DLGAPs在腫瘤發生中的作用及機制的研究進展

魏 靜，全 偉，應小平，周 涵，李 媛，方 艷

腫瘤嚴重危害人類的生命健康，其發生涉及諸多遺傳學和表觀遺傳學的分子事件。因此，深入探索腫瘤發生的機制能為腫瘤的預防、診斷、治療提供理論依據。突觸可塑性相關蛋白(disks large-associated protein, DLGAPs)介導了多種心理和神經疾病的發生，并參與調控腫瘤細胞的惡性生長[1]。大量研究顯示：DLGAP1的單核苷酸多態性(SNPs)介導了黑色素瘤的發生、發展[2]；DLGAP2的染色體缺失，使其成為膀胱癌潛在的抑制基因[3]；DLGAP3通過移碼突變導致自身失活，在結直腸癌中發揮抑癌基因的作用[4]；DLGAP4在胃癌組織中表達顯著上調，成為預測胃癌患者預后的重要靶點[5]；DLGAP5的轉錄水平隨著肝癌組織侵襲性升高而升高，其在多種腫瘤中均發揮致癌因子的作用[6]。然而DLGAPs蛋白參與腫瘤進展的機制研究并不深入。該文針對DLGAPs蛋白在多種腫瘤發生、發展中的具體作用展開探討，總結DLGAPs蛋白在惡性腫瘤中的研究進展。

1 DLGAPs簡述

DLGAPs家族蛋白主要參與突觸后密集復合物的裝配和功能，可以誘導PSD-95/SAP90/DLG在細胞質/膜上富集[7]，最終影響突觸和神經元細胞的信號傳導。突觸激發后，突觸的支架蛋白即突觸后密度蛋白(postsynaptic density protein, PSD)會使突觸復位，通過調節突觸可塑性來影響信號傳導[8-9]。DLGAPs異常表達造成突觸可塑性的改變，從而改變下游信號通路的活性[10]。

DLGAPs蛋白具有三個相同的結構域，依次是1個14個氨基酸的重復域(14-a.a.)、1個動力蛋白輕鏈域(DLC)、1個鳥苷酸激酶相關蛋白(GKAP)的同源結構域(GH1)[1]。DLGAPs蛋白的這些結構可以直接與DLG家族蛋白和富含脯氨酸的突觸相關蛋白(SHANK)相互作用。DLG蛋白也稱為膜相關的鳥苷酸激酶(MAGUK)，是PSD中的重要蛋白質，其主要功能是將其他支架蛋白和信號分子直接或間接地連接在膜結合離子通道上。DLG蛋白充當著DLGAP蛋白、代謝型谷氨酸受體(NMDA受體)和快速興奮性突觸受體(AMPA受體)之間的支架，可以通過調節PSD中生長相關蛋白觸發突觸生長，參與突觸縮放[11]。這些蛋白質中SAP97、PSD-93和PSD-95可以與DLGAPs直接交聯。DLG也參與了精神分裂癥的發展過程[12]。此外，DLG4與自閉癥譜系障礙的發生密切相關[13]。SHANK蛋白在PSD中高表達，其對PSD的成熟非常重要。SHANK通過募集并與其他支架蛋白作用促進突觸的早期成熟[14-15]。

DLGAPs蛋白是突觸可塑性相關蛋白，通過與DLG蛋白和SHANK蛋白相互作用來參與突觸后密集復合物的裝配和功能，介導了突觸的信號傳導。

2 DLGAPs家族成員

DLGAPs家族有5個成員，即DLGAP1～5，分別定位于5條不同的染色體上，廣泛參與了突觸下游的信號傳導[16]。DLGAPs蛋白有較高的同源性，可達26%～48%，其中DLGAP1與DLGAP2之間的同源性最高，DLGAP3與DLGAP4之間的同源性最低。DLGAPs蛋白在人體各部位均有表達，在大腦中表達水平較高[17]。

不同類型DLGAPs有不同的表達模式。DLGAP1位于18p11.31上，在小腦皮質、海馬、丘腦、浦肯野細胞中均有表達[18]。DLGAP2位于8p23.3上，其重要類似基因為DLGAP1，在大腦紋狀體和睪丸中表達量較高[1]。DLGAP3位于1p34.3上，序列高度保守(人和小鼠之間約97%的相同氨基酸)，其類似基因為DLGAP2，DLGAP3在皮層、丘腦和嗅球中均有表達，在海馬、紋狀體中表達量較高[19]。DLGAP4基因位于20q11.23上，其重要的類似基因是DLGAP1，在海馬、紋狀體、丘腦、小腦的浦肯野細胞中均高度表達[20]。DLGAP5基因位于14q22.3上，其重要的類似基因是DLGAP1，DLGAP5低表達于大腦皮層的神經纖維網內，在小腦、下丘腦中基本不表達[21]。

DLGAPs家族成員位于不同的染色體上，介導了突觸間的信號傳遞。DLGAP1～4蛋白之間同源性較高，主要在大腦中表達，定位于樹突和興奮性突觸的突觸后；而DLGAP5低表達于大腦皮層中。

3 DLGAPs與疾病

DLGAPs蛋白定位于突觸后密度蛋白的中央區域，參與神經元的下游信號傳導，通過調節離子和代謝型谷氨酸受體在突觸活動的轉換與突觸縮放中起關鍵作用[7]。其調節了PSD的多個作用過程，介導了突觸的定位。DLGAPs基因的單核苷酸多態性、序列變異、基因缺失、轉錄水平改變、錯義突變等遺傳學改變導致了DLGAPs分子水平的改變，通過調控突觸可塑性，影響下游信號通路的活性，最終介導了多種心理和神經疾病的發生。

DLGAP1主要參與精神分裂癥、阿爾茲海默癥、抑郁癥和拔毛癖等疾病的發生[22]。DLGAP2主要介導精神分裂癥、脆性X智力低下、創傷后應激障礙、自閉癥譜系疾病等進程[23]。DLGAP3主要調控精神分裂癥、拔毛癖、強迫癥、帕金森病等進展[9]。DLGAP4主要促使小腦共濟失調、雙相情感障礙和自閉癥譜系障礙等發生[24]。DLGAP5主要介導接觸性皮炎、成骨細胞的分化及1型糖尿病等進程[21]。

DLGAPs蛋白的遺傳學改變導致蛋白異常表達，最終使突觸間的相互作用及可塑性發生改變，觸發了多種心理和神經疾病的發生，包括阿爾茲海默病、精神分裂癥、兒童多動癥、強迫癥及共濟失調等。

4 DLGAPs與腫瘤

DLGAPs蛋白參與了突觸的形成和神經細胞的信號傳遞。大量文獻表明，DLGAPs與心理和神經系統疾病有關。然而，較少有研究探討DLGAPs蛋白異常改變在腫瘤中發揮的具體作用。DLGAPs蛋白主要通過與其他蛋白相互結合最終作為支架蛋白發揮其生物學作用，而這種支架蛋白對細胞生長特別是腫瘤細胞非常重要，因此DLGAPs蛋白很可能通過支架作用參與了腫瘤的發生、發展。

Li等[25]發現DLGAP1蛋白在膠質瘤中表達下調，并與膠質瘤的不良預后有關，DLGAP1高表達顯著抑制了膠質瘤細胞的遷移、侵襲以及上皮-間質轉化現象的發生，可以作為預測膠質瘤發生的分子標志物。生物信息學分析發現，DLGAP1是miR-148a的下游靶基因，miR-148a可以通過促進DLGAP1的表達發揮抗腫瘤作用，從而成為防治頭頸部腫瘤的重要靶點[26]。此外，高表達的DLGAP1通過調節突觸后蛋白的信號傳導，增強了胰腺神經內分泌腫瘤的侵襲性，促進了腫瘤的惡性生長[27]。DLGAP1基因的單核苷酸多態性與黑色素瘤的發生顯著相關，可作為預測黑色素瘤發生的分子標志物[2]。

印記基因在胚胎發育中必不可少，其表達失調會導致多種復雜疾病的發生。有文獻表明，DLGAP2可作為印記基因發揮作用，其在膀胱癌中高頻缺失，可能成為膀胱癌潛在的抑制基因[3]。此外，DLGAP2可能參與了肺癌的發生、發展。

細胞極性的喪失會導致腫瘤的發生和轉移，DLGAP3蛋白與細胞自身極性相關，DLGAP3蛋白可能通過調節細胞極性促使腫瘤發生。Choi等[4]認為DLGAP3基因高頻移碼突變會導致自身的失活，在結直腸癌等多種腫瘤中，DLGAP3可能通過這種方式發揮抑癌基因的作用。

Liu等[5]研究發現，與正常胃組織相比，DLGAP4蛋白在胃癌組織中表達明顯上調，提示其可能在胃癌的發生中起致瘤作用，可作為預測胃癌預后的分子靶點。

關于DLGAP5蛋白的研究相對較多。基因富集分析(GSEA)結果表明，DLGAP5基因顯著富集于細胞周期、p53信號通路、卵母細胞減數分裂等信號通路中，在多種腫瘤中都是一種潛在的致癌蛋白。有研究發現，在膠質瘤中DLGAP5高表達預示了患者較差的生存預后。此外，沉默DLGAP5可以抑制膠質瘤細胞增殖。因此，DLGAP5可能成為膠質瘤診斷和預后評估的分子標志物[21]。有數據表明，相比于鄰近正常肝組織，在76.4%的肝細胞癌標本中DLGAP5顯著上調，并隨著其侵襲性升高而表達升高。沉默DLGAP5基因可以顯著抑制體外肝癌細胞的生長、遷移和克隆形成，最終發現DLGAP5可能是肝細胞癌新的分子標志物[6]。此外，有研究認為DLGAP5可以通過調控NF-κB信號通路對抗紫杉醇誘導的肝癌細胞死亡，從而發揮其化學耐藥性[28]。下調DLGAP5導致結直腸癌細胞的侵襲和遷移能力顯著降低；在不同的結直腸癌亞型中，DLGAP5過表達與較差的總生存率相關，因此DLGAP5有望成為結直腸癌生物標志物[29]。

DLGAP5高表達可以預測子宮內膜癌患者的不良預后，從而作為子宮內膜癌診斷和治療的候選靶點[30]。DLGAP5在胰腺癌中高表達，并與患者較短生存期顯著相關。大量研究表明，在胰腺癌細胞中敲除DLGAP5基因能顯著抑制細胞的增殖、侵襲和遷移能力，即DLGAP5可作為評估胰腺癌預后的指標[31]。GSEA分析表明，DLGAP5通過參與多種細胞外相關通路和受體的相互作用介導食管癌的發生[32]。生存分析顯示，DGPDC1、DLGAP5等基因參與了視網膜母細胞瘤的發生、侵襲及復發[33]。在蛋白互作網絡(PPI)中，DLGAP5、RRM2等基因的mRNA表達與肺腺癌發生的相關性最高；免疫組化顯示，DLGAP5、RRM2等蛋白在肺腺癌中表達顯著上調[34]。此外，DLGAP5、TOP2A等基因對卵巢癌的預后有較好的預測價值[35]。另有研究提示，DLGAP5在前列腺癌中表達增強，其表達與前列腺癌患者較差的生存率相關，可能成為前列腺癌進展中潛在的癌基因[36]。

綜上所述，DLGAP1～5參與頭頸部腫瘤、肺癌、胃癌、肝癌、乳腺癌、膠質瘤、黑色素瘤、膀胱癌的發生。DLGAPs蛋白在腫瘤中的具體作用并不明確，其不同亞型對侵襲性腫瘤生長是否有調控作用仍亟待探索。DLGAP1、DLGAP5與腫瘤相關的研究較多，但并未充分揭示其參與腫瘤發生的具體分子機制；關于DLGAP2～4在腫瘤發生中的研究較為欠缺，有待進一步深入分析。因此，探索DLGAPs蛋白通過何種機制參與腫瘤的發生、發展，可為腫瘤的研究和靶向治療提供新的方向和思路。

5 小結與展望

DLGAPs在多種腫瘤中的功能并不明確，有望成為臨床腫瘤治療的新靶點。因此，深入探討DLGAPs在腫瘤發生、發展中的作用和具體機制，能夠為惡性腫瘤的預防、診斷、靶向治療提供分子層面的理論基礎和實踐依據。