SMTNL 2在腎細(xì)胞癌中的研究進(jìn)展

陳琛 鄭文忠 李賢新

SMTNL 2在腎細(xì)胞癌中的研究進(jìn)展

陳琛 鄭文忠 李賢新

腎細(xì)胞癌是一類(lèi)多基因相關(guān)的腫瘤，不同組織學(xué)類(lèi)型的腎細(xì)胞癌有不同的基因改變及臨床特征，其對(duì)治療的反應(yīng)也不盡相同。因此，對(duì)腎細(xì)胞癌相關(guān)基因的研究不僅加深了人們對(duì)腎細(xì)胞癌發(fā)病機(jī)制的了解，而且具有重要的臨床意義。本研究主要介紹了SMTNL 2基因及其編碼蛋白的分子生物學(xué)特點(diǎn)及總結(jié)發(fā)現(xiàn)其可能為腎細(xì)胞癌發(fā)生發(fā)展過(guò)程中潛在的關(guān)鍵基因。

腎細(xì)胞癌；類(lèi)平滑肌樣蛋白-2；c-Jun氨基末端激酶；激活轉(zhuǎn)錄因子-2

腎細(xì)胞癌是泌尿生殖系統(tǒng)最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，其發(fā)病率僅次于膀胱癌，約占全身惡性腫瘤的3%。腎細(xì)胞癌有多種組織學(xué)類(lèi)型，如腎臟透明細(xì)胞癌、乳頭狀腎細(xì)胞癌、嗜色細(xì)胞癌及嫌色細(xì)胞癌等，其中以腎臟透明細(xì)胞癌最為多見(jiàn)，約占其75%[1-2]。近年來(lái)，腎細(xì)胞癌發(fā)病率在全世界范圍內(nèi)呈明顯增高趨勢(shì)[3]。早期腎細(xì)胞癌癥狀不明顯，故初次就診時(shí)，約有30%的患者已經(jīng)發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移并進(jìn)展至晚期癌癥。由于腎細(xì)胞癌對(duì)放、化療均不敏感，故外科手術(shù)切除腫瘤組織是治療原發(fā)性腎細(xì)胞癌的主要方法[4]。腎癌發(fā)生、發(fā)展的分子機(jī)制目前仍不清楚。對(duì)患者進(jìn)行預(yù)后評(píng)估并根據(jù)預(yù)后評(píng)估結(jié)果對(duì)腎癌患者進(jìn)行個(gè)性化治療非常重要。目前尚無(wú)臨床應(yīng)用的腎癌預(yù)后標(biāo)志物。由此對(duì)腎細(xì)胞癌相關(guān)基因的鑒定及其功能分析對(duì)闡明腎細(xì)胞癌發(fā)生、發(fā)展機(jī)制及生物學(xué)特點(diǎn)具有重大的實(shí)際意義。本研究就SMTNL 2基因的分子生物學(xué)特點(diǎn)、細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)通路及在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的可能作用進(jìn)行如下綜述。

1 SMTNL2的基因定位及其產(chǎn)物特征

SMTNL 2（類(lèi)平滑肌樣蛋白-2）基因定位于17號(hào)染色體短臂

1區(qū)3帶第2亞帶，有8個(gè)外顯子和7個(gè)內(nèi)含子，全長(zhǎng)24.339 kb，其m RNA長(zhǎng)度為2.285 kb。SMTNL 2基因編碼的蛋白稱(chēng)為類(lèi)平滑肌蛋白-2，由461個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，和平滑肌蛋白類(lèi)似，SMTNL 2基因編碼的蛋白含有1個(gè)鈣調(diào)蛋白同源的結(jié)構(gòu)域（CH結(jié)構(gòu)域）。在細(xì)胞骨架及信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)蛋白，CH結(jié)構(gòu)域被發(fā)現(xiàn)，其可通過(guò)與F-肌動(dòng)蛋白相互作用來(lái)調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架重構(gòu)，進(jìn)而影響細(xì)胞的生物學(xué)行為[5]。另外，SMTNL 2基因編碼的蛋白含有1個(gè)堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域。堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域包括1個(gè)亮氨酸拉鏈亞結(jié)構(gòu)域和1個(gè)堿性區(qū)亞結(jié)構(gòu)域[6]，堿性區(qū)內(nèi)含2個(gè)典型的核定位序列，亮氨酸拉鏈區(qū)及N 末端各含1個(gè)核輸出序列[7]。

2 SMTNL2的生物學(xué)功能

在人類(lèi)蛋白質(zhì)表達(dá)圖集和基因表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)（Gene Expression Omnibus，GEO）[8-9]中有研究數(shù)據(jù)表明，SMTNL 2在骨骼肌、肝臟、肺、腎臟組織均有表達(dá)，其中以骨骼肌中表達(dá)量最高。Porter等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在眼外肌和腓腸肌細(xì)胞系分化的過(guò)程中SMTNL 2蛋白的表達(dá)量會(huì)增加。Haslett等[11]在對(duì)正常人骨骼肌組織和杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥患者骨骼肌分別進(jìn)行活檢時(shí)發(fā)現(xiàn)，杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥患者骨骼肌中的SMTNL 2表達(dá)量比正常人降低了50%。另一研究發(fā)現(xiàn)在膝關(guān)節(jié)固定48 h后，通過(guò)微陣列研究測(cè)算股四頭肌外側(cè)頭的SMTNL 2表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)原先高表達(dá)SMTNL 2的股四頭肌外側(cè)頭，在經(jīng)過(guò)48 h膝關(guān)節(jié)固定，SMTNL 2的表達(dá)量顯著下降[12]。此外SMTNL 2在肌肉中的表達(dá)可作為預(yù)測(cè)有氧運(yùn)動(dòng)的生物學(xué)標(biāo)志物[13]。在最近的一項(xiàng)研究中，Gordon等[14]通過(guò)結(jié)合分子對(duì)接位點(diǎn)和磷酸化位點(diǎn)預(yù)測(cè)的方法發(fā)現(xiàn)SMTNL 2是c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）的一種底物，并證明分子對(duì)接位點(diǎn)是JNK與底物高親和結(jié)合并產(chǎn)生磷酸化作用的必要條件，即分子對(duì)接位點(diǎn)可有效幫助JNK與底物相結(jié)合。在通過(guò)肽的競(jìng)爭(zhēng)分析中，他們發(fā)現(xiàn)SMTNL 2中的分子對(duì)接位點(diǎn)可通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性抑制的方式影響JNK介導(dǎo)的激活轉(zhuǎn)錄因子-2（ATF 2）的磷酸化。另有研究發(fā)現(xiàn)，JNK激酶活性在肌肉收縮、氧化應(yīng)激及C 2C 13分化過(guò)程中活性增加[15-17]。在杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良癥的小鼠中發(fā)現(xiàn)JNK 1的活性增加[18-19]。由于缺少SMTNL 2基因敲除的小鼠模型，所以現(xiàn)階段很難探究JNK介導(dǎo)SMTNL 2蛋白磷酸化的確切功能。所以對(duì)JNK介導(dǎo)SMTNL 2蛋白磷酸化的功能研究有重要意義。

3 SMTNL2基因在腎細(xì)胞癌組織中的表達(dá)

Galvez-Santisteban等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，腎細(xì)胞癌及乳腺癌患者癌組織中SMTNL 2的表達(dá)較正常組織有明顯下降。Lenburg等[21]使用Affymetrix U 133 A和U 133 B基因芯片對(duì)腎透明細(xì)胞癌組織進(jìn)行高通量測(cè)序，通過(guò)全基因組表達(dá)分析及微陣列數(shù)據(jù)參數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)在腎透明細(xì)胞癌中SMTNL 2基因表達(dá)顯著降低，表明SMTNL 2基因在腎細(xì)胞癌的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中具有重要作用。但就其在腎細(xì)胞癌發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的具體作用機(jī)制目前研究尚少，鑒于SMTNL 2基因在腎細(xì)胞癌組織中的表達(dá)特性，故有必要性對(duì)其具體功能進(jìn)行深入研究。

4 c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）信號(hào)通路及激活轉(zhuǎn)錄因子-2（Activating transcription factor,ATF2）的生物學(xué)功能

4.1 JNK信號(hào)通路 JNK蛋白分別由基因jnk 1、jnk 2、jnk 3編碼，JNK 1(MAPK 8)和JNK 2(MAPK 9)幾乎在所有細(xì)胞中均有表達(dá)，而JNK 3（MAPK 10)主要發(fā)現(xiàn)于腦、心臟及睪丸組織中。JNK信號(hào)通路是MAPK中的重要通路之一，其主要位于細(xì)胞質(zhì)，包含有Thr、Pro和Tyr 3種氨基酸組成的雙磷酸化功能區(qū)域，通過(guò)與c-Jun N端的活化區(qū)的結(jié)合，JNK信號(hào)通路使其63、73位絲氨酸的殘基磷酸化[22]。JNK的活化是通過(guò)氨基末端殘基磷酸化實(shí)現(xiàn)的，活化的JNK將移位到細(xì)胞核中產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)。JNK信號(hào)通路能被各種應(yīng)激刺激所激活，這些應(yīng)激刺激包括高滲、缺血再灌注、紫外線、生長(zhǎng)因子等。但是JNK信號(hào)通過(guò)是如何被激活的機(jī)制目前不明朗。推測(cè)可能是雙磷酸化后改變了T環(huán)的結(jié)構(gòu)和N端和C端的重新排列，從而產(chǎn)生了一個(gè)功能性活化位點(diǎn)[23]。

4.2 JNK在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中的作用Behrens等[24]通過(guò)對(duì)誘導(dǎo)Ras的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的研究，發(fā)現(xiàn)Ras介導(dǎo)c-Jun的磷酸化是由JNK信號(hào)通路完成的。而且JNK信號(hào)通路磷酸化c-Jun位點(diǎn)的突變可抑制Ras引起的成瘤。另外，一些瘤基因的轉(zhuǎn)化功能呈JNK依賴(lài)性的，這些證據(jù)表明JNK與腫瘤發(fā)生明顯相關(guān)，但就其確切作用機(jī)制目前還不清楚[25]。Chen[26]等研究發(fā)現(xiàn)，在野生型小鼠中TPA可誘導(dǎo)ERK的磷酸化和AP-1 DNA結(jié)合活性。但在Jnk 2-/-小鼠中卻受到了抑制，提示JNK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在腫瘤的侵襲演進(jìn)重要作用。JNK信號(hào)通路在正常組織中主要起到調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡作用，與ERK的增殖作用相反，提示在腫瘤的發(fā)展過(guò)程中，JNK依賴(lài)性的凋亡受到抑制，表明JNK信號(hào)途徑成份是潛在的抑瘤基因。杜昌國(guó)和王健[27]等通過(guò)采用免疫組織化學(xué)方法，研究癌旁正常組織(20例)、腎透明細(xì)胞癌組織(52例)中P 38和JNK蛋白的表達(dá)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在腎透明細(xì)胞癌中P 38和JNK的表達(dá)高于癌旁組織，且與腫瘤的臨床TNM分期、病理分化相關(guān)，提示P 38和JNK與腎組織癌變、侵襲和轉(zhuǎn)移過(guò)程有關(guān)。

4.3 ATF-2的生物學(xué)功能ATF-2為堿性亮氨酸拉鏈轉(zhuǎn)錄因子家族的成員。ATF-2主要通過(guò)磷酸化修飾而激活，通常由p 38/JNK信號(hào)通路直接磷酸化ATF-2的Thr 69/71位點(diǎn)，從而激活A(yù)TF-2。在腫瘤發(fā)生中ATF-2兼具癌基因和腫瘤抑制因子的特性，不同組織/細(xì)胞類(lèi)型中ATF-2的亞細(xì)胞定位可能是決定其發(fā)揮何種作用的關(guān)鍵，當(dāng)ATF 2定位于細(xì)胞質(zhì)中時(shí)，其主要表現(xiàn)為腫瘤抑制因子特性，當(dāng)ATF 2定位于細(xì)胞核中時(shí)，其主要表現(xiàn)為癌基因特性。ATF-2的核內(nèi)或者胞漿定位能力受蛋白激酶PKCε的調(diào)控[28]。磷酸化的ATF-2可形成同二聚體，或與Fos/Jun家族成員及其他ATF/CREB家族成員選擇性形成異二聚體而激活[29]。ATF-2激活的下游靶基因有細(xì)胞周期蛋白D 1、腫瘤侵襲相關(guān)分子、細(xì)胞黏附分子、細(xì)胞凋亡相關(guān)因子、抑癌基因等[30-31]。

5 總結(jié)

現(xiàn)代分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展日新月異，在21世紀(jì)初完成的人類(lèi)基因組計(jì)劃以及后續(xù)基因組計(jì)劃的全面展開(kāi)，使腎細(xì)胞癌相關(guān)基因被不斷發(fā)現(xiàn)和深入研究成為了可能。SMTNL 2基因作為JNK的底物，通過(guò)分子對(duì)接位點(diǎn)與JNK結(jié)合并參與磷酸化，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性抑制影響ATF 2的磷酸化激活，進(jìn)而影響細(xì)胞的生物學(xué)功能。由于SMTNL 2基因在腎透明細(xì)胞癌組織中低表達(dá)，說(shuō)明SMTNL 2可能成為腎細(xì)胞癌早期診斷及治療的有效分子標(biāo)志物。因此其在腎透明細(xì)胞癌發(fā)生和發(fā)展中的許多機(jī)制及功能尚待進(jìn)一步深入研究。

[1] Kashyap MK,Kumar A,Emelianenko N,et al.Biochemical and molecular markers in renal cell carcinoma:an update and future prospects[J]. Biomarkers,2005,10(4):258-294.

[2] Mancuso A,Sternberg CN.New treatments for metastatic kidney cancer[J]. Can J Urol,2005,12（Suppl 1）:66-70.

[3] Kirkali Z,Tuzel E,Mungan MU.Recent advances in kidney cancer and metastatic disease[J].BJU Int,2001,88(8):818-824.

[4] Van Poppel H,Da PL,Albrecht W,et al.A prospective randomized EORTC intergroup phase 3 study comparing the complications of elective nephron-sparing surgery and radical nephrectomy for low-stage renal cell carcinoma[J].Eur Urol,2007,51(6):1606-1615.

[5] 董麗華,韓梅,溫進(jìn)坤.Calponin蛋白家族在細(xì)胞骨架重構(gòu)中的作用[J].細(xì)胞生物學(xué)雜志,2007(3):321-324.

[6] Vlahopoulos SA,Logotheti S,Mikas D,Giarika A,Gorgoulis V,Zoumpourlis V.The role of ATF-2 in oncogenesis[J].Bioessays,2008,30(4):314-327.

[7] Hsu CC,Hu CD.Critical role of N-terminal end-localized nuclear export signal in regulation of activating transcription factor 2(ATF 2) subcellular localization and transcriptional activity[J].J Biol Chem,2012,287(11):8621-8632.

[8] Asplund A,Edqvist PH,Schwenk JM,Ponten F.Antibodies for profiling the human proteome-The Human Protein Atlas as a resource for cancer research[J].Proteomics,2012,12(13):2067-2077.

[9] Barrett T,Troup DB,Wilhite SE,et al.NCBI GEO:archive for functional genomics data sets--10 years on[J].Nucleic Acids Res,2011,39(Database issue):D 1005-1010.

[10] Porter JD,Israel S,Gong B,et al.Distinctive morphological and gene/ protein expression signatures during myogenesis in novel cell lines from extraocular and hindlimb muscle[J].Physiol Genomics,2006,24(3):264-275.

[11] Haslett JN,Sanoudou D,Kho AT,et al.Gene expression profiling of Duchenne muscular dystrophy skeletal muscle[J].Neurogeneti cs,2003,4(4):163-171.

[12] Urso ML,Scrimgeour AG,Chen YW,Thompson PD,Clarkson PM.Analysis of human skeletal muscle after 48 h immobilization reveals alterations in mRNA and protein for extracellular matrix components[J].J Appl Physi ol(1985),2006,101(4):1136-1148.

[13] Timmons JA,Knudsen S,Rankinen T,et al.Using molecular classification to predict gains in maximal aerobic capacity following endurance exercise training in humans[J].J Appl Physiol(1985),2010,108(6):1487-1496.

[14] Gordon EA,Whisenant TC,Zeller M,et al.Combining docking site and phosphosite predictions to find new substrates:identification of smoothelin-like-2(SMTNL 2)as a c-Jun N-terminal kinase(JNK)substrate[J].Cell Signal,2013,25(12):2518-2529.

[15] Leng Y,Steiler TL,Zierath JR.Effects of insulin,contraction,and phorbol esters on mitogen-activated protein kinase signaling in skeletal muscle from lean and ob/ob mice[J].Diabetes,2004,53(6):1436-1444.

[16] Jing E,Emanuelli B,Hirschey MD,et al.Sirtuin-3(Sirt 3)regulates skeletal muscle metabolism and insulin signaling via altered mitochondrial oxidation and reactive oxygen species production.Proc Natl Acad Sci U S A,2011,108(35):14608-14613.

[17] Bennett AM,Tonks NK.Regulation of distinct stages of skeletal muscle differentiation by mitogen-activated protein kinases.Scien ce,1997,278(5341):1288-1291.

[18] Nakamura A,Yoshida K,Ueda H,Takeda S,Ikeda S.Up-regulation of mitogen activated protein kinases in mdx skeletal muscle following chronic treadmill exercise[J].Biochim Biophys Acta,2005,1740(3):326-331.

[19] Smythe GM,Forwood JK.Altered mitogen-activated protein kinase signaling in dystrophic(mdx)muscle[J].Muscle Nerve,2012,46(3):374-383.

[20] Galvez-Santisteban M,Rodriguez-Fraticelli AE,Bryant DM,et al.Synaptotagmin-like proteins control the formation of a single apical membrane domain in epithelial cells[J].Nat Cell Biol,2012,14(8):838-849.

[21] Lenburg ME,Liou LS,Gerry NP,Frampton GM,Cohen HT,Christman MF.Previously unidentified changes in renal cell carcinoma gene expression identified by parametric analysis of microarray data[J].BMC Cancer,2003,3:31.

[22] 葉冬青,高維娟.c-jun氨基末端激酶信號(hào)通路與細(xì)胞凋亡.中國(guó)老年學(xué)雜志,2009(7):894-896.

[23] Gupta S,Barrett T,Whitmarsh AJ,et al.Selective interaction of JNK protein kinase isoforms with transcription factors[J].EMBO J,1996,15(11):2760-2770.

[24] Behrens A,Jochum W,Sibilia M,Wagner EF.Oncogenic transformation by ras and fos is mediated by c-Jun N-terminal phosphorylation[J]. Oncogene,2000,19(22):2657-2663.

[25] Ip YT,Davis RJ.Signal transduction by the c-Jun N-terminal kinase(JNK)--from inflammation to development[J].Curr Opin Cell Biol,1998,10(2):205-219.

[26] Chen N,Nomura M,She QB,et al.Suppression of skin tumorigenesis in c-Jun NH(2)-terminal kinase-2-deficient mice[J].Cancer Res,2001,61(10):3908-3912.

[27] 杜昌國(guó),王健.P 38與JNK在腎透明細(xì)胞癌中的表達(dá)及其臨床意義[J].現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生,2011,27(16):2045.

[28] Lau E，Kluger H，Varsano T，et al.PKCε promotes oncogenic functions of ATF-2 in the nucleus while blocking its apoptotic function at mitochondria[J]. Cell，2012，148:543-555.

[29] Vlahopoulos SA，Logotheti S，Mikas D，et al.The role of ATF-2 in oncogenesis[J].Bioessays，2008，30:314-327.

[30] Ferguson BW，Datta S.Role of heparan sulfate 2-o-sulfotransferase in prostate cancer cell proliferation，invasion，and growth factor signaling[J].Prostate Cancer，2011，2011:893208.

[31] Maekawa T，Sano Y，Shinagawa T，et al.ATF-2 controls transcription of Maspin and GADD 45 alpha genes independently from p 53 to suppress mammary tumors[J].Oncogene,2008,27:1045-1054.

10.3969/j.issn.1009-4393.2015.14.004

廣東 518036 安徽醫(yī)科大學(xué)北京大學(xué)深圳醫(yī)院臨床學(xué)院 （陳琛） 北京大學(xué)深圳醫(yī)院泌尿外科（陳琛 鄭文忠 李賢新）

李賢新 E-mail：xianxinli@163.com