上皮膜蛋白1的研究進展

王妍亭，韓 娟，劉進衡綜述，顏 浩審校

0 引 言

上皮膜蛋白1(epithelial membrane protein 1，EMP1)基因最早于1995年由瑞士學者Taylor等[1]從胎鼠腸cDNA文庫中克隆出并命名的。因其參與涉及細胞周期調控、腫瘤發生發展等多種細胞間信號傳導通路，并在鱗狀上皮分化過程中高度上調，故又稱為腫瘤相關性膜蛋白(tumor-associated membrane protein, TMP)、進展相關性膜蛋白PAP、鱗狀上皮細胞分化標記物CL-20和B4B[2]。EMP1屬于以外周髓鞘蛋白-22(peripheral myelin protein-22，PMP-22)結構為代表的PMP-22家族，該家族包含EMP1、EMP2、EMP3、PMP-22、晶狀體纖維細胞蛋白、腦細胞膜蛋白、PERP在內至少7例成員。這些成員基因結構相對保守，且具有相似的功能[3]。有關PMP-22的結構及功能的研究最為透徹，它主要分布于周圍神經鞘膜，對施萬細胞的增殖和分化起重要的調節作用[1]。編碼該蛋白的基因發生突變后會導致一系列神經系統疾病，包括腓骨肌萎縮癥、遺傳性壓力易感周圍神經病、Dejerine-Sottas綜合征等[1]。近年來，實驗室以PMP-22為原型，克隆出其他家族成員。其中，EMP-1逐漸受到重視。許多研究發現，在不同的細胞周期，EMP-1的表達不同，提示它可能類似于PMP-22，在細胞的生長、增殖、分化、凋亡中起重要的調節功能，參與疾病的發生發展。現就有關EMP1的研究進展進行綜述。

1 EMP1的結構

EMP1染色體定位于12p12.3，其mRNA相對分子質量為2760，編碼約160個氨基酸組成的4跨膜糖蛋白，以及一個N-豆蔻酰基化區，一個酪蛋白激酶2磷酸化區，一個N-糖基化區[4-5]。位于細胞膜內的4跨膜結構高度保守，在人、鼠、兔中該結構有76%的氨基酸序列一致[4]。但是真正發揮作用的是EMP1跨膜結構外的功能區。豆蔻酰基化是不同腫瘤細胞膜靶向信號轉導的關鍵，它的功能是通過N-豆蔻酰基化區催化完成的[6]。在結直腸、膽囊、口腔及腦部的腫瘤中，都可以檢測到N-豆蔻酰基化[6]。酪蛋白激酶2參與維持細胞的多項功能，在人類許多腫瘤中都發現，酪蛋白激酶2活性增高，提示酪蛋白激酶2磷酸化區可能與細胞的生長及抗凋亡相關[5]。此外，EMP1還有一個N-糖基化區，通過其內的人自然殺傷細胞抗原-1決定簇糖鏈，參與細胞黏附、細胞間、細胞和細胞外基質的相互作用[7]。

2 EMP1在不同組織中的表達

EMP1可以在人體多種上皮組織中檢測出，例如消化道管腔、皮膚、肺、腦[5]。在鱗狀上皮細胞分布的組織(食管、皮膚等)中，EMP1檢出較多[7]。即使在同一器官，EMP1的表達亦不同，比如在胃中，胃底表達較高，而胃體、幽門相對較低[7]。推測這種EMP1的表達差異可能取決于細胞類型的不同或是細胞生長分化快慢的差異。如果EMP1的表達量發生改變，則往往提示一些病理狀態，比如：息肉、腫瘤等。

3 EMP1在細胞分化與生長中的作用

3.1EMP1與細胞分化前文已經提到，即使在同一器官不同部位，EMP1的表達水平也不同，深究其原因可能與同一器官不同部位細胞分化的水平及速度不同有關。Taylor等[1]發現，在胃腺體中，干細胞分化集中的峽/頸部EMP1檢測濃聚，而越成熟的基底區，EMP1表達越低。Marvin等[7]的研究也顯示，在細胞未分化的基底區，EMP1的表達極低，而在基底區以上，伴隨著細胞分化，EMP1表達增加。在多種正在分化的未成熟的細胞中，比如：胚胎干細胞，肝干細胞，免疫前B細胞和神經母細胞，EMP1增高，但是在終分化后，EMP1表達抑制[8]。在體外培養的兔支氣管上皮誘導鱗狀上皮分化過程中，EMP1的mRNA 及蛋白表達增加[7]。RNA印記及原位雜交分析也發現，鱗狀上皮組織中，EMP1的mRNA表達最高[7]。通過維甲酸或維甲酸類似物抑制鱗狀上皮分化，能夠抑制EMP1的表達[7，9]。這些研究都提示，EMP1 在分化這一過程中表達升高，而在未分化或已分化成熟的細胞中低表達，其中在鱗狀細胞的分化過程中，尤為明顯。

3.2EMP1與細胞生長關于EMP1在細胞生長中的調控機制知之甚少且存在著分歧，部分研究認為過表達的EMP1抑制細胞生長。Ruegg等[10]的研究顯示EMP1的瞬時表達即可抑制50%的細胞生長，因此研究者利用EMP1這個特性，抑制了未成熟的B淋巴細胞向前B細胞轉化，這也為將來治療一些免疫系統或是血液系統疾病提供可能。Wang等[11]將EMP1轉染至食管癌細胞 EC9706后，發現EMP1能在細胞中恒定表達，并且抑制食管癌細胞的生長，使其腫瘤細胞停留在細胞周期S期，或是使G1期延長。cDNA微陣分析顯示，EMP1可能在細胞生長的信號轉導、細胞黏附環節中對細胞周期進行調節[11]。即伴隨著細胞生長分化，EMP1表達上調，而高表達的EMP1反過來抑制細胞的生長分化，阻止了細胞的過度生長。但是另有研究卻認為，EMP1基因為“經典”原癌基因c-myc的相關基因，發揮著促進細胞生長的作用[12]。在生長活躍的胚胎干細胞中，EMP1伴隨著c-myc高度表達，待胚胎逐漸分化成熟后，EMP1又伴隨其表達下降[10]。目前有關EMP1在細胞生長及凋亡中的作用機制尚不明確，但是值得肯定的是EMP1主要是通過調節細胞間以及細胞與細胞外基質間信號傳導而發揮的作用。

4 EMP1在腫瘤中的作用

4.1EMP1與腫瘤生長、分化及轉移的關系正如EMP1在細胞生長中的調控效應存在分歧一樣，EMP1在腫瘤生長中的表達也不盡相同。Sun等[13-16]發現，在乳腺癌、結腸癌、鼻咽癌、前列腺癌組織中，EMP1蛋白表達均明顯較相對應的正常組織低，低水平的EMP1不僅與較差的五年生存率相關，而且還與淋巴結轉移、臨床分期、組織學分期相關。國內外其他學者的研究，涉及卵巢漿液性腫瘤、胃癌、鼻咽癌、舌鱗狀細胞癌等，也發現惡性腫瘤組織EMP1濃度較良性對照低[17-20]。在體外實驗中，觀察轉染EMP1的CNE2鼻咽癌細胞較未轉染EMP1者，有較高的細胞凋亡率，且遷移能力及侵襲性都顯著降低，差異具有統計學意義(P<0.05)[15]。在SW-480結腸癌細胞、MCF-7乳腺癌細胞中進行同樣的實驗，也得出相同的結果，認為低表達的EMP1與惡性生物學行為相關[13-14]。這也進一步說明EMP1與細胞分化相關。由于腫瘤細胞的特征是去分化，因而細胞中EMP1較正常組織低，并且腫瘤細胞分化程度越低，惡性程度越高，EMP1含量也越低。

但是也有一些研究結果有悖于這個理論，Lai等[21]研究顯示，非小細胞肺癌中EMP1濃度較良性對照高，構建重組腺病毒過度表達EMP-1再感染PC9細胞移植于裸鼠，可以觀察到移植瘤的生長。其機理為EMP1的升高激活PI3K/AKT通路導致非小細胞肺癌的發生和發展[21]。張海濤等[22]的研究顯示在人腦膠質瘤中，EMP1表達增高，且腫瘤分級較高組(WHOⅢ一Ⅳ級)的EMP1較低級別組(I一Ⅱ級)更高，差異具有統計學意義。它的理論基礎是，EMPl基因是c-myc相關基因，c-myc在影響腫瘤形成過程中會導致EMPl的表達升高[22]。可以看出，EMP1在一些類型的腫瘤中表達增高，在另一些類型的腫瘤中表達降低，這種差異可能與腫瘤本身起源組織的不同有關，也可能受腫瘤細胞內外環境差異的影響，甚至與實驗誤差有關，因此需要我們開展更多的實驗去進一步了解EMP1在腫瘤中的表達。以期發現新的腫瘤預后指標，指導臨床工作。

4.2EMP1與腫瘤信號通路目前，有關EMP1介導的生物信號通路的研究非常少。最早是由Jain等[23]研究推測EMP1表達可能涉及EGFR信號通路，與肺癌吉非替尼耐藥相關。隨后，Ramnarain等[24]也發現，突變后的EGFR導致包括EMP1在內的一系列下游信號的激活，使得發生突變者較野生型更容易發生膠質母細胞瘤。近年來，Durgan等[25]的研究認為EMP1作為支氣管上皮細胞Ras/MAPK通路中重要的轉錄靶點，參與細胞間的緊密連接，在氣管形態形成中發揮著重要的作用，它的缺失可能與肺部腫瘤相關。Lai等[21]認為EMP1是通過激活PI3K/AKT通路導致非小細胞肺癌的發生和發展。現有的結論更傾向于EMP1與EGFR信號通路相關，但也可能涉及多種其他通路，甚至不同類型的腫瘤，EMP1相關的信號通路不同，因此導致了各種類型的腫瘤組織中，EMP1的表達情況不同。

4.3EMP1與腫瘤耐藥在腫瘤的耐藥方面，Jain等[23]首先發現，無論是在誘導吉非替尼耐藥的小鼠中，還是在吉非替尼耐藥的肺癌患者中，EMP1的表達都與發生耐藥相關，提示這個分子可能與EGFR信號通路相關，EMP1可以作為肺癌患者吉非替尼耐藥的生物學標記。胃腸道間質瘤發生伊馬替尼耐藥的機制也涉及EGFR通路中EGFR受體基因突變。Lai等【21】以Jain的研究結論為基礎，研究耐伊馬替尼的胃腸道間質瘤患者以及構建的耐藥移植瘤小鼠，也發現耐藥組EMP1水平明顯高于對照組。Ari?s等[26]也相繼發現，對潑尼松龍耐藥的白血病細胞EMP1的mRNA及蛋白表達水平增高。這些不同部位的腫瘤，發生耐藥后EMP1呈一致性的表達增高，提示這些腫瘤的耐藥機制可能涉及與EMP1相關的同一通路，因此EMP1有望作為腫瘤耐藥的監測指標運用于臨床。

5 展 望

隨著基因組學，功能基因組學的飛速發展，精準醫學應運而生。精準醫學不但引領臨床醫師從分子生物學本質思考疾病并實現準確診斷，同時也要求臨床工作者運用患者的遺傳信息去尋求最佳的治療靶點從而實現精準治療[27]。因而大量已知序列但是功能未知的基因涌現出來。盡管上世紀EMP1已被多個實驗室成功克隆，但是它在細胞生長、分化和凋亡中的作用，以及它與腫瘤的相關性尚存在疑點。它的家族成員代表PMP-22已證實和多種遺傳性神經系統疾病相關，作為這個家族的其他成員，EMP1的臨床應用前景毋庸置疑，現有的研究提出，EMP1可望作為腫瘤耐藥的生物學標記使用，并且它在在判斷腫瘤的良惡性，評估腫瘤的預后中都有一定的參考意義。因而需要我們對EMP1進行更深入的實驗與研究，以期今后能夠應用及服務于臨床。

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