Menin蛋白生物學(xué)功能的研究進(jìn)展

王宇馳，侯薔，于勝波

(1.大連醫(yī)科大學(xué)2007級七年制，遼寧大連 116044;2.大連醫(yī)科大學(xué) 解剖學(xué)教研室，遼寧大連 116044)

Menin蛋白生物學(xué)功能的研究進(jìn)展

王宇馳1，侯薔1，于勝波2

(1.大連醫(yī)科大學(xué)2007級七年制，遼寧大連 116044;2.大連醫(yī)科大學(xué) 解剖學(xué)教研室，遼寧大連 116044)

Menin蛋白為MEN1基因的表達(dá)產(chǎn)物，而MEN1基因的突變是遺傳性多發(fā)性內(nèi)分泌腺瘤病的致病原因。Menin蛋白具有多種生物學(xué)作用，可影響胚胎的生長發(fā)育，與腫瘤的發(fā)生和生長又密切相關(guān)。本文對Menin蛋白生物學(xué)功能研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

Menin蛋白;MEN1;腫瘤抑制基因

Menin蛋白為MEN1基因的表達(dá)產(chǎn)物，而MEN1基因是多發(fā)性內(nèi)分泌腺瘤(multiple endocrine neoplasia type 1，MEN1)的致病基因。Menin蛋白在機體中的作用方式多種多樣，并具有多種生物學(xué)作用，如：參與端粒酶、泌乳素、胰島素的調(diào)節(jié)，影響胚胎的生長發(fā)育，對于腫瘤的生長也有十分重要的調(diào)控作用。因此，Menin蛋白的深入研究，對于許多疾病的發(fā)病機制以及臨床治療方面有著十分重要的意義。

1 Menin蛋白

1.1 Menin蛋白編碼基因

Menin為MEN1基因的表達(dá)產(chǎn)物，分子量為67 kDa，由610個氨基酸組成。1988年 Larsson等［1］確定MEN1基因位于染色體11q13。MEN1基因全長9 kb，包含10個外顯子，編碼610個氨基酸蛋白。MEN1基因主要分布在細(xì)胞核中，在細(xì)胞質(zhì)中和端粒附近也有分布［2］。Menin在進(jìn)化過程中高度保守。人與小鼠、大鼠、斑馬魚、果蠅的同源性分別為98%、97%、75%、47%［3］，但尚未在酵母中找到同源蛋白。Menin在各種屬之間的差異主要集中在肽鏈的C末端。在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫中，未能找到與Menin序列高度同源的已知蛋白。因此，蛋白序列分析能夠提供有關(guān)Menin功能的信息比較少，對Menin蛋白功能的了解大多來源于動物體內(nèi)、外實驗。

1.2 Menin蛋白與MEN1腫瘤綜合征

MEN1腫瘤綜合征是一種常染色體顯性遺傳家族性腫瘤綜合征，有較高的外顯率。人群患病率約為1/30 000～1/50 000，常見的有垂體瘤、甲狀旁腺瘤、胃腸胰腺內(nèi)分泌腫瘤。此外，還可有腎上腺瘤、嗜鉻細(xì)胞瘤、胸腺類癌和卵巢腫瘤等。抑癌基因MEN1突變或丟失是家族性和部分散發(fā)性MEN1的最主要原因。

MEN1+/－小鼠出生時表型與野生型無異，第8周出現(xiàn)了一些內(nèi)分泌組織的增生，到12周發(fā)展為內(nèi)分泌組織的腫瘤，累及垂體、甲狀旁腺、胰腺以及腎上腺［4］。等位基因雜合性缺失 (loss of heterozygosity，LOH)分析顯示，胰島素瘤組織丟失了一個正常的等位基因，與人的MEN1腫瘤綜合征發(fā)生機制完全一致。MEN1基因雜合突變，在某些內(nèi)分泌組織發(fā)生染色體11q13區(qū)域等位基因雜合性缺失，Menin蛋白不能正常地表達(dá)，并容易降解，失去了與Jun D等一系列靶分子的作用，從而導(dǎo)致細(xì)胞生長失去有效調(diào)控，最終形成腫瘤。

MEN1基因在腫瘤發(fā)生中的作用符合“二次打擊學(xué)說”，也就是說MEN1基因是一種抑癌基因，Menin是一種抑制腫瘤蛋白。MEN1基因的突變引起Menin蛋白的失活還被認(rèn)為是導(dǎo)致甲狀旁腺腫瘤發(fā)生的主要因素之一［5］。

1.3 Menin蛋白的生物學(xué)調(diào)控機制

Menin從胚胎的早期開始表達(dá)，除了在內(nèi)分泌組織中表達(dá)外，在成人的其他組織中也均可見到，以增生活躍的組織表達(dá)最多，如消化道上皮、子宮內(nèi)膜等，這說明Menin的表達(dá)可能受到細(xì)胞周期調(diào)控。但在相關(guān)的動物實驗中［6］，大鼠的垂體細(xì)胞(GH4)、中國倉鼠的卵巢細(xì)胞(CHO)顯示，Menin的表達(dá)在G1中期有少量降低，而在其他細(xì)胞的實驗里，未見Menin的表達(dá)與細(xì)胞周期相關(guān)。

Menin在細(xì)胞內(nèi)所處位置對其發(fā)揮生物學(xué)功能具有調(diào)控作用。Menin的C未端有兩個核定位序列(nuclear localization signal，NLS)，因此它主要位于核內(nèi)。細(xì)胞分裂時，在 HEK293、Hela、NIH3T3細(xì)胞的胞漿內(nèi)可監(jiān)測到Menin［7］。但是，一旦Menin的C末端缺失，比如，MEN1基因的缺失和插入突變導(dǎo)致開放閱讀框移碼，提前出現(xiàn)終止密碼，導(dǎo)致Menin蛋白長度變短，C末端的NLS丟失，這時缺少NLS的Menin蛋白不能轉(zhuǎn)移到胞核，滯留在胞漿內(nèi)的Menin不穩(wěn)定，就很容易被降解，并喪失其功能。

2 Menin蛋白的生物學(xué)作用

2.1 Menin蛋白對生長發(fā)育的影響

為研究Menin的生物學(xué)功能，研究人員建立了MEN1基因敲除小鼠模型。MEN1－/－小鼠在胚胎發(fā)育的第11.5天和第13.5天之間即死亡，研究發(fā)現(xiàn)Menin對神經(jīng)管、心臟和肝臟的發(fā)育起了重要作用［8］。Menin在骨發(fā)育中起重要作用，MEN1基因純合敲除的小鼠存在明顯的顱骨和面部骨骼畸形，可能由于缺少Menin蛋白，無法作用于TGF－β信號通路，而TGF－β信號通路能夠影響胚胎期骨骼發(fā)育［9］。近期有研究發(fā)現(xiàn)，在實驗鼠的間質(zhì)細(xì)胞和成骨細(xì)胞中，Menin與Wnt－β－catenin相互作用，促進(jìn)幫助祖細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞［10］。胰島β細(xì)胞MEN1基因條件性敲除后，小鼠在生長發(fā)育早期即出現(xiàn)胰島顯著增大，進(jìn)而形成胰島素瘤，血漿胰島素水平升高，胰島組織內(nèi)Menin染色消失。MEN1基因敲除后，在存活的孕12.5 d小鼠中，胰腺α細(xì)胞數(shù)目明顯減少，胰腺內(nèi)分泌腺發(fā)育發(fā)生障礙，提示Menin參與胰島的發(fā)育分化［11］。另有研究，Menin在癌前β細(xì)胞中的異位表達(dá)，增加了胰島細(xì)胞間的黏附，并減少了細(xì)胞的遷移［12］。其更深一步的研究得出，在內(nèi)分泌細(xì)胞中，Menin－IQGAP1通路能夠調(diào)控細(xì)胞的遷移和細(xì)胞間的黏附。近期發(fā)現(xiàn)，Jun D－Menin的復(fù)合物，在實驗鼠下頜下腺，雄激素依賴的管系統(tǒng)分化的過程中具有著重要作用［13］。

有研究發(fā)現(xiàn)，Menin與Wnt信號通路有著密切的關(guān)系，Menin可以作用于Wnt信號通路的 βcatenin蛋白，影響其在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)位進(jìn)而影響其功能［14－15］。張翠平等［16］研究發(fā)現(xiàn)，Menin 可調(diào)控 Wnt細(xì)胞信號通路的5個基因，其中Dvl1是果蠅屬dsh基因的同源基因，其編碼的蛋白質(zhì)Dsh在Wnt信號通路中起樞紐的作用，Menin可能通過Wnt、MAPK、TGF－β、凋亡等多種信號通路對小鼠胚胎早期發(fā)育相關(guān)基因進(jìn)行調(diào)控。

2.2 Menin對細(xì)胞生長的抑制作用

Menin抑制細(xì)胞生長的確切分子機制還有待研究，可能是與其他轉(zhuǎn)錄因子相互作用而完成的。酵母雙雜交實驗提示Menin與Jun D有作用，Menin上有3個Jun D結(jié)合位點(編碼 l～40，139～242和323～428)，58%的錯義突變在Jun D結(jié)合位點上。Jun D 是 Jun蛋白家族(Jun D、Jun B、C.Jun)成員，通過自身形成二聚體，或與Fos家族成員(c－Fos、Fos B、Fra l、Fra 2)共同形成轉(zhuǎn)錄因子 AP －1。Menin只與Jun D結(jié)合，并不與Jun或Fos的其他成員結(jié)合。Menin與Jun D的結(jié)合，阻止了AP－1的形成，從而阻斷了AP－1促進(jìn)細(xì)胞增生的作用。除了JunD結(jié)合功能域外，Menin還可以通過與Smadl、Smad3和Smad的相互作用，影響轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor－β，TGF－β)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。近年的研究發(fā)現(xiàn)，與Menin相互作用的蛋白還有NF－kap－paB家族的p50、p52和p65亞單位，Pem、nm23H1 等［17］。

目前，研究較明確的一個Menin下游作用方式是通過H3K4甲基化上調(diào)細(xì)胞周期素依賴激酶(cyclin－dependent kinase，CDK)抑制劑 p18ink4c和p27kip1，控制細(xì)胞周期［18］。最近有學(xué)者指出，Menin介導(dǎo)的通過減少Ccnb2來抑制Cyclin B2的表達(dá)(Ccnb2編碼Cyclin B2)，對延遲G2/M相變和抑制細(xì)胞的增殖，在阻止MEN1腫瘤形成中起著重要的作用［19］，這是一種先前未被認(rèn)識到的分子機制。

Carling［20］提出了甲狀旁腺腫瘤發(fā)生機制的假說，認(rèn)為鈣離子敏感受體(CASR)和維生素D受體(VDR)的改變以及其他原因引起的外周血低鈣、高磷或者低維生素D血癥可能導(dǎo)致了甲狀旁腺增生，在此基礎(chǔ)上如果出現(xiàn)Menin蛋白的失活，cyclin－D1的過度表達(dá)或其他腫瘤基因的突變就會導(dǎo)致甲狀旁腺腺瘤的發(fā)生。

2.3 Menin的抑癌作用

有研究實驗證明，Menin可抑制SOX4基因的表達(dá)。而SOX4基因的異常表達(dá)與多種癌癥的發(fā)生有關(guān)，被認(rèn)為是一種癌基因;同時，SOX4基因在早期胚胎發(fā)育過程參與神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育［21］。一些研究認(rèn)為，Menin蛋白在泌乳素、端粒酶、胰島素的調(diào)節(jié)中起著一定的作用［22］。在γ射線誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的模型中，Menin能與凋亡相關(guān)基因p53相互作用，誘導(dǎo) DNA 修復(fù)或促使細(xì)胞凋亡［23］。Gallo等［24］發(fā)現(xiàn)，在體內(nèi)通過少數(shù)的核苷酸內(nèi)切酶I－Scel，Menin－Chk1復(fù)合物作用于損傷的染色體，促進(jìn)刺激染色體同源定向(HD)DNA的重組修復(fù)。

2.4 Menin與腫瘤的發(fā)生

Gao等［25］指出，Menin與 Polycomb家族共同介導(dǎo)的H3K27組蛋白甲基化修飾，為pleiotrophin信號通路的維持和多種肺癌細(xì)胞增殖所必需。研究還同時發(fā)現(xiàn)，Menin蛋白直接結(jié)合在基因組中PTN啟動子區(qū)域，顯著提高該區(qū)域H3K27組蛋白三甲基化水平，但并不影響該區(qū)域H3K4組蛋白甲基化修飾。繼續(xù)更深一步研究，發(fā)現(xiàn)Menin蛋白同Polycomb家族介導(dǎo)的三甲基化H3K27組蛋白和WT1(腎母細(xì)胞瘤抑制蛋白)，來特異性地抑制Pax2的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，與腎臟疾病和Wilms瘤的發(fā)生有關(guān)［26］。

2.5 Menin其他生物學(xué)作用

Buro等［27］認(rèn)為，Menin蛋白和RNF20 的募集反應(yīng)與組蛋白的修飾，能夠調(diào)節(jié)STAT－1，并且還指出RNF20和MLL/Menin復(fù)合物能夠定位于非誘導(dǎo)態(tài)的干擾素調(diào)節(jié)因子1基因(IRF1)，然后二者進(jìn)一步發(fā)生募集反應(yīng)，激活I(lǐng)RF1轉(zhuǎn)錄。

有研究結(jié)果顯示，Menin是一個十分重要的降低AKT激酶活性的調(diào)節(jié)劑［28］。其作用機制，可能是與在生長因子的作用下，減少AKT1從細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞膜的遷移有關(guān)。

國外有臨床研究顯示，在65例乳腺癌中，用他莫昔芬治療，Menin陽性的腫瘤要比Menin陰性的腫瘤治療的效果以及預(yù)后差，這提示Menin可以作為他莫昔芬抵抗的預(yù)示性因子［29］。同時進(jìn)一步的實驗研究還指出，Menin在乳腺癌細(xì)胞中，能夠結(jié)合到雌激素受體，形成ERα—Menin復(fù)合物，作為一個雌激素受體介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄的直接輔激活蛋白調(diào)節(jié)劑。

3 展望

雖然近年來對于Menin在胚胎發(fā)育早期方面有許多研究，但是其作用機制及生物學(xué)作用至今尚不十分明確。在細(xì)胞分裂時，在 HEK293、Hela、NIH3T3細(xì)胞的胞漿內(nèi)也可觀察到Menin，然而Menin在胞核和胞漿之間轉(zhuǎn)運的生物學(xué)意義并不十分清楚，有待進(jìn)一步的研究。對Menin抑制細(xì)胞生長的分子機制雖然有了一定的了解，但仍需要繼續(xù)更為深入的探索，可能存在一些還沒有被認(rèn)識到的途徑與方式。尤其值得一提的是，Menin具體的下游調(diào)控作用方式也有待更多的探索與發(fā)現(xiàn)。另外，Menin與SOX4有一定的相關(guān)性，但是對于二者的具體作用方式，以及Menin對SOX4的調(diào)控方式，需要進(jìn)一步研究加以證實。

與Menin相互作用分子的發(fā)現(xiàn)使人們對Menin的生物學(xué)功能有了進(jìn)一步的了解。但是，這些Menin作用分子在MEN1發(fā)生中的作用及其與某些特定的病理類型之間的關(guān)系并不清楚，這也需要更進(jìn)一步的研究。另外，Menin在MEN1患者的受累組織中缺少表達(dá)的原因，以及其具體的機制仍然是目前研究的熱點。今后，將這些研究成果運用到臨床，在疾病的治療方面，尤其是腫瘤治療，將會有更大的幫助。

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Progress of the biological roles of Menin

WANG Yu－chi1，HOU Qiang1，YU Sheng－bo2
(1.Grade2007of Seven－year System，Dalian Medical University，Dalian116044，China;2.Department of Anatomy，Dalian Medical University，Dalian116044，China)

Menin is a protein encoded by the genemultiple endocrine neoplasia type 1(MEN1)，mutations of which are the predominant cause for hereditary MEN1 syndrome.Menin plays various biological roles，affecting embryo growth and development，and is closely related to the occurrence and growth of the tumor.This paper reviews the progress of biological function of Menin protein.

Menin protein;multiple endocrine neoplasia type 1;tumor suppressor gene

R34;R736

A

1671－7295(2012)03－0304－04

2011－11－07;

2012－02－01

王宇馳(1989－)，男，吉林長春人，碩士研究生。E－mail：wangyc1989@sina.com

于勝波，副教授，博士。Email：ysbdmu@126.com