趨化素樣因子超家族成員5研究進(jìn)展

袁也晴，蕭云備，劉振華，張曉威，徐 濤，王曉峰

北京大學(xué)人民醫(yī)院泌尿外科，北京 100044

趨化素樣因子超家族 (CKLF-like MARVEL transmembrane domain containing member，CMTM，or chemokine-like factor super family，CKLFSF)是我國在國際上首次報(bào)道的新基因家族，由9個(gè)基因:趨化素樣因子 (chemokine-like factor，CKLF)和 CMTM 1～8組成。CMTM超家族成員具有四次跨膜結(jié)構(gòu)，含有MARVEL結(jié)構(gòu)域，具有窖蛋白1結(jié)合基序和籠形蛋白復(fù)合體結(jié)合基序等結(jié)構(gòu)。2005年，國際人類基因命名委員會(huì)建議將CKLFSF命名為CMTM。CMTM超家族是一個(gè)有重要生物學(xué)功能的新基因家族，不僅具有廣譜的趨化活性，在造血、免疫、心血管、生殖等系統(tǒng)也可發(fā)揮重要作用［1-4］，此外，還參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移［5-6］。本文總結(jié)了CMTM家族成員、腫瘤抑制性基因CMTM5的結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)及進(jìn)展。

CMTM5的發(fā)現(xiàn)

細(xì)胞因子是由各種免疫細(xì)胞和其他系統(tǒng)細(xì)胞合成和分泌的小分子多肽類因子，在免疫和炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，包括白細(xì)胞介素、腫瘤壞死因子、生長(zhǎng)因子和趨化因子等。克隆研究新的細(xì)胞因子具有重要意義。韓文玲等［7-8］采用抑制性減數(shù)雜交技術(shù)研究IL-10抑制的人髓系白血病細(xì)胞系U937細(xì)胞表達(dá)基因時(shí)，首次成功克隆到一個(gè)新的細(xì)胞因子—趨化素樣因子1(chemokine-like factor1，CKLF1)，并根據(jù)其存在的3種變異體，分別命名為CKLF2、CKLF3、CKLF4。在CKLF2的cDNA和蛋白序列基礎(chǔ)上，通過BLAST搜索和EST集合的生物信息學(xué)方法及RT-PCR技術(shù)，成功克隆并驗(yàn)證了CMTM 1～8，CMTM5即是這個(gè)新基因超家族成員之一。

CMTM5的基本結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)

CMTM1～4和CKLF在16號(hào)染色體上形成1個(gè)基因簇，CMTM6～8在3號(hào)染色體上成基因簇形式存在。CMTM5是CMTM家族中唯一不與其他基因成簇分布的成員，該基因定位于14q11.2，位于白細(xì)胞介素25(interleukin 25，IL25)編碼基因的下游，與IL25緊密連鎖，推斷這兩個(gè)基因在功能上具有一定相關(guān)性。CMTM5存在至少6種不同的mRNA剪接體，包括CMTM5-v1～v6，其中CMTM5-v1是最為保守的一種形式［9］。經(jīng)clustalw分析，CMTM5-v1在人與小鼠間的同源性高達(dá)74%，在蛋白結(jié)構(gòu)上的胞外區(qū)同源性更高。研究證實(shí)，在包括人類，大鼠及小鼠的哺乳動(dòng)物組織中，CMTM5-v1廣泛表達(dá)于正常組織中，主要表達(dá)于大腦、前列腺及小腸，并存在分泌形式［10］。

CMTM家族基因的編碼產(chǎn)物結(jié)構(gòu)介于經(jīng)典的趨化因子和四次跨膜蛋白超家族 (transmembrane 4 super family，TM4SF)間，其中，CKLF、CMTM1與CMTM2的表達(dá)產(chǎn)物接近于趨化因子的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，CMTM5的編碼產(chǎn)物結(jié)構(gòu)則更接近于 TM4SF［9］。研究顯示，TM4SF包括Tetranspanin和MARVEL結(jié)構(gòu)域蛋白等，前者參與了骨肉瘤的發(fā)生、發(fā)展［11］;后者包括了髓鞘和淋巴細(xì)胞蛋白 (myelin and lymphocyte protein，MAL)、CMTM、physins、occludin 等多個(gè)家族。其中，MAL與胃癌、結(jié)直腸癌、宮頸鱗癌的發(fā)生有關(guān)，occludin與肝細(xì)胞肝癌的關(guān)系密切［12-14］。TM4SF分子可與 β1整合素形成復(fù)合物，調(diào)控整合素依賴的細(xì)胞移動(dòng)和黏附;此外，對(duì)表皮生長(zhǎng)因子受體 (epidermal growth factor receptor，EGFR)也具有調(diào)控作用。TM4SF與細(xì)胞增殖、分化、遷移等多種生物學(xué)行為有關(guān)，并參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，可能成為腫瘤治療的新靶點(diǎn)［15-17］。CMTM5的編碼產(chǎn)物具有潛在的四次跨膜結(jié)構(gòu)，這在結(jié)構(gòu)上為其可能是新的腫瘤抑制性基因提供了依據(jù)。

CMTM5與腫瘤的關(guān)系

已有多項(xiàng)研究報(bào)道，染色體14q11.2區(qū)域的1個(gè)或多個(gè)基因異常，導(dǎo)致各種惡性腫瘤的發(fā)生。在鼻咽癌中，14q11.2的雜合性缺失可能在其發(fā)生發(fā)展中起了重要作用，選擇性敲除這個(gè)區(qū)域可以加速腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)［18-19］。在其他腫瘤，如白血?。?0］、惡性膠質(zhì)瘤［21］、腦膜瘤［22］等，也表現(xiàn)出14q11.2區(qū)域類似的異常。一項(xiàng)對(duì)多種不同來源的腫瘤細(xì)胞系，包括宮頸癌、乳腺癌、鼻咽癌、肺癌、肝細(xì)胞癌、食管癌、胃癌、大腸癌和前列腺癌的研究發(fā)現(xiàn)，CMTM5低表達(dá)甚至缺失;在上述大多數(shù)細(xì)胞系中均能檢測(cè)到CMTM5啟動(dòng)子的甲基化，不過通過藥物處理或者敲除甲基化轉(zhuǎn)移酶基因后可以逆轉(zhuǎn);過表達(dá)CMTM5對(duì)腫瘤細(xì)胞系的集落形成具有抑制作用［23］。位于14q11.2區(qū)域的CMTM5在多種腫瘤中的頻繁失活，說明其也是潛在的腫瘤抑制基因。

CMTM5與前列腺癌 在前列腺，CMTM5主要定位于腺腔面的腺細(xì)胞，并且存在分泌形式［10］。但在多個(gè)前列腺癌細(xì)胞系中，CMTM5表達(dá)下調(diào)，而恢復(fù)CMTM5表達(dá)后，可以抑制腫瘤的增殖、遷移，并降低腫瘤細(xì)胞對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)的黏附能力［23］。對(duì)前列腺組織芯片的免疫組織化學(xué)染色結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與正常前列腺和良性增生的前列腺相比，前列腺癌組織中CMTM5水平顯著下降，且其表達(dá)量與腫瘤的惡性程度呈負(fù)相關(guān)［24］。在包括前列腺癌在內(nèi)的多種腫瘤中均過度活化的原癌基因—人類表皮生長(zhǎng)因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2，HER2)，其蛋白表達(dá)可能在轉(zhuǎn)錄、翻譯及翻譯后水平上進(jìn)行了調(diào)節(jié)［25］。前列腺癌細(xì)胞在過表達(dá) CMTM5或 HER2后，HER2組細(xì)胞增殖能力明顯增加，而CMTM5組細(xì)胞增殖能力顯著降低;前列腺癌細(xì)胞系PC-3轉(zhuǎn)染CMTM5可以降低HER2蛋白水平進(jìn)而減少細(xì)胞周期調(diào)控蛋白CyclinD1的水平，抑制細(xì)胞分裂［24］。前列腺癌中降低的CMTM5很可能是新的HER2抑制分子，并可能成為新的治療靶點(diǎn)。

CMTM5與女性生殖系統(tǒng)腫瘤 Shao等［26］研究發(fā)現(xiàn)，CMTM5能抑制宮頸腫瘤細(xì)胞活動(dòng)，并通過誘導(dǎo)凋亡抑制細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育。過表達(dá)CMTM5的腫瘤細(xì)胞可導(dǎo)致線粒體膜電位斷裂，釋放細(xì)胞色素，激活蛋白酶依賴途徑，促進(jìn)半胱氨酸蛋白酶激活，對(duì)靶蛋白進(jìn)行水解，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。Li等［27］分析了卵巢癌與CMTM5的關(guān)系，結(jié)果顯示所有正常卵巢與91.7%囊腺瘤組織中表達(dá)CMTM5，而在30%卵巢癌組織中存在CMTM5表達(dá)缺失;在多個(gè)卵巢癌細(xì)胞系及卵巢癌組織中，CMTM5蛋白及mRNA水平均顯著下調(diào);盡管CMTM5和患者年齡、臨床分期、病理類型及有無轉(zhuǎn)移之間無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但CMTM5表達(dá)減少與低分化卵巢癌及高術(shù)前CA125水平密切相關(guān)。

CMTM5與血液系統(tǒng)腫瘤 有研究認(rèn)為，CMTM5可能參與了粒細(xì)胞性白血病的發(fā)生［28］。CMTM5在白血病來源的細(xì)胞系和白血病患者的骨髓細(xì)胞中表達(dá)下調(diào)或缺失，過表達(dá)CMTM5可以顯著抑制白血病細(xì)胞的增殖;CMTM5與3種白血病特異性融合基因AML1-ETO、PML-RARα、BCR/ABL1呈負(fù)相關(guān);而經(jīng)過治療的患者其骨髓細(xì)胞中CMTM5表達(dá)上調(diào)。此外，CMTM5可能在多發(fā)性骨髓瘤 (multiple myeloma，MM)發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮一定作用［29］。MM患者骨髓細(xì)胞中CMTM5的表達(dá)量顯著低于正常人骨髓細(xì)胞，且與國際系統(tǒng)分期及骨髓漿細(xì)胞數(shù)呈負(fù)相關(guān);MM細(xì)胞系中CMTM5表達(dá)量也低于正常骨髓細(xì)胞;與白血病類似的是，經(jīng)過有效治療后的患者CMTM5表達(dá)量與治療前及復(fù)發(fā)時(shí)相比顯著升高。

CMTM5與消化系統(tǒng)腫瘤 在表達(dá)乙型肝炎病毒相關(guān)基因 (HBx、HBc、HBs)的肝癌來源細(xì)胞系中，CMTM5表達(dá)也明顯缺失，使用組蛋白去乙?；种苿┨幚砑?xì)胞導(dǎo)致細(xì)胞凋亡后，發(fā)現(xiàn)CMTM5表達(dá)上調(diào)，并一直持續(xù)48 h，這表明CMTM5在肝癌來源細(xì)胞系中表達(dá)下調(diào)，組蛋白去乙?；赡芷鹆酥匾饔茫?0］。對(duì)多種胰腺癌來源細(xì)胞系及胰腺癌組織的研究結(jié)果表明，CMTM5因啟動(dòng)子甲基化，在胰腺癌來源細(xì)胞系細(xì)胞中表達(dá)沉默;相對(duì)于正常組織，CMTM5在胰腺癌組織中表達(dá)也明顯下降;恢復(fù)CMTM5表達(dá)可誘導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞凋亡;在CMTM5作用下，腫瘤壞死因子 α (tumor necrosis factor-α，TNF-α)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡作用較 TNF-α單獨(dú)作用時(shí)更明顯，這說明CMTM5與TNF-α具有協(xié)同促凋亡效應(yīng)［31］。

綜上，趨化素樣因子超家族CMTM成員CMTM5具有潛在的四次跨膜蛋白，其基因定位于14q11.2，該位點(diǎn)存在多個(gè)腫瘤抑制基因。CMTM5基因廣泛表達(dá)于大多數(shù)正常組織細(xì)胞中，但在腫瘤組織和細(xì)胞中，因其啟動(dòng)子甲基化，表達(dá)量明顯下降;恢復(fù)其表達(dá)又能抑制腫瘤細(xì)胞增殖、遷移和黏附，機(jī)制可能為其參與多個(gè)與癌癥發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)的信號(hào)通路，且通過蛋白酶依賴途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡;經(jīng)過治療后的腫瘤患者CMTM5表達(dá)上調(diào)。已有的這些研究均表明，CMTM5為一個(gè)新的腫瘤抑制性基因，將很可能為腫瘤的基因治療提供新的靶標(biāo)。然而CMTM5是否在更多腫瘤中也具有抑制作用，以及其抗腫瘤活性的具體機(jī)制尚不明確。因此，進(jìn)一步研究CMTM5在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用意義重大，對(duì)推動(dòng)CMTM家族及四次跨膜蛋白分子研究也有重要意義。

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