Erbin在腫瘤中的功能及作用機制*

谷紅麗甄艷姚衛民

Erbin在腫瘤中的功能及作用機制*

谷紅麗①甄艷①姚衛民①

Erbin基因是一個新型的基因，定位于人類5號染色體長臂，其表達的蛋白簡稱Erbin蛋白。Erbin蛋白含有LAP和PDZ兩個功能結構域，可與多種蛋白結合，具有維持細胞結構完整、調節細胞增殖和分化、信號轉導途徑等功能作用。大量研究顯示Erbin在腫瘤發生、發展中具有兩面性，在不同的背景下，Erbin可以激活不同的信號通路，表現出抑癌或促癌的作用，且Erbin表達量的多少與腫瘤的分期、預后密切相關。因此，研究Erbin基因在腫瘤中的發病機制將為腫瘤靶向治療提供堅實的理論基礎，Erbin基因將有希望成為新的癌癥藥物作用靶點。

Erbin；腫瘤；機制

Erbin（ErbB2-interacting protein）是2000年Borg等[1]通過酵母雙雜交法發現的一個新的ERBB2相互作用蛋白。Erbin蛋白廣泛表達于人體組織中，具有多種生物學功能，其對維持上皮細胞極性、形態完整性以及信號轉導通路方面的功能尤為重要。近年來已有多項研究證實Erbin表達的異常與腫瘤的發生發展有關，現就Erbin在腫瘤中的功能和作用機制進行闡述。

1 Erbin的分子結構及生物學功能

Erbin屬于LAP（leucine-rich repeat and PDZ domain）蛋白家族的新成員，其N端含有16個LRR結構域，C端含一個PDZ結構域[2]。LAP蛋白家族為一組進化上連鎖相關的蛋白家族，其包括果蠅的Scribble、秀麗線蟲的LET-413、哺乳動物的Densin-180（為一種神經元特異性蛋白，是在哺乳動物中首先發現的LAP家族成員）、erbin、hScribble（人Scribble同源物）及Lano。Erbin基因定位于5號染色體長臂5q12.3，其mRNA由26個外顯子組成，其中21-26號外顯子的選擇性剪接可翻譯形成7種突變體。目前只有兩種突變體的表達產物已被證實，其中一種突變體由1371個氨基酸殘基組成，另一種由1412個氨基酸殘基組成[3]。Erbin基因可在大多數人組織中表達，在腦、心臟、腎臟、肌肉及胃組織中較為豐富，其對維持細胞結構完整、調節細胞增殖和分化、發育過程中器官形態的發生及信號轉導途徑等具有重要作用。

2 Erbin與腫瘤發生發展的相關性

早在10年前已有研究報道，LAP家族的其他成員，如Scribble和Let413等具有腫瘤抑制因子的功能[4-7]，然而，關于Erbin的研究則少之又少，經過近10年的努力，現有研究表明Erbin與腫瘤、心血管疾病、腎臟疾病、糖尿病、炎癥等疾病的發生發展密切相關，但Erbin在腫瘤的發生發展中究竟扮演著什么樣的角色尚不明確。

Erbin在腫瘤的發生、發展中具有兩面性。胡雅彬等[8]通過基因芯片及免疫組化檢測人正常乳腺組織和乳腺癌組織Erbin的表達證實Erbin在人乳腺癌組織中的表達顯著降低，同時也通過體外實驗表明在乳腺癌細胞中抑制Erbin的表達可誘導細胞對靶向治療藥物赫賽汀單抗產生抗性。此外Dan等[9]也報道在Her-2陽性的乳腺癌組織中Erbin的表達水平顯著下降，且Erbin表達的缺失可促進乳腺癌細胞的侵襲、轉移。由此可見，在乳腺癌中Erbin表現為抑癌的一面，但也有研究表明Erbin可促進乳腺癌的發生發展，Tao等[10]研究證實在ErbB2陽性的乳腺癌中Erbin的表達增加，Erbin可通過調節ErbB2的穩定性和活性來調控乳腺癌的發生、發展。同時，也有研究報道抑制Erbin的表達可增強MCF-7乳腺癌細胞對腫瘤壞死因子相關的凋亡誘導配體TRAIL的敏感性，從而促進細胞的凋亡[11]。Erbin在乳腺癌中的功能作用仍存在一定的爭議，且其具體機制尚未明確，有待進一步研究。

同時，近期也有學者報道Erbin表達的缺失與宮頸癌的發生發展相關，Hu等[12]研究表明Erbin在宮頸癌組織中表達水平普遍降低甚至缺失，并推測IL-6/ STAT3/Erbin形成一個負反饋環路，Erbin可能作為負調控分子，抑制STAT3信號通路的活化， Erbin缺失導致的STAT3活化誘導宮頸癌細胞抗失巢凋亡，從而促進腫瘤轉移。

但也有研究證實Erbin基因在有些腫瘤中表達上調。近期Yao等[13]研究表明Erbin基因在結直腸癌中的表達是上調的，且其表達量與腫瘤的分期、進展密切相關，Erbin通過調節表皮生長因子受體（EGFR）的表達來調節腫瘤的發展演變。

還有研究報道Erbin基因參與神經纖維瘤的發生發展，其可能機制是通過調節蛋白激酶PAK2的活性而影響抑癌基因Merlin的表達[14]。

3 Erbin在腫瘤發生發展中可能的機制

Erbin作為LAP蛋白家族的新成員，可作為一種支架蛋白，在細胞極性形成、維持上皮細胞內環境的穩定及介導ErbinB2等分子在細胞中的定位具有重要作用。LAP蛋白常定位于果蠅、線蟲和人極性上皮細胞的基底外側膜或者附著于側膜連接結構，有研究發現，在秀麗隱桿線蟲中LET-413基因突變可使上皮細胞形態的完整性受到破壞，并導致細胞之間粘附連接缺失[11]，并且類似現象在黑腹果蠅Scribble基因突變中也可發生，Thornberry[15]研究也提示在哺乳動物中Scribble缺失可降低細胞間粘附能力，并誘導細胞的定向遷移。Erbin作為一種支架蛋白，其可與多種蛋白結合，現越來越多的研究發現，Erbin常與細胞黏附連接的組分相互作用或與某些參與細胞-基質黏附蛋白形成復合物，這均提示Erbin參與細胞極性的形成[10]。然而，眾所周知，細胞極性和形態的完整性對于上皮細胞行使正常的功能至關重要，上皮細胞極性的喪失和形態完整性破壞與腫瘤的發生發展密切相關。因此，筆者推測Erbin表達的異常或者引導相互結合蛋白的錯誤定位可能與細胞極性的喪失有關，進而導致腫瘤的發生發展。

Erbin不僅可以作為一種支架蛋白，參與細胞結構的形成，其還可作為一種接頭蛋白，可與多種信號蛋白相互作用，參與細胞內信號轉導網絡的形成，信號轉導通路的異常與腫瘤的發生發展密切相關。Erbin在MAPK、NF-κB 、TGFβ信號通路的調節中發揮著重要作用。

絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）是一組能被不同的細胞外刺激，如細胞因子、神經遞質、激素、細胞應激及細胞黏附等激活的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶，其主要包括ERK、JNK、P38MAPK、ENK5四個亞家族。MAPK信號通路參與調節細胞的生長、分化、對環境的應激適應、炎癥反應等多種重要的細胞生理、病理過程。然而，Erbin在MAPK信號通路中的角色仍存在一定的爭議，有研究表明，在神經元和心臟組織中Erbin可促進ERK信號通路[16-17]，而在上皮細胞中及其他特定環境中Erbin則表現為抑制ERK信號通路[18-19]，這表明在不同的組織細胞、作用環境下Erbin表現出不同的功能作用，這可能與Erbin作用的功能域（LRR或PDZ）不同有關，并且在不同的作用環境下erbin對ERK信號通路的調節機制不同。有研究表明Erbin通過其LRR功能結構域的相互作用可影響ERK的磷酸化，導致ERK激酶活性的下調，且這種效應是呈Erbin劑量依賴性的，同時Erbin還可抑制表皮生長因子（EGF）和神經生長因子（NGF）誘導的ERK活化[20]。Erbin還可通過與活化的Ras-GTP間接作用阻斷Raf-Ras1的相互作用，從而抑制ERK通路。同時也有學者認為Erbin通過其LRR結構域可與Sur-8（一種支架蛋白，是Ras-Raf形成所必須的）相互作用，阻斷Sur-8與活化的Ras-Raf相結合，從而抑制ERK的活性[21]。然而，也有研究表明Erbin通過其PDZ結構域介導兒茶酚胺相關的ERK激活。10多年前Rangwala等[22]就報道，Erbin通過MAPK依賴的途徑參與神經膠質瘤的發生發展，其具體機制為Erbin可與Merlin蛋白（Ⅱ型神經纖維瘤病NF2的基因產物）通過MAPK依賴的途徑間接作用，調節細胞間粘合連接的解離，從而抑制Schwann細胞中Erbin的表達，改變細胞間的相互作用，阻滯鈣黏蛋白依賴的粘合連接，從而促進細胞的增殖、轉移。然而，在不同腫瘤中Erbin在MAPK信號通路中的角色仍尚未明確。

作為一個轉錄因子蛋白家族，NF-κB（nuclear factor-kappa B）信號通路包括受體和受體近端信號銜接蛋白，IκB激酶復合物，IκB蛋白和NF-κB二聚體，其與腫瘤的發生、增殖、分化、凋亡、侵襲、轉移密切相關。Erbin在調節含核苷酸結合和寡聚化結構域的蛋白（Nod2）依賴的NF-κB信號途徑中發揮重要作用，Erbin可與Nod 2特異性結合，從而活化其下游的NF-κB信號通路。用MDP刺激HEK293T細胞和結腸上皮細胞系LoVo細胞可增強Nod2依賴的NF-κB活性，而轉染erbin基因后則可明顯降低NF-κB的活性。NF-κB信號通路在維持細胞增殖和凋亡的動態平衡中發揮著重要的作用，其調節的異常與腫瘤的發生發展密切相關。TRAIL（Tumor necrosis factor related apoptosis-inducing ligand）屬于腫瘤壞死因子超家族成員，其可誘導腫瘤細胞的凋亡，其不僅可以通過激活caspase（細胞凋亡蛋白酶）級聯放大反應誘導細胞凋亡，還可以通過NF-κB信號通路調節細胞的凋亡。Brog等研究表明在用重組TRAIL即rsTRAIL治療的Jurkat白血病T淋巴細胞中Erbin的表達是下調的，也有Dan等[2]證實在Erbin表達缺失的人乳腺癌細胞MCF-7中IκB（NF-κB的抑制劑）的磷酸化減少且NF-κB的活性下降，Erbin表達的下調通過抑制ErbB2/AKT/NF-κB信號通路促進MCF-7細胞對rsTRAIL誘導凋亡的敏感性。

TGF-β家族是一類在結構上相關的轉化生長因子，其包括TGF-β、活化素（activin）等，他們參與細胞的生長、黏附、分化、遷移及凋亡。TGF-β家族主要通過smad蛋白傳遞信號，其所形成的信號網絡參與腫瘤的發生發展[23]。近期有研究發現，Erbin參與TGF-β信號通路的調節，Warner等[24]通過酵母雙雜交方法在小鼠組織中篩查發現Erbin為一種新型的Smad3結合蛋白，Erbin與其他Smad3結合蛋白有許多相似的結構、功能特點，每個Smad3結合蛋白都至少有一個PDZ結構域。然而Dai等[25]發現缺失PDZ結構域的Erbin突變體蛋白仍可與Smad3結合，其還證實在毗鄰Erbin PDZ結構域處還有一個新型的與Smad3相互作用結構域。Erbin可以特異性的與Smad3/ Smad2結合，Erbin表達的增加可抑制Smad3/Smad2與Smad4聚集，這表明Erbin可負向調節Smad3/Smad2的功能，進而負向調控TGF-β信號通路的激活。有學者報道Erbin可通過對TGF-β信號通路的調節參與神經膠質瘤的發生發展。此外，Erbin的表達還具有細胞周期依賴性，其在G2/M期表達最多，因此，筆者推測Erbin可以調節細胞周期的進程，且其調節的異常與腫瘤的發生發展密切相關[26]。

綜上所述，Erbin在腫瘤的發生、發展中發揮著重要作用，但目前研究顯示Erbin的調節具有兩面性，可能與其特殊的分子結構、反應機制有關，正是這些特殊性使Erbin的調控作用變得極其復雜。在不同的腫瘤中、作用環境下表現出不同的功能作用。Erbin在腫瘤中的作用表現為兩面性可能與其參與的功能結構域、相互作用的蛋白、信號通路不同相關，但其具體作用機制目前仍未明確。對其進一步深入研究，將為針對Erbin作為靶點的腫瘤靶向治療提供堅實的理論基礎。

[1] Brog J P，Marchetto S，Le Bivic A，et al.ERBIN：a basolateral PDZ protein that interact s with the mammalian ERBB2/HER2 receptor [J]. Nat Cell Biol，2000，2（7）：407-414.

[2] Dan L，Shi M，Duan H，et al. Erbin， a negative regulator in diverse signal pathways[J]. Curr Protein Pept Sci，2010，11（8）：759-764.

[3]張浩，郭寧. Erbin的分子結構及其生物學功能[J].細胞與分子免疫學雜志，2007，23（1）：94-96.

[4] Nakagawa S，Yano T，Nakagawa K，et al.Analysis of the expression and localisation of a LAP protein， human scribble， in the normal and neoplastic epithelium of uterine cervix[J].Br J Cancer，2004，90（1）：194-199.

[5] Zhan L，Rosenberg A，Bergami K C，et al.Deregulation of scribble promotes mammary tumorigenesis and reveals a role for cell polarity in carcinoma[J].Cell，2008，135（5）：865-878.

[6] Martin-Belmonte F，Perez-Moreno M.Epithelial cell polarity， stem cells and cancer[J].Nat Rev Cancer，2011，12（23）：23-38.

[7] Wu M，Pastor-Pareja J C，Xu T.Interaction between Ras（V12） and scribbled clones induces tumour growth and invasion[J].Nature，2010，463（7280）：545-548.

[8]胡雅彬，孫麗敏，陳泓宇，等.Erbin表達缺失誘導MDA-453人乳腺癌細胞對曲妥珠單抗耐藥[J].軍事醫學，2013，37（11）：831-835.

[9] Dan L，Ming S，Chen Y，et al.Downregulation of Erbin in Her2-overexpressing breast cancer cells promotes cell migration and induces trastuzumab resistance[J].Mol Immunol，2013，56（1-2）：104-112.

[10] Tao Y，Shen C，Luo S，et al.Role of Erbin in ErbB2-dependent breast tumor growth[J]. Proc Natl Acad Sci USA，2014，111（42）：E4429-4438.

[11] Liu N，Zhang J，Liu S，et al.Erbin-regulated sensitivity of MCF-7 breast cancer cells to TRAIL via ErbB2/AKT/NF-kappaB pathway[J]. J Biochem，2008，143（6）：793-801.

[12] Hu Y，Chen H，Duan C，et al.Deficiency of Erbin induces resistance of cervical cancer cells to anoikis in a STAT3-dependent manner[J].Oncogenesis，2013，11（2）：e52.

[13] Yao S，Zheng P，Wu H，et al.Erbin interacts with c-Cbl and promotes tumourigenesis and tumour growth in colorectal cancer by preventing c-Cbl-mediated ubiquitination and down-regulation of EGFR[J].J Pathol，2015，236（1）：65-77.

[14] Wilkes M ，Repelin C E，Hong M，et al.Erbin and the NF2 tumor suppressor Merlin cooperatively regulate cell-type-specific activation of PAK2 by TGF-beta[J].Dev Cell， 2009，16（3）：433-444.

[15] Thornberry N A.Caspases：key mediators of apoptosis[J].Chem Biol，1998，5（5）：97-103.

[16] Shi M，Zhao M，Hu M，et al.beta2-AR-induced Her2 transactivation mediated by Erbin confers protection from apoptosis in cardiomyocytes[J].Int J Cardiol，2013，167（4）：1570-1577.

[17] Tao Y，Dai P，Liu Y，et al.Erbin regulates NRG1 signaling andmyelination[J].Proc Natl Acad Sci USA，2009，106（23）：9477-9482.

[18] Harmon R M，Simpson C L，Johnson J L，et al.Desmoglein-1/ Erbin interaction suppresses ERK activation to support epidermal differentiation[J].J Clin Invest，2013，123（4）：1556-1570.

[19] Huang Y Z，Zang M，Xiong W C，et al.Erbin suppresses the MAP kinase pathway[J]. J Biol Chem，2003，278（2）：1108-1114.

[20] Cohen G M.Caspases：the executioners of apoptosis[J].Biochem J，1997，326（Pt1）：1-16.

[21] Dai P，Xiong W C，Mei L.Erbin inhibits RAF activation by disrupting the sur-8-Ras-Raf complex[J].J Biol Chem，2006，281（2）：927-933.

[22] Rangwala R，Banine F，Borg J P，et al.Erbin regulates mitogenactivated protein （MAP） kinase activation and MAP kinasedependent interactions between Merlin and adherens junction protein complexes in Schwann cells[J].J Biol Chem，2005，280（12）：11 790-11 797.

[23]高磊，林葵，吳更.抑制型Smad對TGF信號通路的負調控研究進展[J].生物技術通報，2012， 27（5）：32-36.

[24] Warner D R，Pisano M M，Roberts E A，et al.Identification of three novel Smad binding proteins involved in cell polarity[J].FEBS Lett，2003，539（1-3）：167-173.

[25] Dai F，Chang C，Lin X，et al.Erbin inhibits transforming growth factor beta signaling through a novel Smad-interacting domain[J].Mol Cell Biol，2007，27（17）：6183-6194.

[26] Liu D，Shi M，Zhang H，et al.c-Myb regulates cell cycledependent expression of Erbin：an implication for a novel function of Erbin[J].PLoS One，2012，7（8）：e42 903.

10.3969/j.issn.1674-4985.2015.33.047

2015-06-01） （本文編輯：陳丹云）

2014國家自然科學基金（1814019061）；廣東省醫學院校級重點學科（X21120）

①廣東醫學院附屬醫院 廣東 湛江 524000

姚衛民