GKN、TFF蛋白與胃癌*

王鈺虹 綜述 陳 潔 陳旻湖 審校中山大學附屬第一醫(yī)院消化內(nèi)科（510080）

胃癌是嚴重危害人類健康和生命的疾病，為亞洲地區(qū)最常見的惡性腫瘤之一，病死率位居全球惡性腫瘤的第二位[1]。胃癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移是環(huán)境、宿主等多因素、多步驟相互作用的結(jié)果，目前對胃癌發(fā)生和轉(zhuǎn)移分子機制的研究取得了巨大進展，但多數(shù)分子改變均非胃癌特異性。Gastrokine（GKN）和三葉因子家族（TFF）蛋白（除外 TFF3）在正常胃黏膜組織中大量表達，而在胃癌組織中表達顯著下降甚至缺失，提示兩者可能是胃癌的特異性抑癌基因。本文就GKN和TFF蛋白與胃癌的關(guān)系作一簡要綜述。

一、GKN家族蛋白

目前發(fā)現(xiàn)GKN家族蛋白包括三個成員，即GKN1、GKN2 和 GKN3。 GKN1，既往稱為 CA11、AMP-18、foveolin 或TFIZ2，現(xiàn)統(tǒng)一命名為GKN1[2]。該基因位于染色體2p13.3，全長約6 kb，含有6個外顯子和5個內(nèi)含子，翻譯出的肽鏈由185個氨基酸組成，其中第54～150位氨基酸形成一個保守的結(jié)構(gòu)域BRICHOS。GKN1基因序列在不同物種之間（包括人、小鼠、大鼠、豬、牛等）的一致性很高，說明其在進化上的高度保守性[2]。GKN1是胃黏液層的組成成分之一，具有促進胃黏膜上皮細胞分裂和移行、維持胃黏膜完整和促進受損黏膜修復(fù)的功能[3]。GKN1 mRNA和蛋白在正常胃小凹上皮細胞中均高表達[2]，其表達受多種胃黏膜損傷因素的影響，幽門螺桿菌（H.pylori）感染和非甾體消炎藥（NSAIDs）如阿司匹林的使用可導(dǎo)致GKN1表達下降，從而造成胃黏膜損傷[4,5]。

GKN2，又稱為 TFIZ1、GDDR或 blottin，是 GKN家族的第二個成員。GKN2基因亦定位于染色體2p13.3，與GKN1相距22 kb。杜建軍等[6]的研究發(fā)現(xiàn)人GKN2與來自鼠正常胃的一大小為750 bp的基因部分同源，提示該基因的進化比較保守；GKN2由5個外顯子構(gòu)成，編碼184個氨基酸，其中第54～155位氨基酸亦含有BRICHOS蛋白功能域。進一步研究[7]發(fā)現(xiàn)，GKN2亦特異性表達于胃黏膜上皮細胞，具有類似GKN1維持黏膜完整和調(diào)節(jié)上皮細胞增殖的作用；其表達受不同細胞因子如腫瘤壞死因子（TNF）-α、白細胞介素（IL）-1β、IL-6 等的調(diào)節(jié)[8]。

GKN3基因在鼠科動物中定位于染色體6qD1，含有6個外顯子，編碼一種由181個氨基酸殘基組成、大小約19 kDa（1 Da=0.9921 u）的分泌蛋白質(zhì)。該蛋白亦包含BRICHOS蛋白功能域，含有通過二硫鍵連接的位于4個保守位點上的半胱氨酸殘基和N末端信號肽。GKN3蛋白僅在胃頸黏液細胞中表達，且胃竇部含量顯著高于胃底。通過校準鼠GKN3基因序列發(fā)現(xiàn)人GKN3基因定位于染色體2p14，與GKN2保守連鎖。但采用表達的序列標記（EST）等方法并不能從人類胃活檢組織中檢測到GKN3蛋白，提示該蛋白在人類中的表達缺乏活性。進一步研究發(fā)現(xiàn)人類存在GKN3基因的提前終止密碼子W59X，可能導(dǎo)致GKN3功能缺失。種群遺傳分析顯示遺傳GKN3通讀等位基因（read-through allele）主要存在于非洲人群中，而W59X在非非洲人群中的檢出率較高，其導(dǎo)致GKN3失活可能是近代進化過程中地區(qū)選擇性壓力的結(jié)果[9]。

GKN家族成員均含有BRICHOS結(jié)構(gòu)域。該結(jié)構(gòu)域是由Sánchez-Pulido等[10]報道的人類又一保守的蛋白功能域家族，約由100個氨基酸組成，其保守序列主要位于一對可形成二硫鍵而發(fā)揮蛋白折疊作用的半胱氨酸周圍。目前推測BRICHOS結(jié)構(gòu)域具有以下重要功能：①介導(dǎo)特異性細胞內(nèi)蛋白酶解過程；②作為分子內(nèi)分子伴侶，穩(wěn)定蛋白的分子構(gòu)象；③BRICHOS結(jié)構(gòu)域改變會導(dǎo)致包括腫瘤在內(nèi)的多種疾病的發(fā)生。

二、TFF蛋白

TFF蛋白主要由胃腸道黏液分泌細胞產(chǎn)生并分泌至管腔中發(fā)揮作用，主要包括三個蛋白成員，分別為TFF1、TFF2和TFF3[11]。

TFF三個家族成員基因均位于染色體21q22.3，擁有獨特保守的“三葉草”結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通過6個半胱氨酸殘基以1-5、2-4、3-6交聯(lián)的方式形成二硫鍵，通過二硫鍵連接形成3個環(huán)狀結(jié)構(gòu)，使TFF能抵抗蛋白酶的消化，從而在胃腸腔內(nèi)發(fā)揮黏膜保護功能[11]。TFF蛋白是胃腸道黏膜損傷時上調(diào)的急性反應(yīng)蛋白，具有很強的促細胞運動作用，能維持黏膜表面屏障功能和促進黏膜損傷后的修復(fù)[12]。

三、GKN和TFF蛋白在胃癌中的表達及其作用

1.GKN：2001年Kim等[13]的研究發(fā)現(xiàn)，胃腺瘤和胃癌中染色體2p雜合性丟失（LOH）的發(fā)生率分別為50%和70%，表明染色體2p上可能存在與胃腺瘤、胃癌密切相關(guān)的基因，參與胃腺瘤向胃癌的轉(zhuǎn)變過程，與胃癌的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，GKN1蛋白大量特異性地表達于正常胃黏膜上皮，在慢性萎縮性胃炎、胃腸上皮化生、胃上皮細胞異型增生、胃腺瘤等一系列癌前病變中的含量逐漸下降，胃癌組織中的表達完全缺失，而在癌旁正常胃黏膜組織中仍可檢測到[2]。杜建軍等[14]將GKN1轉(zhuǎn)染胃癌細胞株SGC7901后發(fā)現(xiàn)，細胞生長受到明顯抑制；Rippa等[15]發(fā)現(xiàn)胃癌細胞株 AGS和MKN28轉(zhuǎn)染GKN1并以Fas單克隆抗體治療后，F(xiàn)as受體凋亡明顯增加；且其誘導(dǎo)的凋亡能被caspase-3和caspase-8抑制劑所抑制[16]；由此可見，GKN1可能是新的胃癌特異性抑癌基因[14]。有研究[7]發(fā)現(xiàn)GKN2具有抑制胃癌細胞增殖的作用。而對于GKN3，提前終止密碼子W59X引起mRNA無義突變降解，使GKN3在近代人群，尤其是非非洲人種中難以檢測到并分析其功能，因此目前對GKN3在胃癌中的表達和作用仍不甚了解[9]。

2.TFF蛋白：胃癌組織中可發(fā)現(xiàn)TFF1基因存在LOH[17]；在胃癌小鼠模型中，TFF1基因啟動子區(qū)甲基化水平明顯升高，導(dǎo)致表達明顯下調(diào)[18]；Bossenmeyer-Pourié等[19]發(fā)現(xiàn)，TFF1通過延遲腫瘤細胞從G1期向S期轉(zhuǎn)化，從而抑制細胞增殖；TFF1還可通過抑制caspase-9活性，抑制各種因素導(dǎo)致的胃上皮細胞凋亡，這種看似矛盾的抗增殖和抗凋亡雙重作用使TFF1在胃癌發(fā)生、發(fā)展中起有重要調(diào)節(jié)作用。TFF2在胃癌中的表達亦明顯下降甚至缺失[20]；Peterson等[21]發(fā)現(xiàn)在H.pylori感染的野生型小鼠模型中，TFF2基因啟動子區(qū)甲基化導(dǎo)致其沉默。TFF3在胃癌發(fā)生過程中的作用可能不同于TFF1和TFF2，其在胃癌多階段發(fā)生過程中的表達逐漸增高[20]；Kaise等[22]發(fā)現(xiàn)聯(lián)合檢測血清TFF3和前列腺素可能有助于早期發(fā)現(xiàn)胃癌，尤其是腸型胃癌。

四、GKN與TFF的相互作用

鑒于GKN與TFF蛋白在組織細胞定位、生理功能和胃癌發(fā)生過程中變化趨勢的相似性，推測這兩個家族蛋白之間可能存在緊密聯(lián)系。

有研究發(fā)現(xiàn)，人正常胃黏膜上皮中可分離出一種分子質(zhì)量約 25 kDa的復(fù)合物，由 GKN2（18.31 kDa）與 TFF1（6.67 kDa）通過二硫鍵以1∶1的比例結(jié)合而成。該二硫鍵由GKN2的BRICHOS結(jié)構(gòu)域內(nèi)第38位半胱氨酸殘基（Cys38）與TFF1的第58位半胱氨酸殘基（Cys58）構(gòu)成，由此將兩個蛋白單體連接形成一個異源二聚體復(fù)合物。該復(fù)合物是TFF1在正常胃黏膜上皮發(fā)揮作用的主要形式，而胃癌細胞中TFF1與GKN2發(fā)生解離可能使TFF1失去正常的功能，從而促進腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[23]。此外，Otto等[24]在小鼠體外實驗中發(fā)現(xiàn)GKN2能與TFF2蛋白結(jié)合，可能是不同物種GKN對結(jié)合TFF蛋白具有不同選擇偏好所致。

亦有研究發(fā)現(xiàn)，GKN3與TFF2共同表達于小鼠胃黏膜上皮和十二指腸Brunner’s腺，其中GKN3位于頸黏液細胞的較低部位，TFF2位于較高部位；在TFF2缺失的小鼠中，萎縮的胃黏膜可明顯誘導(dǎo)GKN3表達，從而顯著抑制胃上皮細胞增殖[9]。

除外GKN2可分別與TFF1和TFF2相互結(jié)合的報道外，目前尚無兩個家族蛋白中其他成員間相互關(guān)系的研究。但推測由BRICHOS結(jié)構(gòu)域與三葉草結(jié)構(gòu)中的半胱氨酸殘基連接形成的二硫鍵很可能是維系GKN與TFF蛋白之間關(guān)系的紐帶，為今后繼續(xù)深入研究這兩個家族蛋白之間的結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系提供方向。

五、展望

由此可見，除TFF3外，其他GKN和TFF蛋白在胃癌組織和細胞株中的表達明顯下調(diào)甚至缺失，并可抑制胃癌細胞增殖，提示這兩個家族蛋白可能是胃癌特異性抑癌基因。但目前仍有許多問題尚待解決，如GKN和TFF兩個家族蛋白是否還有其他成員？除TFF1和TFF2分別與GKN2相互結(jié)合外，是否還有其他成員之間的相互作用？GKN與TFF蛋白能否作為胃癌診斷和治療的特異性分子靶點？對以上問題進行深入研究，將有助于進一步揭示胃癌的分子發(fā)病機制，并可能為胃癌的治療提供新靶點。

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