切、炎性因子TNFα在腫瘤的重要作用[49-50]，及CO-029和TNFα均能誘發腫瘤細胞EMT過程[20，22-23]，有進一步探討CO-029和TNFα在腫瘤中可能存在互相作用關系的潛在價值。

5 總結

CO-029作為四跨膜蛋白超家族中的重要一員，通過TEM這一重要信號平臺與許多不同類型的分子相互作用，從而產生各種分子生物學效應。目前對其功能研究文獻報道很少，CO-029可能在腫瘤侵襲轉移、預后預測中具有重要的作用和潛在臨床價值，有待進一步研究。今后或許可以通過CO-029解釋腫瘤侵襲轉移的發生機制，對其進行檢測，預測腫瘤的進展及預后，進而開發新的腫瘤靶向治療藥物，進一步提高腫瘤的治療水平。

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Role of tetraspanin CO-029 in invasion and metastasis of carcinoma.

ZHAO Ming1,2,LI Zhuo-ri2,WU Jin-cai2.1. Nanhua University,Hengyang 421000,Hunan,CHINA;2.Department of Liver and Gallbladder Surgery,People's Hospital of Hainan Province,Haikou 570311,Hainan,CHINA

CO-029 belongs to the tetraspanins family,and has been revealed to play an important role in invasion and metastasis of carcinoma.However,how CO-029 promotes cancer invasion and metastasis is still poorly understood.Its explicit mechanisms in the development of tumor probably indicates that CO-029 has great potential clinical value in predicting the progression and the prognosis of cancer,and may be a potent molecular therapeutic target for cancer.

CO-029;Tetraspanin;Invasion;Metastasis

R73-37

A

1003—6350（2014）21—3191—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2014.21.1251

2014-05-14)

李灼日。E-mail：LZR59@hotmail.com