癌基因DEPDC1B及其編碼蛋白功能結構域DEP的研究進展

何雪錸 綜述，龐明輝 審校

(四川省醫學科學院·四川省人民醫院胃腸外科，四川 成都 610072)

腫瘤是全球性的公共健康問題，相關資料顯示，2012年全球新確診惡性腫瘤人數約1400萬，且全年死于該類疾病的人約有800萬[1]。我國的患癌率和癌癥致死率逐年增加，據估計2015年癌癥新確診人數超過429萬，腫瘤引起的死亡病例數達281萬余例[2]。早診斷、早治療對降低癌癥的發病率與死亡率至關重要，而有效的早期診斷標志物和治療靶點是實施早診斷與早治療的關鍵[3]。腫瘤具有持續增殖、組織侵犯與轉移、永生化復制、誘導血管新生、能量代謝重編程和免疫逃逸等突出特征[4]。在分子水平上，這些特征往往涉及癌基因和(或)抑癌基因表達失調；在細胞水平上，則涉及細胞生存和死亡的失衡。因此，發現新的癌基因并闡明其在細胞生存和死亡調控中的作用，則有可能發現新的癌癥診斷標志物和治療靶點。癌基因DEPDC1B(DEP DomainContaning 1B)位于5號染色體12.1，編碼DEPDC1B蛋白，編碼蛋白主要存在于細胞核和細胞質高爾基體內，DEP結構域是其重要功能區。現對DEP結構域及功能做一綜述。

1 DEP結構域

DEP結構域是在Deshevelld、EGL-10和Pleckstrin 3種蛋白中被發現，因而以這三種蛋白質的首字母命名。它有約100個氨基酸殘基形成a螺旋與b發卡二級結構而組成DEP結構域。在許多哺乳動物細胞中都有DEP結構蛋白的表達，其中鼠科表達65種，人類表達54種[5，6]。通過多序列比對和構建系統進化樹，Civera等[7]將含DEP結構域的蛋白質分為6個亞族，包含酵母菌含DEP蛋白質亞族、含FYVE模序激酶亞族、Deshevelld亞族、RGS蛋白亞族、Epac蛋白亞族和Pleckstrin蛋白亞族。這些含DEP結構域的蛋白質分別參與細胞信號轉導、細胞極性確定和細胞膜錨定等多種生理功能[8～10]。

1.1 DEP結構域的細胞膜錨定功能DEP結構域能夠通過不同的機制與膜結合。許多蛋白中含有DEP高度同源的結構域，比如Deshevelld(Dvl)、Epac1、Epac2、G蛋白信號調節蛋白(regulatorof G proteinsignaling，RGS)、Sat2和哺乳動物中RGS蛋白R7家族(RGS6、7、9、11)[11]。其中，Dvl蛋白中的DEP結構域功能研究最早，它包括三個保守的結構域：DIX(Dis/Axinhomologousdomain)、PDZ(PSD-95 and ZO-1 domain)、DEP。Dvl蛋白是細胞中一個非常重要的調節蛋白。N末端DIX結構域主要跟經典的Wnt/β-catenin信號通路有關，PDZ與細胞質面Wnt蛋白受體Fz的尾部結合，DEP參與Dvl蛋白由胞質到包膜的錨定。并且和非經典的細胞極性(noncanonicalpalnarcellpolarity，PCP)細胞通路有關[12]。經典的Wnt/b-catenin信號通路活化需要Dvl蛋白多聚化，連同Fz的共受體低密度脂蛋白受體相關聯蛋白6一起形成一個超級復合體-Wnt-Fz-低密度脂蛋白受體相關蛋白6-Dvl。通過Fz的C末端結合FDZ結構域親和力比較弱[13]，需要DEP結構域的協助作用。因此DEP結構域對于形成經典的Wnt/β-catenin信號通路和非經典的PCP通路都發揮重要作用。

1.2 DEP結構域調節小分子GTP酶和下游因子的功能

1.2.1DEP結構域與G蛋白的相互作用 DEP結構域出現在大量的信號分子中(包括RGS)，它能夠與膜上突出的可溶性N-乙基馬來酰亞胺敏感性的融合蛋白附著蛋白受體家族蛋白結合，使蛋白定位于膜上發揮活性作用。RGS蛋白通過DEP結構域介導與G蛋白受體蛋白C末端結合，使RGS蛋白?？坑诮咏麲蛋白亞單位的位置[14]。通過調節G蛋白亞單位尿苷三磷酸酶(guanosinetriphosphatase，GTP)的活性調節信號轉導。

1.2.2Epac1蛋白的功能 Epac1是環腺苷酸依賴性的鳥嘌呤交換因子，具有1個或2個環腺苷酸結合位點、一個DEP結構域和GEF催化位點。通過與環腺苷酸結合和分離誘導Epac1發生活化與失活的轉變。當DEP結構域發生缺失突變，會使Epac1完全喪失膜定位功能。如果Epac1中DEP結構域第82位精氨酸突變，也會是環腺苷酸誘導的Epac1活性功能喪失[15]。進一步說明了DEP結構域在Epac1活化過程中發揮著重要作用。

1.2.3Dvl1-3與LRRK2的相互作用 Dvl1-3與LRRK2對于軸突和突觸的建立非常重要。編碼富亮氨酸重復激酶2(leucine-richrepeatkinase 2，LRRK2)基因發生突變會導致帕金森病。LRRK2復雜Ras蛋白復合體C末端結構域能抑制GTP酶的活性，調節LRRK2激酶活性。而Dvls與LRRK2-Ras復雜蛋白C末端結構域的結構相似，也能夠與小GTP酶結合并調節GTP酶的活性[16]。Dvls與LRRK2共表達能夠增加LRRK2穩定期蛋白水平，這種作用依賴于DEP結構域的功能。

1.3 DEP結構域促進細胞極性確定的功能DEP結構域在PCP信號通路中是必須的，這是一條非經典的Wnt通路，研究表明[17]，PCP信號通路可以調控細胞極性排列，完成細胞形態發生(如上皮細胞)的細胞極性的確立以及在胚胎形成過程中參與原腸胚/神經胚期匯聚延伸運動，參與調節神經管閉合過程。通過構建包含DEP的結構域(但不含催化點的小分子蛋白)來研究DEP結構域能夠促使紡錘體正確形成，Dvl蛋白通過細胞內或細胞間的信號限制了DEP結構域的作用[18]。結構域是蛋白結構和功能的基本單位決定著蛋白質的功能。DEP結構域的功能與細胞膜的錨定、信號轉導、小分子GTP酶活性的調節以及細胞極性的確立等密切相關，并且從生物大分子的結構分析，取得了對細胞功能活動更加深入的認識。

2 DEPDC1B調控細胞周期進展

意大利學者在斑馬魚的細胞有絲分裂的研究中發現[19]，DEPDC1B是一個細胞周期調節的基因，介導有絲分裂進入細胞周期進展和脫粘事件之間的相互作用。DEPDC1B蛋白特異性地積聚在細胞周期的G2期，在G2/M轉換期間作為RhoA/ROCK/MLC2途徑的抑制劑起作用，從而實現粘著斑與細胞的粘附與脫離。除此之外，細胞需要通過DEPDC1B的合成啟動來完成有絲分裂的形態學重塑，實現細胞變圓、與基質失去附著、細胞骨架張力形成從而皮質硬度增加等形態學變化。特異性敲除DEPDC1B后，細胞粘著斑去粘附，有絲分裂顯著延遲。

3 DEPDC1B基因與人類腫瘤發生發展的關系

DEPDC1B是一種潛在的Rho GTPase激活蛋白，但DEP結構域在信號轉導途徑中的功能尚不完全清楚。有學者發現，DEPDC1B是一種鳥嘌呤核苷酸交換因子，在胚胎成纖維細胞系中誘導細胞遷移與侵襲。進一步對口腔癌轉移機制的研究中發現，它在口腔癌組織中的表達顯著上調，通過DEPDC1B-Rac1-ERK1/2信號轉導通路調節Rac1轉位到細胞膜發揮作用[20]。DEPDC1B被報道與多種腫瘤的惡性生物學行為相關，非小細胞肺癌一種發生率和死亡率均較高的腫瘤，了解NSCLC腫瘤發生和進展中涉及的分子事件，有助于找到新的治療靶點。研究發現[21]，DEPDC1B在非小細胞肺癌的臨床腫瘤組織樣本和細胞系中表達均上調，并且與患者的生存時間呈負相關。過表達DEPDC1B增強了NSCLC細胞的遷移和侵襲能力，而沉默其表達后，細胞系的遷移和侵襲能力則減弱。進一步發現DEPDC1B在A549和Calu-3細胞系中的過表達誘導了Wnt/β-catenin信號通路下游基因的轉錄，如Axin2、Dkk1、MMP7、MMP9和SOX2等。同時沉默DEPDC1B引起了這些基因的表達下調和細胞內β-catenin核轉位的降低，表明DEPDC1B通過激活Wnt/β-catenin信號通路增強非小細胞肺癌細胞的遷移和侵襲。有研究報道，EPDC1B至少改變2個人類淋巴母細胞瘤細胞系對放射治療的敏感性[22]。除此之外，中國學者的研究發現，DEPDC1B的表達與前列腺癌患者的臨床病理學特征相關。研究通過免疫組織化學染色的方法發現DEPDC1B在前列腺癌組織中表達明顯高于正常前列腺組織，這種表達上調的趨勢尤其提示患者臨床T分期較晚和淋巴結轉移，提示患者較差的臨床無復發生存期。進一步通過cox回歸模型分析發現，DEPDC1B的表達上調是臨床前列腺癌患者的獨立預后因素[23]。

綜上所述，尋找新型腫瘤標志物及治療靶點已逐漸成為當今腫瘤科研領域的熱點之一。諸多研究顯示，DEPDC1B在非小細胞肺癌、前列腺癌等癌組織中高表達，并與這些腫瘤的的發生發展有著密不可分的關聯。目前DEPDC1B是一個研究相對較少的腫瘤相關基因，其調控腫瘤惡性生物學行為的機制仍有待深入探索。DEP結構域參與細胞信號轉導等多種生理功能，并且DEPDC1B基因與有絲分裂周期進展密切相關。雖然關于DEPDC1B 在腫瘤中的作用還需廣泛深入的研究，但其作為腫瘤標志物及治療靶點的應用具有廣闊的前景。