鈣激活氯離子通道TMEM16G的研究進展

張 磊，李 明，王呈程，韓 江，孫美艷 (吉林醫藥學院檢驗學院，吉林 吉林 132013)

TMEM16G是一種特異性存在于前列腺中的蛋白，隸屬于跨膜蛋白16(transmembrane protein 16,TMEM16)家族，具有鈣離子激活的氯離子通道(Calcium-activated chloride channels，CaCCs)功能。TMEM16家族與腫瘤發生密切相關[1-2]。目前研究較多的是TMEM16A通道蛋白，其在多種癌細胞中表達量上調[3-5]。而針對TMEM16G的研究多集中在TMEM16G的結構、功能、表達位置及其與前列腺癌的關系，本文將就此進行綜述。

1 MEM16G蛋白的發現

2004年，Tapan等[1]通過對表達序列標簽(EST)數據庫的分析，首次發現了一種在前列腺中表達的新基因并將之命名為NGEP(new gene expressed in prostate，NGEP)。之后的研究表明，NGEP的編碼產物是細胞的一種CaCCs蛋白,TMEM16家族及anoctamins(ANO)家族[6]，并將其命名為TMEM16G(或ANO7)。

CaCCs是一種廣泛存在于人體細胞表面的陰離子通道，可被細胞內鈣離子調節而誘導氯離子的胞內外轉運。20世紀80年代，Miledi[6]在非洲爪蟾的卵母細胞中首次發現了CaCCs，因其在體內多種細胞均有分布并參與多種生理、病理過程而廣受關注[2-3]。CaCCs在體內分布廣泛,參與多種生理活動，如嗅覺生理、蛋白的分泌、鹽分子的跨上皮轉運、神經信號傳導及細胞增殖等[2]。然而，人類最初僅是認識到了這種氯離子通道的存在和功能，但對其分子結構知之甚少。直到2008年，三個獨立研究團隊分別證實CaCCs的分子基礎是一種跨膜蛋白anoctamins(ANO)[5-7]。ANO蛋白廣泛存在于真核生物中，因其具有8個跨膜的結構域，又稱之為跨膜蛋白16(TMEM16)，最初認為CaCCs的分子基礎為TMEM16A。之后發現，TMEM16A只是anoctamins基因家族或TMEM16蛋白家族的一員，又稱anoctamins 1(ANO1)。至今，已發現TMEM16家族在哺乳動物中有10個成員，分別是TMEM16A～TMEM16K[2]。

TMEM16G基因定位于2號染色體上，其潛在的膜定位信號主要位于NH2-端。如將TMEM16G的NH2-末端替換為TMEM16A的NH2-端，則這種TMEM16G蛋白不能定位于細胞膜上[8]。TMEM16G的編碼基因NGEP有兩個重要的亞型：即NGEP-S和NGEP-L。其來源于NGEP mRNA轉錄本的兩種剪接形式：較小的轉錄本(NGEP-S)編碼179個氨基酸殘基的蛋白，此蛋白定位于細胞質中；而較大的轉錄本(NGEP-L)編碼933個氨基酸殘基的蛋白，此蛋白定位于細胞膜上，兩種亞型共享一個共同的NH2終端[9-10]。NGEP-L的NH2-和COOH-端均位于細胞內，其編碼的蛋白產物即為TMEM16G蛋白，TMEM16G蛋白分子量為95 kDa，是一種具有8次跨膜結構的糖蛋白，在N809及N824位點存在糖基化結構[11]。

2 TMEM16G的功能

TMEM16家族蛋白均定位于細胞的生物膜系統中，常由800～1000個氨基酸殘基組成，涉及離子運輸及磷脂爬行等功能，其中某些成員功能已演變為純通道，例如TMEM16A和TMEM16B。TMEM16G是新近發現的TMEM16蛋白家族成員，這些成員在分子結構上具有很高的同源性。TMEM16G也具有氯離子通道功能，研究表明，當TMEM16G在FRT細胞中表達過量時，可誘導氯離子電流[9]。

研究表明，原癌基因Bcl-2蛋白的過表達可增加Ca2+內流和Cl-外流，從而導致細胞遷移并抑制細胞凋亡[12]，這表明鈣激活的氯離子通道與腫瘤的發生、發展相關。已有研究發現在部分腫瘤組織中通常存在TMEM16A的高表達,如口腔鱗狀細胞癌、胃腸道間質瘤[4-5]等,而在相應的正常組織不表達或低表達。故TMEM16A抗體現在已成為檢測胃腸道間質瘤的一種敏感、特異性的腫瘤標志物。

與TMEM16A相似，TMEM16蛋白家族的多個成員與腫瘤發生、發展相關[10-12]。TMEM16G(即ANO7)已經被證明具有氯離子通道的功能[13]，而其與腫瘤的發生、發展的關系也日漸明晰。TMEM16G是一種膜抗原，其表達主要見于前列腺組織。TMEM16G僅在正常前列腺、良性前列腺增生和前列腺癌組織中可檢測到[14-15]。研究表明，TMEM16G可以介導前列腺上皮的細胞與細胞接觸依賴性的相互作用，其在促進前列腺細胞的相互聚集及黏附過程具有重要作用[16]。劉雯[4]等研究發現，TMEM16A在人前列腺癌組織中的表達顯著升高，而在前列腺癌癌旁組織及前列腺增生組織中無表達或低表達，且隨著前列腺癌惡性程度增加，TMEM16A表達水平逐漸上升,故抑制TMEM16A表達可抑制前列腺癌細胞系體外增殖、遷移和侵襲。與TMEM16A相似的是，TMEM16G與前列腺癌的關系亦十分密切，不同的是，TMEM16A除了在前列腺癌組織中高表達外，在其他多種癌組織中表達量也見顯著增高，因此TMEM16A用于研究前列腺癌時缺乏組織特異性。但TMEM16G只在前列腺癌組織中表達，且在良性前列腺組織中的表達量顯著高于在前列腺癌中的表達量，即前列腺組織的癌變伴隨著TMEM16G表達量的顯著降低，這使得TMEM16G用于前列腺癌的特異性診斷具有重要的意義。

Vittore等[14]的研究表明，HLA-A2可結合細胞膜上的TMEM16G表位，且這種結合體在局限性和轉移性前列腺癌患者體內均可產生T細胞株。這些T細胞株可特異性地裂解表達TMEM16G的人前列腺癌細胞，從而表明了TMEM16G在前列腺癌中的存在免疫原性，這一研究確定了TMEM16G可作為T細胞介導的前列腺癌免疫治療的潛在靶點。另有研究表明，TMEM16G通常在正常前列腺組織和前列腺癌細胞的頂端和側表面高表達，且可在細胞接觸面高度聚集[17]。TMEM16G在雄激素依賴性的前列腺癌細胞LNCaP細胞系中表達，而在非雄激素依賴性細胞PC-3及DU-145細胞系中不表達。在LNCaP細胞系中，TMEM16G的表達局限在細胞接觸面，隨著細胞密度的增加，可促進細胞形成高度聚集體，轉染了TMEM16G基因的LNCaP細胞更容易形成細胞聚集體[14]，這說明TMEM16G與雄激素依賴性前列腺癌細胞的聚集接觸行為密切相關。

TMEM16家族的蛋白質有多種已被證明在癌癥的發生和發展中起著重要的作用，TMEM16G特異性存在于前列腺組織中，良性前列腺組織TMEM16G的表達水平明顯高于惡性前列腺組織。在前列腺癌標本中，TMEM16G的表達強度與Gleason評分增高呈顯著負相關，其表達強度與惡性程度成反比，因此TMEM16G有望成為前列腺癌特異性診斷的新靶標。同時，TMEM16G在前列腺癌中的存在及免疫原性，可作為一種特異性的前列腺抗原。目前，應用單克隆抗體進行腫瘤的靶向治療已成為腫瘤治療的重要方法。在臨床上，轉移性和激素依賴性前列腺癌預后不佳，而TMEM16G在雄激素依賴性的前列腺癌細胞中表達，但在非雄激素依賴性細胞細胞中不表達。不久的將來，細胞膜表面的TMEM16G蛋白或可作為一個免疫靶點用于T細胞介導的前列腺癌的靶向治療，可能成為常規治療的替代方案。