Mena蛋白與TES蛋白在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中的作用研究進展

齊學袖

(濟南大學醫(yī)學與生命科學學院，山東 濟南 250200)

腫瘤的發(fā)生發(fā)展與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移有著密不可分的關(guān)系，而腫瘤細胞偽足的形成和延伸以及細胞黏附是影響腫瘤細胞遷移和侵襲的主要原因[1]。Mena蛋白在調(diào)控細胞偽足的形成和延伸、細胞運動過程中起著主要作用[2]。Mena蛋白在多數(shù)腫瘤組織中高表達，其表達與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤浸潤深度顯著相關(guān)；高表達Mena蛋白顯著增強腫瘤細胞的遷移和侵襲能力。Mena蛋白與細胞黏附分子TES、細胞偽足蛋白Lpd(Lamellipodin，RAPH1)都具有相互作用，通過Mena蛋白與TES蛋白的相互作用可以調(diào)控腫瘤細胞的遷移與侵襲。現(xiàn)就Mena蛋白與TES蛋白的相互作用及在腫瘤細胞侵襲轉(zhuǎn)移中的作用做一綜述。

1 Mena蛋白與腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移

1.1 Mena蛋白的結(jié)構(gòu)與功能 Mena蛋白由ENAH基因編碼表達，是Ena/VASP家族的成員之一。Ena/VASP 是一種存在于脊椎動物、無脊椎動物以及盤基網(wǎng)柄菌屬的結(jié)構(gòu)保守蛋白質(zhì)家族。Mena蛋白在多種人類腫瘤中表達上升，包括腫瘤腫瘤、乳腺腫瘤、胰腺腫瘤等。Ena/VASP家族蛋白參與調(diào)控很多包括纖維原細胞運動、胞間黏附、血小板聚集和神經(jīng)元軸突導向等肌動蛋白依賴性生理過程[3]。該家族蛋白有3個共同的結(jié)構(gòu)域，分別是N-端EVH1結(jié)構(gòu)域、富含脯氨酸的核心結(jié)構(gòu)域和C-端EVH2結(jié)構(gòu)域。EVH1結(jié)構(gòu)域通過一個可與蛋白質(zhì)結(jié)合溝V型結(jié)合界面特異性結(jié)合到富含脯氨酸保守序列的FPPPP基序，這是一種主要與lamellipodin(LPD)、zyxin等的特異性結(jié)合[1]。EVH2結(jié)構(gòu)域中的兩個非保守序列可分為肌動蛋白纖維結(jié)合區(qū)、COCO區(qū)和肌動蛋白單體結(jié)合區(qū)3個高度保守的α螺旋，且肌動蛋白纖維與EVH2結(jié)構(gòu)域結(jié)合可以促進其成束，肌動蛋白單體與EVH2結(jié)構(gòu)域結(jié)合可誘導其低聚化[4]。

1.2 Mena蛋白在腫瘤細胞侵襲與轉(zhuǎn)移中的作用 Ena/VASP 蛋白家族在調(diào)控細胞偽足的形成和延伸、細胞的運動中起著重要的作用。該家族成員主要包括Mena、VASP和EVL(Ena/VASP-like)，它們主要定位于細胞片狀偽足邊緣、絲狀偽足的尖端、以及細胞黏著斑、黏合連接等部位[1]。該蛋白家族的成員在N端都含有一個EVH1結(jié)構(gòu)域，在C端含有一個有著有G-actin和F-actin結(jié)合位點的EVH2結(jié)構(gòu)域，并且EVH1和EVH2結(jié)構(gòu)域可以與Profilin肌動蛋白單體結(jié)合蛋白結(jié)合[5-6]。Ena/VASP蛋白家族的成員都具有一個用于調(diào)控細胞偽足的形成和延伸的保守絲氨酸磷酸化位點，該位點在腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移與侵襲過程中起著重要的作用[7]。

翻譯Mena蛋白的mRNA具有兩種不同的剪接形式，分別是不包括11a外顯子的剪接體和包括11a外顯子的剪接體MenaINV[8]。其中MenaINV剪接體具有非常強的促侵襲作用，MenaINV在體外實驗和小鼠體內(nèi)實驗中都能夠促進表皮生長因子(EGF)誘導的細胞膜突出，并增強腫瘤細胞降解基質(zhì)的能力，從而促進腫瘤細胞的運動和侵襲與細胞黏附的能力[9]。細胞黏附是影響腫瘤細胞遷移、侵襲的重要因素：腫瘤細胞自原發(fā)灶脫落與細胞間黏附降低有關(guān)；腫瘤細胞與細胞外基質(zhì)黏附的改變利于腫瘤的轉(zhuǎn)移；腫瘤細胞在游出管腔過程中與管腔內(nèi)皮及基底膜黏附改變是腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移的重要因素[10]。有研究表明Mena在多數(shù)有侵襲性的腫瘤細胞中過表達[9]，并且與這些腫瘤細胞的產(chǎn)生與發(fā)展具有顯著相關(guān)性，例如乳腺癌、結(jié)直腸癌、腫瘤等，同時，Mena缺陷表達能夠抑制腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[11]。

2 TES蛋白與腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移

2.1 TES蛋白的結(jié)構(gòu)與功能 TES蛋白是蛋白是一種被第7染色體上的Tes基因編輯形成的蛋白質(zhì)，人類TES基因的開放閱讀框長度為1 263 bp，編碼在焦點黏連處被發(fā)現(xiàn)的由421個氨基酸組成的分子量為47 kDa的蛋白質(zhì)。TES對管理細胞活性有一定的影響，同時也對腫瘤的發(fā)展有一定的抑制作用，它參與腫瘤的發(fā)生與增長等過程。小鼠TES蛋白是Testin基因表達的一類細胞黏附分子，沿肌動蛋白應力纖維排布，位于細胞與細胞間及細胞與基質(zhì)黏著斑上，介導細胞粘附、遷移以及細胞信號傳導[10]。Testin基因定位于7q31.2，是一種候選抑癌基因，是一種假定抑癌基因[1]。Testin表達水平與組織內(nèi)處于G1分裂期的細胞占比呈正相關(guān)，而過表達的TES可誘導細胞凋亡，降低細胞形成能力。Testin的表達降低與細胞上皮形態(tài)丟失和獲得間充質(zhì)細胞的轉(zhuǎn)移與侵襲的能力有關(guān)[12]。

TES蛋白的NH2端含有一個PET(Prickle,Espinas,TES)結(jié)構(gòu)域，COOH端有3個LIM結(jié)構(gòu)域，分別是LIM1，LIM2，LIM3結(jié)構(gòu)域，每個LIM結(jié)構(gòu)域各由2個鋅指結(jié)構(gòu)組成。它們是細胞黏附和細胞骨架調(diào)節(jié)蛋白的特異性相互作用區(qū)，介導與轉(zhuǎn)錄因子、細胞骨架蛋白的相互作用，可調(diào)節(jié)細胞的形態(tài)、遷移和黏附[13]。TES蛋白主要分布在細胞間連接區(qū)域與基質(zhì)黏著斑上，并且主要依賴蛋白COOH端的LIM結(jié)構(gòu)域與多種細胞骨架蛋白，如talin、zyxin、actin和Arp7A相結(jié)合。其中，TES的第三個LIM結(jié)構(gòu)域可以與ENL、血影蛋白、Ena/VASP蛋白家族成員等相互作用，這些蛋白對維持TES在細胞內(nèi)的定位、調(diào)節(jié)細胞骨架蛋白、細胞的鋪展和遷移侵襲具有重要的作用[14]。

2.2 TES蛋白在腫瘤細胞轉(zhuǎn)移與侵襲中的作用 TES的LIM1結(jié)構(gòu)域可與zyxin結(jié)合，同時TES的LIM3結(jié)構(gòu)域可與Mena和VASP結(jié)合共同形成zyxin-TES-Mena-VASP復合物，主要位于細胞與細胞之間的連接區(qū)域。zyxin-TES-Mena-VASP復合物被SiRNA技術(shù)在Hela細胞中沉默的TES基因破壞后會導致肌動蛋白壓力纖維(actin stress fibers)富集減少，過表達的TES會抑制細胞的擴散能力，從而導致與GTP結(jié)合的RhoA活性下降進一步影響Rho-GTPase的活性。通過降低Rho-GTPase的活性在增加細胞運動型和降低細胞伸展性以致增加腫瘤細胞的致癌性方面有著重要的作用[15]。

此外，TES蛋白的LIM3結(jié)構(gòu)域還可以與alphaⅡ-spectrin蛋白的alpha8-Ⅱ重復序列相結(jié)合后與EVL共同構(gòu)成TES-EVL-specrin復合物，TES-EVL-specrin復合物可以的膜骨架蛋白的蛋白富集作用可以激活spectrin從而加強細胞間的連接[15]。相關(guān)研究表明，在小鼠和雞的成纖維細胞中過表達TES基因細胞的纖維連接蛋白層面上運動性能降低、伸展性增加，表明TES蛋白可能參與調(diào)控細胞的黏附作用和細胞肌動蛋白動力學[16-17]。Magno等[18]發(fā)現(xiàn)在細胞膜的內(nèi)側(cè)，TES蛋白在LIM結(jié)構(gòu)域的第二個鋅指結(jié)構(gòu)處可以與鈣敏感受體(CaR)結(jié)合。過表達的TES在HEK293細胞中通過增強鈣敏感受體依賴的Rho激酶信號通路進而調(diào)節(jié)腫瘤細胞的遷移能力。

在人類癌癥方面，Testin被認為是假定的腫瘤抑制基因(TSG),Testin基因的沉默有助于腫瘤發(fā)生，如乳腺癌、子宮癌和膠質(zhì)母細胞瘤。TES的表達受到啟動子區(qū)基因甲基化、點突變和基因多態(tài)性(SNP)的影響抑制表達量的減少甚至完全消失。TES表達量的降低會減少胞間聯(lián)系與黏著從而增加細胞的移動潛力。TES表達的降低與腫瘤晚期、高等淋巴細胞在血管中的侵襲相關(guān)[12]。TES的表達與MMP-2和CD34的表達呈負相關(guān)，MMP-2的表達由miR-29b調(diào)節(jié)，通過miR-29b可以抑制腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移。由MMP-2和miR-29b的相互作用調(diào)控TES的表達可能成為治療腫瘤的靶點[19-21]。有研究表明[22]，過表達的TES可以顯著抑制體外腫瘤細胞的生長，降低體內(nèi)腫瘤細胞系的致癌能力。

3 Mena與TES蛋白在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中的相互作用

Testin基因是一種候選的抑癌基因，它與Mena蛋白在腫瘤的發(fā)生與發(fā)展中起著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)在人類多種腫瘤細胞中，Testin基因的表達下降或缺失，而Mena蛋白的表達在多種惡性腫瘤中則會增高[23]。

Di Modugno等[23]研究中，通過免疫組織化學的方法，發(fā)現(xiàn)Mena免疫染色存在于乳腺癌細胞中，并且染色強度隨著腫瘤的惡性程度增大而增大，但是正常的乳腺上皮細胞中沒有Mena的免疫反應。大量研究表明，TES通過與Mena蛋白相互作用起到抑制腫瘤細胞轉(zhuǎn)移的作用。TES蛋白的LIM3結(jié)構(gòu)域與Mena蛋白EVH1結(jié)構(gòu)域結(jié)合后定位于細胞黏合連接和胞間連接部位。Bo?da等[24]研究發(fā)現(xiàn)TES蛋白的缺失表達會使通過Mena蛋白介導的腫瘤細胞轉(zhuǎn)移與侵襲能力顯著增加。

在所有Ena/VASP家族已知的配體中，TES蛋白是唯一含有LIM結(jié)構(gòu)域且既不含F(xiàn)PPPP基序又不含WW或SH3結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)[24]。TES和Mena之間的相互作用與FPPPP基序中的第四個脯氨酸發(fā)生沖突，這對于與EVH1結(jié)構(gòu)域的結(jié)合是必需的[24]。其中Testin基因在多種人類腫瘤細胞中的表達是下降或者缺失的，但是在很多惡性腫瘤中Mena蛋白的表達呈增高趨勢[19,25]。

TES是一種現(xiàn)代腫瘤預后指標和潛在CG治療靶點。TES可以抑制胞外GC細胞的轉(zhuǎn)移與侵襲，TES與Mena相互作用可以抑制Mena與Lpd的相互作用。Transwell分析表明，TES以一種依賴Mena的方式抑制GC細胞的遷移和侵襲[14]。

Lpd是MRL(MIG-10、RIAM和Lpd)家族成員之一，該家族蛋白可以與Ena/VASP蛋白成員相互作用，共定位于有利于Lpd發(fā)揮下游的重要信號整合作用的細胞片狀偽足邊緣、絲狀偽足尖端和網(wǎng)格蛋白涂層，調(diào)節(jié)細胞偽足的突出與運動速度，進而調(diào)控腫瘤細胞的遷移和侵襲能力[9]。研究表明，Lpd在胚胎發(fā)育過程中在整個大腦皮層均勻表達，Lpd在哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育中起到一定的作用[26]。Lpd蛋白包含F(xiàn)PPPP 基序，Ena/VASP蛋白家族成員與Lpd的FPPPP基序相互結(jié)合，共定位于細胞偽足部位，調(diào)控和調(diào)節(jié)肌動蛋白絲延伸，在細胞偽足的形成和調(diào)節(jié)細胞移動過程中發(fā)揮著重要的作用[27-28]。Lpd富含脯氨酸的C末端可以與SCAR/WAVE復合物與F-肌動蛋白結(jié)合進而調(diào)控細胞形態(tài)的變化、偽足的突出、細胞的遷移與運動[26]。

Bo?da等[24]研究發(fā)現(xiàn)，Mens蛋白的EVH1結(jié)構(gòu)域與TES蛋白LIM3結(jié)構(gòu)域結(jié)合可以競爭性的抑制Mena蛋白可以與Lpd的FPPPP基序結(jié)合，并闡述了LIM3-EVH1復合體的結(jié)構(gòu)。含有FPPPP基序的蛋白質(zhì)與Mena蛋白的EVH1結(jié)構(gòu)域結(jié)合能夠調(diào)控細胞的轉(zhuǎn)移和移動、細胞與細胞之間的黏附和參與調(diào)控細胞偽足的形成、調(diào)節(jié)腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移與侵襲，并且過表達的TES與Mena蛋白的結(jié)合性更強[29]。可以得出，TES蛋白通過與Lpd的FPPPP基序競爭性結(jié)合Mena蛋白的EVH1結(jié)構(gòu)域從而達到抑制腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移與侵襲。Griffith等研究表明TES蛋白的過量表達會使雞胚胎的成纖維細胞降低約45%的運動速度[30]。

TES和Lpd都是與Mena的EVH1結(jié)構(gòu)域相互結(jié)合。腫瘤細胞過表達TES時，TES與Mena的EVH1結(jié)構(gòu)域結(jié)合競爭性的抑制Lpd與Mena的EVH1結(jié)構(gòu)域結(jié)合從而導致TES與Mena的結(jié)合增加，與Lpd的結(jié)合顯著降低[2]。Mnea蛋白參與調(diào)控肌動纖維的組裝和調(diào)控細胞黏附狀態(tài)[22]。Mena蛋白可以通過MRL蛋白和Lpd調(diào)控在絲狀偽足和板狀偽足末端的細胞擴散與遷移，說明Mena蛋白通過Lpd參與腫瘤細胞侵襲與轉(zhuǎn)移。因此，Mena蛋白與TES和Lpd相互作用起到抑制腫瘤的作用[22]。

4 小結(jié)

大量實驗研究結(jié)果表明，Mena蛋白的EVH1結(jié)構(gòu)域可以通過與含有FPPPP基序的蛋白相互作用促進腫瘤細胞的遷移侵襲。而TES蛋白可以黏合于腫瘤細胞Mena蛋白上抑制其與Lpd的FPPPP基序結(jié)合進而發(fā)揮調(diào)控腫瘤細胞遷移與侵襲的作用，這可能為腫瘤的治療提供新的靶點與思路[1]。但是詳盡的腫瘤轉(zhuǎn)移分子機制與是否尚有與TES類似不含F(xiàn)PPPP基序但是可以與Mena蛋白結(jié)合的蛋白尚不清楚，這需要后續(xù)大量的實驗驗證闡明。