FAK 與消化系統(tǒng)腫瘤相關(guān)性的研究進展

楊 甜，常 圓，關(guān)景明

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，黑龍江 哈爾濱 150086

局部黏著斑激酶(focal adhesion kinase，F(xiàn)AK)是一種非受體型酪氨酸蛋白激酶，最初由Hanks等［1］從v-src轉(zhuǎn)染的雞胚成纖維細胞中克隆鑒定出來，由于其與腫瘤間的緊密聯(lián)系而備受關(guān)注，最初研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AK在許多腫瘤細胞中表達上調(diào)，如肺癌、乳腺癌、膀胱癌等［2-4］，隨后發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AK可通過多條信號通路參與細胞的增殖、黏附、侵襲、凋亡等生物學(xué)過程［5-6］。近年來發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AK的作用涉及腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程的多個環(huán)節(jié)，F(xiàn)AK 高表達現(xiàn)象存在于大多數(shù)腫瘤中，尤其是消化系腫瘤，其表達水平可以作為腫瘤診斷、治療、預(yù)后評價的指標。本文結(jié)合國內(nèi)外文獻對FAK 在消化系腫瘤發(fā)生發(fā)展及其轉(zhuǎn)移過程的研究進展作一綜述。

1 FAK的結(jié)構(gòu)特點、活化調(diào)節(jié)及信號通路

1.1 FAK的結(jié)構(gòu)特點和活化 人類FAK 基因定位于8q24，小鼠FAK 基因位于15號染色體［7］。FAK的氨基酸序列在人、小鼠、雞和非洲爪蟾中的同源性達到90%以上。FAK 蛋白質(zhì)大致可分為:N-端的FERM 區(qū)域(Band 4.1 ezrin-radixin-moesin)、中間的激酶功能區(qū)和C-端的黏著斑靶向區(qū)(focal adhesion target，F(xiàn)AT)［8］。此外，分子中含有6個磷酸化的位點:Y397、Y407、Y576、Y577、Y861和Y925。N-端含有自主磷酸化位點Y397和FERM 區(qū)域，F(xiàn)ERM 大約由300個氨基酸組成，并與膜帶蛋白4.1/ERM 具有相同序列，F(xiàn)ERM 區(qū)域介導(dǎo)蛋白與膜蛋白間的相互作用，并能與整合素、生長因子受體等調(diào)節(jié)細胞運動和信號的蛋白結(jié)合［9-10］，F(xiàn)AK的FERM 構(gòu)域可作為其自身活性和磷酸化狀態(tài)的負調(diào)控因子，與激酶結(jié)構(gòu)域相結(jié)合阻斷其活化，并抑制G 蛋白調(diào)控的細胞轉(zhuǎn)移。近期研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ERM 能與p53 分子相互作用，調(diào)節(jié)腫瘤細胞的存活［10-11］。FAK的C-端含有FAT 區(qū)域和激酶區(qū)域，相對分子質(zhì)量為15.5 K的FAT 區(qū)域能使FAK 分子定位至局部黏著斑復(fù)合物上，若將FAT 區(qū)域融合至其他蛋白，也能將該蛋白定位至局部黏著斑上，F(xiàn)AT 能與黏著相關(guān)蛋白相互結(jié)合，如樁蛋白(paxillin)和踝蛋白(talin)［12］。僅含有C 末端非催化結(jié)構(gòu)域的FAK 變體也被稱為FRNK，僅在某些細胞中表達，對FAK的活性起到負調(diào)控的作用。FRNK 能競爭性抑制FAK 在黏著斑部位的結(jié)合，從而抑制FAK 信號的傳遞［13］。FAK的激酶結(jié)構(gòu)域位于N 端和C 端之間，與其他受體和非受體蛋白質(zhì)酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域有明顯的序列相似性，可以使相應(yīng)蛋白質(zhì)的酪氨酸殘基磷酸化，介導(dǎo)相應(yīng)的生物學(xué)功能。

FAK 分子存在多個酪氨酸磷酸化位點，其中Y397是惟一能自身磷酸化的位點，其他位點的磷酸化均需要其他激酶的催化作用。Y397 位于激酶區(qū)域的上游，對細胞遷移、細胞周期調(diào)控和細胞凋亡具有重要的調(diào)節(jié)作用。

1.2 FAK的功能及信號調(diào)節(jié) FAK 是一種重要的調(diào)節(jié)細胞生長、增殖、存活和遷移的介質(zhì)，常在腫瘤細胞中表達失調(diào)，有研究表明，F(xiàn)AK的高表達介導(dǎo)p53 基因的低表達，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生［14-15］。FAK C 端結(jié)構(gòu)域與整聯(lián)蛋白paxillin(樁蛋白)和talin(踝蛋白)相結(jié)合，導(dǎo)致FAK的Y397 磷酸化及FAK的活化，F(xiàn)AK的Y397 磷酸化能為細胞內(nèi)的Src 分子SH2 結(jié)構(gòu)域提供結(jié)合位點，結(jié)合后的Src 解除分子內(nèi)抑制而活化［16］，活化的Src 進一步催化Tyr 576/577 磷酸化，使FAK完全活化。整聯(lián)蛋白paxillin和p130Cas 是FAK-Src復(fù)合物磷酸化的兩個主要蛋白。磷酸化的paxillin和p130Cas 能與Crk 蛋白的SH2 區(qū)相互作用，從而激活小G 蛋白，如Rac-1、cdc42和JNK等，促進細胞膜的出芽和細胞遷移［17］。胞內(nèi)活化的Src 也能催化Tyr 407、Tyr 861和Tyr 925 磷酸化，從而提供相互作用位點，實現(xiàn)與含有SH2 結(jié)構(gòu)域的蛋白(如Grb2)之間的相互結(jié)合［18］，Grb2 含有兩個SH2和一個SH3 結(jié)構(gòu)域，它通過SH3 結(jié)構(gòu)域招募Ras的鳥苷酸交換因子SOS 并與之結(jié)合將其激活，隨后活化Ras，由此將FAK 與Ras/MAPK信號通路偶聯(lián)［19］。

2 FAK 與消化系腫瘤

2.1 FAK 與食管癌 我國是世界上食管癌的高發(fā)國家，但食管癌的確切病因目前尚不清楚，環(huán)境和遺傳等因素均可引起食管癌的發(fā)生，其分子生物學(xué)基礎(chǔ)目前認為是癌基因的激活和抑癌基因的失活所致。龐霞等［20］利用免疫組化SP 法檢測了59例食管鱗狀細胞癌組織、27例癌旁不典型增生組織及36例健康食管黏膜組織中FAK的表達，結(jié)果表明，F(xiàn)AK 在上述組織中的表達率分別是79.7%、59.3%、19.4%，食管鱗癌組織中FAK 表達顯著高于癌旁及健康對照組(P＜0.05)，提示其過度表達可能與食管癌發(fā)生、發(fā)展及浸潤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。Cai等［21］利用PT-PCR 法檢測了121例食管癌組織中FAK mRNA 表達，結(jié)果顯示，食管癌組織中FAK mRNA的表達率是80.17%，表明FAK的過表達與食管癌的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。

2.2 FAK 與胃癌 Park等［22］利用免疫組化和基因擴增方法檢測胃癌組織中FAK 表達，結(jié)果顯示，使用免疫組化方法檢測444例外科手術(shù)切除的胃癌組織中，F(xiàn)AK 在細胞質(zhì)中的表達率是54%，并且與腫瘤的大小、浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠端轉(zhuǎn)移有關(guān)(P＜0.001)，使用基因擴增法檢測384例胃癌組織中FAK 基因擴增，熒光原位雜交分析FAK的擴增率為8.9%，而在萎縮性胃炎組織、胃腸化生組織、胃腺瘤組織中，沒有擴增，因此認為，F(xiàn)AK 與胃癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，并且提示預(yù)后不良。劉麗等［23］使用免疫組織化學(xué)方法檢測100例胃腺癌組織中FAK的表達情況，結(jié)果顯示，F(xiàn)AK的陽性表達率為71%，在胃癌中的表達與胃腺癌的浸潤深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及TNM 分期呈正相關(guān)(P＜0.05)，與分化程度呈負相關(guān)(P＜0.05)。

2.3 FAK 與大腸癌 FAK 在細胞的增殖、分化、轉(zhuǎn)移過程中起關(guān)鍵作用，這也體現(xiàn)在FAK 人類大腸癌組織中的過表達［24］。在Lei等［25］的實驗中，在體外使用shRNA 敲除FAK 基因在人類大腸癌細胞SW480中的表達，并將編碼有FAK shRNA的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染入感染人類大腸癌細胞SW480的裸鼠體內(nèi)作為實驗組，結(jié)果顯示，相比于對照組，實驗組約有86%的小鼠腫瘤體積縮小，并伴有血管生成減少，細胞增殖受抑制，細胞凋亡，認為干擾FAK的表達可能成為治療人類大腸癌的一種新方法。王吉明等［26］分別應(yīng)用免疫組化、Western blot 方法檢測34例結(jié)腸癌患者腫瘤組織及相應(yīng)正常組織的FAK 表達，結(jié)果顯示，F(xiàn)AK 在腫瘤組織和正常組織中均有表達，在腫瘤組織中的表達明顯高于正常組織，F(xiàn)AK的表達在結(jié)腸癌TNM 分期、有無遠處轉(zhuǎn)移和有無淋巴轉(zhuǎn)移方面差異有顯著意義(P＜0.01)，與患者的年齡、性別之間未發(fā)現(xiàn)有關(guān)系，說明FAK 在結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展過程中扮演著重要角色。

2.4 FAK 與胰腺癌 胰腺癌是一種惡性程度高、發(fā)展較快、預(yù)后較差的惡性腫瘤，早期診斷十分困難，其病因與發(fā)病機制至今未明，可能與癌基因的激活和抑癌基因的失活有關(guān)。吳曉媚等［27］使用免疫組織化學(xué)SP 法檢測40例胰腺癌組織和15例癌旁正常組織中FAK的表達水平，結(jié)果顯示，F(xiàn)AK 在胰腺癌中陽性表達率為72.50%，在癌旁組織中表達率為13.30%，F(xiàn)AK的表達與臨床分期、腫瘤分化程度及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)(P＜0.05)，提示FAK 在胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展、侵襲與轉(zhuǎn)移中起重要作用，F(xiàn)AK的表達異?？梢宰鳛轭A(yù)測胰腺癌預(yù)后的指標。Stokes等［28］通過實驗發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AK的抑制劑具有抑制腫瘤生長、侵襲和轉(zhuǎn)移的作用，他們認為，F(xiàn)AK 與胰腺癌的發(fā)生發(fā)展有重要的關(guān)系，F(xiàn)AK 抑制劑可能成為治療胰腺癌的一種有效方法。

3 結(jié)論

諸多的研究都為FAK 在消化系腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲轉(zhuǎn)移中的重要作用提供了有力的證據(jù)，F(xiàn)AK將成為消化系腫瘤防治研究的一個新靶點［29］。通過研究FAK的靶向藥物，對人類的多種惡性腫瘤的治療取得突破性的進展［30-31］。Kim等［32］通過實驗證明5＇-NIO 能夠抑制FAK 通路從而抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。因此對FAK的進一步研究和對他在腫瘤發(fā)生發(fā)展中作用的深入認識以及后續(xù)的通路研究必將為消化系腫瘤的預(yù)防和治療開創(chuàng)新的思路和途徑。

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