受體唾液酸化與腫瘤的關(guān)系研究

何秀貞

摘 要：唾液酸轉(zhuǎn)移酶的過表達和細胞表面唾液酸化能改變細胞的許多特性，如：免疫防御、細胞粘附、細胞轉(zhuǎn)移和侵襲能力等。唾液酸轉(zhuǎn)移酶與腫瘤轉(zhuǎn)移和不良預(yù)后息息相關(guān)。但是，唾液酸轉(zhuǎn)移酶參與腫瘤發(fā)生發(fā)展的機制依然是科學(xué)家們的一大難題。該文試圖圍繞著受體唾液酸化與腫瘤的關(guān)系研究這一課題，著重探討Integrins、EGFR、Fas、TNFR1這四種受體的唾液酸化與腫瘤的關(guān)系研究。通過該文的研究，認為腫瘤細胞發(fā)生行為學(xué)變化的分子機制是和腫瘤細胞內(nèi)某種受體唾液酸化息息相關(guān)的，甚至是多種受體唾液酸化共同作用的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：唾液酸化 腫瘤機制 Integrins EGFR Fas TNFR1

中圖分類號：R73 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（c）-0128-03

唾液酸化與腫瘤的相關(guān)性研究早有報道。Huang S[1]等人認為腫瘤細胞表現(xiàn)出不同于正常組織的生物學(xué)特性很大程度上取決于細胞表面異常的糖基化，特別是唾液酸化。唾液酸轉(zhuǎn)移酶基因的調(diào)控原件可能成為特殊信號通路的靶點，在腫瘤細胞中上調(diào)唾液酸轉(zhuǎn)移酶可能暗示著一些特殊的信號通路被激活[1-2]。異常的唾液酸化對于腫瘤來說是非常常見和重要的，包括與癌變，腫瘤細胞的粘附，遷移，侵襲，腫瘤轉(zhuǎn)移，血管生成、耐藥和耐輻射等方面。然而，唾液酸化參與腫瘤發(fā)生發(fā)展的機制依然是個謎，究其原因是唾液酸化作用底物的了解太少。為此，該文綜合了當(dāng)前最新的關(guān)于唾液酸作用底物方面的研究。

1 Integrins的唾液酸化與腫瘤的關(guān)系

Integrins是一種介導(dǎo)細胞粘附至ECM的跨膜蛋白，以異二聚體的形式存在，Integrins不僅介導(dǎo)細胞粘附至細胞外基質(zhì)，還調(diào)控控制細胞骨架的細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，因此Integrins在細胞遷移和侵襲中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。[3]早在2003年Seales EC[4]等人就證明唾液酸轉(zhuǎn)移酶ST6GalⅠ能增加Integrinβ1唾液酸化水平并誘導(dǎo)腫瘤細胞遷移。另外，Lee HJ等人研究發(fā)現(xiàn)電離輻射能增加ST6GalⅠ的表達量和某些糖蛋白唾液酸化水平[5]。在輻射暴露的刺激下，ST6GalⅠ的表達量的增加和Integrinβ1唾液酸化的增加是穩(wěn)定的。SW480結(jié)腸癌細胞（最初呈現(xiàn)ST6GalⅠ低表達）中過表達ST6GalⅠ能增加Integrinβ1唾液酸化，而轉(zhuǎn)染唾液酸苷酶2/唾液酸苷酶3/針對ST6GalⅠ短發(fā)夾RNA抑制唾液酸化能扭轉(zhuǎn)ST6GalⅠ過表達的作用。另外，ST6GalⅠ過表達細胞株在輻射暴露的刺激下能增加克隆形成生存能力和降低輻射誘導(dǎo)的caspase3的激活和細胞死亡。然而，用唾液酸苷酶2/唾液酸苷酶3/針對ST6GalⅠ短發(fā)夾RNA去除唾液酸化能恢復(fù)輻射誘導(dǎo)的細胞死亡。總之，輻射暴露能誘導(dǎo)ST6GalⅠ的表達，導(dǎo)致Integrinβ1等糖蛋白的唾液酸化水平的增加，并且蛋白唾液酸化的增加有助于細胞耐輻射[6]。電離輻射和ST6GalⅠ過表達將增加結(jié)腸癌細胞SW480粘附至纖連蛋白，并且通過激活paxillin和AKT促進細胞生存。相反，ST6GalⅠ或paxillin的敲除能降低輻射誘導(dǎo)的細胞粘附并增加細胞死亡水平。這些結(jié)果都暗示著：Integrinβ1唾液酸化可能通過Integrinβ1介導(dǎo)的paxillin和AKT的激活在促進腫瘤細胞粘附中發(fā)揮重要作用[7]。Isaji T[8]等人也證明Integrinβ1Ⅰ型域（Mu3）的N-糖基化對于Integrinβ1的表達和生物學(xué)功能是至關(guān)重要的，輻射誘導(dǎo)Integrinβ1唾液酸化能增加蛋白穩(wěn)定性以及細胞粘附和遷移能力。當(dāng)用磺胺類查耳酮化合物靶向抑制Integrinβ1唾液酸化，輻射誘導(dǎo)的Integrinβ1唾液酸化被抑制，且輻射誘導(dǎo)的粘附和遷移也被抑制。總之，ST6GalI誘導(dǎo)的Integrinβ1唾液酸化的增加對于輻射介導(dǎo)結(jié)腸癌細胞的粘附和遷移來說是關(guān)鍵的。這些結(jié)果表明，ST6GalⅠ能誘導(dǎo)Integrinβ1唾液酸化及其下游信號通路的激活，從而影響腫瘤細胞的遷移、粘附等生物學(xué)功能。

2 EGFR的唾液酸化與腫瘤的關(guān)系

近來，在所有的膜糖蛋白中，有酪氨酸激酶活性的表皮生長因子受體EGFR已經(jīng)成為抗腫瘤藥物研發(fā)目標(biāo)之一。EGFR屬于EGFR家族，它通過與配體EGF結(jié)合誘導(dǎo)受體二聚體化，并激活不同的下游信號蛋白進行細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而啟動酪氨酸激酶活性來指導(dǎo)腫瘤細胞的增殖、遷移、分化和凋亡。

近來，Lillehoj EP[9]等研究發(fā)現(xiàn)，人類原發(fā)性小腸氣道和A549上皮細胞都能表達唾液酸酶NEU1，NEU1的過表達能降低EGF刺激引起的EGFR Tyr-1068自磷酸化高達40%，增加MUC1介導(dǎo)的粘附和激活ERK信號通路；相反地，NEU1的缺失能增加EGF刺激引起的EGFR Tyr-1068自磷酸化，降低MUC1介導(dǎo)的粘附和抑制ERK信號通路。Liu YC[10]等人研究發(fā)現(xiàn)，在CL1-5細胞中過表達唾液酸轉(zhuǎn)移酶和在CL1-5和A549細胞中過表達α1，3-巖藻糖基化轉(zhuǎn)移酶，在EGF的刺激下能抑制EGFR的二聚體化和磷酸化，這種調(diào)節(jié)作用在唾液酸酶和巖藻糖苷酶處理后得到進一步的驗證。唾液酸化和巖藻糖基化的增加能降低EGFR介導(dǎo)的肺癌細胞的侵襲能力。另外，在EGF的刺激下，相比CL1-0細胞，CL1-5細胞有更高的唾液酸化和巖藻糖基化水平，并導(dǎo)致更低的EGFR二聚體化和酪氨酸磷酸化水平。另一方面，不管是細胞實驗還是體外實驗，用唾液酸酶將唾液酸從EGFR上去除后，EGF處理將增加EGFR的二聚體化；體外實驗用巖藻糖基酶預(yù)處理EGFR導(dǎo)致相同的結(jié)果即EGFR二聚體化的增加。這些結(jié)果證明唾液酸化和末端ɑ1，3-巖藻糖基化能抑制肺癌細胞EGFR的激活，以及這些修飾能影響EGFR介導(dǎo)的信號通路和細胞行為。

Jung-Jin Park[5-7]等人通過構(gòu)建ST6Gal I敲除的SW480結(jié)腸癌細胞株和ST6Gal I過表達的SW480結(jié)腸癌細胞株，與SW480細胞相比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ST6Gal I能誘導(dǎo)人原發(fā)性大腸癌EGFR的唾液酸化。不管是體內(nèi)腫瘤移植實驗還是體外細胞實驗，α2，6-唾液酸化的降低都能促進細胞的增殖和腫瘤生長。另外，ST6Gal Ⅰ敲除能增加EGF誘導(dǎo)的EGFR的磷酸化并激活下游細胞外信號調(diào)節(jié)激酶ERK信號。更重要的是，EGFR的酪氨酸激酶抑制劑吉非替尼的抗腫瘤作用在ST6Gal I敲除細胞中顯著增加。相反地，在ST6Gal I過表達細胞中，吉非替尼引起的細胞死亡顯著降低[11]。總的來說，這些結(jié)果為ST6Gal I介導(dǎo)EGFR唾液酸化在腫瘤細胞增殖和對化療藥物敏感性中的作用提供了一個強有力的證據(jù)。

3 Fas受體唾液酸化與腫瘤的關(guān)系

最近，Swindall AF[12]發(fā)現(xiàn)死亡受體Fas的α2，6-唾液酸化能保護細胞免于Fas介導(dǎo)的凋亡。TNF家族的死亡受體（TNFRs），包括TNFR1，DR4，DR5和Fas（CD95），已經(jīng)被證實與腫瘤細胞生存高度相關(guān)。Fas死亡受體，像其他的TNFs一樣，是一種同源三聚體跨膜受體，激活多種細胞內(nèi)信號級聯(lián)，其中一種是指導(dǎo)細胞凋亡。當(dāng)與配體結(jié)合后，F(xiàn)as聚集促進胞漿蛋白和Fas胞質(zhì)尾端的結(jié)合。第一種結(jié)合至Fas尾端的蛋白是FADD，通過一種叫做死亡域的區(qū)域。一些其他的蛋白，包括procaspase 8和procaspase 10，則聚集在Fas/FADD復(fù)合物，綜合這些蛋白形成誘導(dǎo)死亡信號復(fù)合物（DISC）。這種復(fù)合物通過clathrin介導(dǎo)的內(nèi)吞作用內(nèi)在化，并允許DISC形成所需的進一步的凋亡信號。DISC形成的提高導(dǎo)致procaspase 8的自溶裂解和激活，這將形成效應(yīng)caspase，caspase 3，并最終導(dǎo)致凋亡端點，如膜皺縮和DNA碎片。有趣的是，在TRAIL的治療下，ST6GalⅠ活性的差異對DR4/DR5死亡受體的功能沒有影響，提示人們ST6GalⅠ作用Fas受體是有選擇性的。以結(jié)腸癌細胞為模型構(gòu)建ST6GalⅠ敲除和過表達細胞，發(fā)現(xiàn)Fas的α2，6-唾液酸化能保護細胞免于FsaL和Fas激活抗體CH11刺激引起的凋亡，證據(jù)是活化的caspase-8和caspase-3減少了。作者也發(fā)現(xiàn)Fas的α2，6-唾液酸不改變CH11的結(jié)合力，而是抑制Fas誘導(dǎo)凋亡的能力，通過阻斷FADD與Fas胞漿尾部的聯(lián)系，啟動死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物形成的一個事件。更進一步說，F(xiàn)as的α2，6-唾液酸化抑制Fas的內(nèi)在化作用，這是死亡信號必需的。盡管Fas活性失調(diào)是一個總所周知的機制，通過逃避凋亡，研究是第一次將Fas和特殊的唾液酸轉(zhuǎn)移酶在靈敏度方面作用聯(lián)系在一起。這個發(fā)現(xiàn)建立一個新的范例，通過Fas的α2，6-唾液酸化將抑制死亡受體功能，最終使腫瘤細胞自我保護免于凋亡。

4 TNFR1的唾液酸化與腫瘤的關(guān)系

最近Liu ZY[13]等描述了一種新型的凋亡信號涉及TNFR1死亡受體的α2，6唾液酸化。為了研究巨噬細胞的唾液酸化，用PMA（一種刺激巨噬細胞分化和凋亡的物質(zhì)）處理U937單核細胞的結(jié)果顯示：巨噬細胞分化誘導(dǎo)ST6Gal-I下調(diào)，導(dǎo)致受體α2，6唾液酸化的下降。而ST6Gal-I表達的增加有力地抑制PMA誘導(dǎo)的凋亡。考慮到PMA-介導(dǎo)凋亡是通過TNFα的上調(diào)，TNFα上調(diào)激活TNFR1，然后檢測TNFR1的α2，6唾液酸化水平。增加ST6Gal-I的U973細胞呈現(xiàn)出TNFR1的唾液酸化水平的增加，并且這和TNFα刺激的凋亡減少相關(guān)。通過唾液酸苷酶或ST6Gal-I shRNA的處理，TNFR1α2，6唾液酸化的去除顯著地提高TNFα誘導(dǎo)的凋亡。結(jié)論就是，ST6Gal-I下調(diào)可能限制單個核細胞/巨噬細胞的壽命，以TNFR1唾液酸化不足的方式促進細胞凋亡。

5 結(jié)語

綜上所述，該文綜合了當(dāng)前最新的關(guān)于α2，6唾液酸化受體與腫瘤的關(guān)系研究。總結(jié)來說，共分為三類研究：第一類為Integrin類受體；第二類是生長因子類受體；第三類是死亡受體。綜合該文的探討認為ST6Gal1誘導(dǎo)的受體唾液酸化，從而引起腫瘤細胞的行為學(xué)變化，其內(nèi)在分子機制是由腫瘤細胞內(nèi)某種受體唾液酸化水平的增加或多種受體唾液酸化的協(xié)同作用決定的，再由該受體本身的特性決定后續(xù)的信號分子的激活。總之，α2，6唾液酸化受體與腫瘤的關(guān)系研究雖然在這兩年取得了一些令人矚目的成就，但其內(nèi)在機制仍需要進一步研究。

參考文獻

[1] Wang L，Liu Y，Wu L，et al.Sialyltransferase inhibition and recent advances[J].Biochim Biophys Acta，2016，1864（1）：143-153.

[2] Vajaria BN，Patel KR，Begum R，et al.Sialylation：an Avenue to Target Cancer Cells[J].Pathol Oncol Res，2016，22（3）：443-447.

[3] Banno A，Ginsberg MH.Integrin activation[J].Biochem Soc Trans，2008（36）：229-234.

[4] Seales EC，Jurado GA，Singhal A，et al.Ras oncogene directs expression of a differentially sialylated，functionally altered beta1 integrin[J].Oncogene，2003（22）：7137-7145.

[5] Lee HJ，Lee M，Kang CM，et al.Identification of possible candidate biomarkers for local or whole body radiation exposure in C57BL/6 mice[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys，2007（69）：1272-1281.

[6] Minyoung Lee，Hae-June Lee，Sang-woo Bae，et al. Protein Sialylation by Sialyltransferase Involves Radiation Resistance[J].Mol Cancer Res，2008，6（8）：1316-1325.

[7] Minyoung Lee，Jung-Jin Park，Yun-Sil Lee.Adhesion of ST6Gal I-mediated human colon cancer cells to fibronectin contributes to cell survival by integrinβ1-mediated paxillin and AKT activation[J].Oncology Reports，2010（23）：757-761.

[8] Isaji T，Sato Y，F(xiàn)ukuda T，et al.N-glycosylation of the I-like domain of beta 1 integrin is essential for beta 1 integrin expression and biological function： Identification of the minimal N-glycosylation requirement for alpha 5beta 1[J].J Biol Chem，2009（284）：12207-12216.

[9] Lillehoj EP，Hyun SW，F(xiàn)eng C，et al.NEU1 sialidase expressed in human airway epithelia regulates epidermal growth factor receptor（EGFR）and MUC1 protein signaling[J].J Biol Chem，2012，287（11）：8214-8231.

[10] Liu YC，Yen HY，Chen CY，et al.Sialylation and fucosylation of epidermal growth factor receptor suppress its dimerization and activation in lung cancer cells[J].Proc Natl Acad Sci USA，2011（108）：11332-11337.

[11] Jung-Jin Park，Jae Youn Yi，Yeung Bae Jin，et al. Sialylation of epidermal growth factor receptor regulates receptor activity and chemosensitivity to gefitinib in colon cancer cells[J].Biochemical Pharmacology，2012，83（7）：849-857.

[12] Swindall AF，Bellis SL.Sialylation of the Fas Death Receptor by ST6Gal-I Provides Protection against Fas-mediated Apoptosis in Colon Carcinoma Cells[J].J Biol Chem，2011，286（26）：22982-22990.

[13] Liu ZY，Swindall AF，Kesterson RA.ST6Gal-I Regulates Macrophage Apoptosis via α2-6Sialylation of the TNFR1 Death Receptor[J].The Journal of Biological Chemstry，2011，286（45）：39654-39662.