PTEN與肺癌的相關(guān)性研究進(jìn)展＊

張 龍 綜述，蔣迎九審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院胸心外科 400016）

肺癌是全球最常見(jiàn)的腫瘤，占所有腫瘤的13%，病死人數(shù)占腫瘤病死人數(shù)的18%［1］。在中國(guó)肺癌已成為城鄉(xiāng)首位惡性腫瘤的死亡原因，占全部惡性腫瘤死亡的22.7%［2］。第10號(hào)染色體同源丟失性磷酸酶張力蛋白基因（phosphatase and tensin homolog deleted from chromosome 10，PTEN），是迄今為止發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)具有磷酸酶活性的抑癌基因。PTEN基因編碼的蛋白具有脂質(zhì)磷酸酶和蛋白磷酸酶雙重特異性磷酸酶活性，與腫瘤發(fā)生密切相關(guān)［3］。大量研究表明包括肺癌在內(nèi)的多種腫瘤存在PTEN蛋白的低表達(dá)或缺失，這與肺癌的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后密切相關(guān)。本文就PTEN與肺癌的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 PTEN的結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)

PTEN基因位于10號(hào)染色體q23.3區(qū)，有9個(gè)外顯子和8個(gè)內(nèi)含子，全長(zhǎng)200kb，含1 209個(gè)核苷酸，編碼由403個(gè)的氨基酸殘基組成的蛋白質(zhì)。PTEN蛋白包括五個(gè)功能結(jié)構(gòu)域：氨基端的PBD和磷酸酶結(jié)構(gòu)域，C2結(jié)構(gòu)域，羧基端的PDZ結(jié)構(gòu)域和2個(gè)PEST序列。在胞質(zhì)中PBD掩蓋PTEN催化結(jié)構(gòu)使其處于滅活構(gòu)象，當(dāng)PTEN在胞膜處結(jié)合PIP2后，PTEN蛋白則呈現(xiàn)出激活構(gòu)象［4］。磷酸酶結(jié)構(gòu)域?yàn)镻TEN發(fā)揮酶活性的關(guān)鍵，磷酸酶結(jié)構(gòu)域的異常將嚴(yán)重影響PTEN蛋白的催化活性。C2結(jié)構(gòu)域具有結(jié)合膜磷酯作用，使PTEN結(jié)合在膜磷酯上，參與PTEN催化結(jié)構(gòu)域的正確定位，此結(jié)構(gòu)域的異常將影響PTEN與脂質(zhì)的相互作用，從而影響PTEN的生長(zhǎng)抑制作用。PEST序列酪氨酸、絲氨酸/蘇氨酸殘基磷酸化和PDZ結(jié)構(gòu)域與其他蛋白的蛋白－蛋白相互作用對(duì)調(diào)節(jié)其自身穩(wěn)定性、酶活性具有重要作用［5］。

2 PTEN的調(diào)控機(jī)制

2.1 PTEN在基因水平的調(diào)節(jié) 準(zhǔn)確的基因表達(dá)調(diào)控對(duì)生物體的生長(zhǎng)發(fā)育和功能至關(guān)重要，基因表達(dá)調(diào)控異常與疾病密切相關(guān)。PTEN基因突變、基因的純合性或雜合性缺失等結(jié)構(gòu)異常將引起PTEN基因的異常表達(dá)。PTEN基因啟動(dòng)子甲基化等表觀遺傳沉默現(xiàn)象也可導(dǎo)致PTEN的異常表達(dá)［6］。PTEN在轉(zhuǎn)錄水平受到ERG1、IGF1、PPAR－γ、p53、SPRY2等因子的正性調(diào)控；然而MKK4、TGFβ、JUN等因子卻對(duì)PTEN的轉(zhuǎn)錄進(jìn)行負(fù)性調(diào)控［7］。MicroRNA（miRNA）是一類(lèi)具有調(diào)控功能的非編碼RNA，對(duì)基因表達(dá)起非常重要的調(diào)控作用，可以通過(guò)識(shí)別靶向mRNA并與其完全或不完全互補(bǔ)結(jié)合，促使靶mRNA降解或抑制其翻譯。miR－29b通過(guò)下調(diào)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶，降低啟動(dòng)子甲基化，促進(jìn)PTEN的轉(zhuǎn)錄［8］。類(lèi)似的研究報(bào)道 miR－21、miR－205、miR－92b、miR－26a、miR－19等也通過(guò)不同的作用機(jī)制對(duì)PTEN的表達(dá)進(jìn)行調(diào)控［9－11］。PTENP1與PTEN基因具有相似的結(jié)構(gòu)域，在miRNA調(diào)節(jié)PTEN的過(guò)程中其可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制與miRNA結(jié)合，間接調(diào)節(jié)PTEN的表達(dá)［12］。占基因組序列98%的非蛋白編碼區(qū)編碼了包含miRNA在內(nèi)的大量非編碼RNA，進(jìn)一步闡明非編碼RNA在基因調(diào)控中的作用機(jī)制具有重要意義。

2.2 PTEN蛋白的修飾與調(diào)控 PTEN蛋白受到磷酸化、乙酰化、泛素化、氧化作用等形式的調(diào)控。CK2、GSK3β、PICT1和Rock等激酶可以通過(guò)磷酸化對(duì)其活性及穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)控；組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶p300/CBP相關(guān)因子乙酰化位于磷酸酶結(jié)構(gòu)域的酪氨酸殘基125/128進(jìn)而負(fù)性調(diào)節(jié)PTEN酶活性?；钚匝踝杂苫≧OS）氧化位于PTEN催化酶結(jié)構(gòu)域的半胱氨酸殘基（C124）與C71形成分子內(nèi)的二硫鍵來(lái)負(fù)性調(diào)控PTEN蛋白活性。XIAP、WW2、HAUSP與PTEN蛋白的泛素化密切相 關(guān)。PTEN 蛋 白 通 過(guò)與p53、p85、NHERF、PICT1、POCK、DLG1、MSP58、MAGI2、MAST3、MSAT1（SAST）等蛋白的蛋白－蛋白相互作用來(lái)調(diào)節(jié)其穩(wěn)定性［13］。

2.3 PTEN在細(xì)胞內(nèi)的分布 PTEN在胞質(zhì)和胞核的作用機(jī)制及其功能不同，在胞質(zhì)和胞核的分布需要精密的調(diào)控，PTEN在胞質(zhì)與胞核的分布異常在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展中起重要作［14］。進(jìn)一步探討PTEN在胞質(zhì)及胞核的功能差異及PTEN在胞質(zhì)－胞核的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，對(duì)闡明PTEN的抗癌機(jī)制具有重要意義。

3 PTEN參與的信號(hào)通路

3.1 PTEN/PI3K/AKT信號(hào)通路 PI3K/AKT是重要的細(xì)胞信號(hào)通路，與腫瘤的生成密切相關(guān)，在細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移、細(xì)胞周期調(diào)控及腫瘤血管生成等方面具有重要作用。PTEN通過(guò)其脂質(zhì)磷酸酶活性，逆轉(zhuǎn)PI3K的磷酸化作用，將磷脂酰肌醇－3磷酸（PIP3）的磷酸基團(tuán)移除，使之還原成磷脂酰肌醇－2磷酸（PIP2），維持胞內(nèi)低PIP3水平，從而抑制PI3K/AKT 信號(hào)途徑［15］。

3.2 PTEN/FAK信號(hào)通路 粘著斑激酶（focal adhesion kinase，F(xiàn)AK）是調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移的重要分子，是細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)途徑中的關(guān)鍵激酶，其主要作用是促進(jìn)細(xì)胞黏附，局部鋪展、遷移，在腫瘤侵潤(rùn)和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。研究表明，PTEN在體內(nèi)、外均可使FAK脫磷酸，降低其磷酸化水平，拮抗其促癌作用。PTEN過(guò)表達(dá)能抑制細(xì)胞擴(kuò)散和局部黏著斑形成及細(xì)胞遷移；PTEN表達(dá)的缺失則對(duì)細(xì)胞遷移抑制能力減弱，PTEN對(duì)FAK介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞侵潤(rùn)和轉(zhuǎn)移的抑制作用明顯減弱［16］。

3.3 PTEN/MAPK信號(hào)通路 整合素不僅能通過(guò)激活Shc/Grb2/ERK信號(hào)通路促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖和存活，還可以激活RAS－MAPK信號(hào)通路并與之協(xié)同促進(jìn)腫瘤的生成［17］。PTEN抑制接頭蛋白shc磷酸化水平，抑制生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白2（Grb2）的募集及續(xù)之的 MAPK途徑而產(chǎn)生抑癌效應(yīng)。PTEN通過(guò)抑制胰島素受體底物－1（IRS－1）的磷酸化從而抑制胰島素生長(zhǎng)因子－1（IGF－1）對(duì) MAPK的激活產(chǎn)生抑癌效應(yīng)；PTEN也可以調(diào)節(jié)IRS－1的磷酸化水平，影響IRS－1/Grb2/SOS復(fù)合物的形成，下調(diào) MAPK的磷酸化，進(jìn)而發(fā)揮抑癌作用［18］。

4 PTEN與肺癌

4.1 PTEN在肺癌中表達(dá)及其意義 PTEN基因的異常改變?cè)诜伟┲惺且粋€(gè)常見(jiàn)事件，在40個(gè)肺癌細(xì)胞系中，多數(shù)存在PTEN基因的突變或缺失等異常改變［19］。肺癌細(xì)胞存在PTEN蛋白的降低甚至缺失，與健康人肺上皮細(xì)胞BEAS－2B比較，肺癌細(xì)胞株H292、A549、H1299的PTEN蛋白表達(dá)顯著降低。肺癌組織中普遍存在PTEN蛋白的缺失，與正常肺組織比較，肺癌組織PTEN蛋白的表達(dá)顯著降低，PTEN表達(dá)陰性的患者較陽(yáng)性患者生存時(shí)間短，PTEN的表達(dá)與預(yù)后密切相關(guān)；PTEN蛋白的表達(dá)在高分化組明顯高于低分化組，無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組明顯高于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組，這說(shuō)明PTEN的表達(dá)與細(xì)胞分化和淋巴轉(zhuǎn)移密切相關(guān)［21－22］。肺癌細(xì)胞株A549轉(zhuǎn)染PTEN基因后，隨著PTEN表達(dá)的增加，細(xì)胞增殖受到抑制，凋亡增加，裸鼠成瘤能力明顯減弱，移植瘤中微血管密度顯著降低，表明PTEN表達(dá)的增加能顯著抑制肺癌細(xì)胞的惡性生物學(xué)行為?？傊伟┌l(fā)生發(fā)展過(guò)程中存在PTEN基因的異常改變，由于PTEN基因的異常改變導(dǎo)致其蛋白表達(dá)降低，從而導(dǎo)致其抑癌功能的喪失，PTEN的缺失與肺癌的分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移與預(yù)后密切相關(guān)。PTEN可以作為有價(jià)值的腫瘤標(biāo)記物用于肺癌的診斷，可作為判斷肺癌預(yù)后的一項(xiàng)指標(biāo)。

4.2 肺癌中與PTEN相關(guān)的信號(hào)通路（1）在NNK誘導(dǎo)A/J小鼠的成瘤試驗(yàn)中，PTEN＋/－小鼠組形成的肺腫瘤明顯大于PTEN＋/＋小鼠組，并且在PTEN＋/－小鼠形成的肺腫瘤中存在PTEN蛋白的低表達(dá)和AKT的激活［22］。由此可知，在肺癌中PTEN的缺失導(dǎo)致其不能有效的抑制PI3K/AKT進(jìn)而促進(jìn)肺癌的發(fā)生。（2）MAPK有3個(gè)主要亞族：ERK、JNK和p38MAPK，其中ERK1/2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)控細(xì)胞增殖和分化，JNK和p38MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在炎癥與細(xì)胞凋亡等應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。ERK1/2信號(hào)通路的激活與肺癌密切相關(guān)，PTEN通過(guò)抑制MAPK中細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）、MEK的活化而抑制 MAPK途徑發(fā)揮抑癌作用。研究報(bào)道：PTEN蛋白與Ras/Raf/MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑密切相關(guān)，在肺癌的發(fā)生中，可能由于PTEN蛋白表達(dá)降低或缺失，不能有效抑制致癌因子異常激活的Ras/Raf/MAPK信號(hào)通路，從而使細(xì)胞異常增殖和惡性轉(zhuǎn)化；同時(shí)MAPK也可通過(guò)多種機(jī)制調(diào)節(jié)PTEN的表達(dá)，二者的相互協(xié)同作用共同調(diào)節(jié)細(xì)胞的生物學(xué)行為［23］。（3）PTEN和FAK在肺癌組織中的表達(dá)呈顯著負(fù)相關(guān)。在肺癌的中，可能由于PTEN蛋白表達(dá)的缺失導(dǎo)致其不能有效的抑制PTEN/FAK信號(hào)通路進(jìn)而促進(jìn)肺癌的發(fā)生、發(fā)展［24］。隨著研究的深入，PTEN參與的其他信號(hào)通路將得以鑒定，這有利于基因的靶向治療在肺癌治療中的應(yīng)用。

4.3 PTEN與肺癌的治療 PTEN表達(dá)的減少或者缺失，將導(dǎo)致癌細(xì)胞對(duì)抗腫瘤藥物的耐藥，對(duì)放療產(chǎn)生抵抗。肺腺癌細(xì)胞PC9對(duì)吉非替尼敏感，將PC9反復(fù)接種于裸鼠而獲得的子代細(xì)胞PC9/f9和PC9/f14，然而這2種子代細(xì)胞則對(duì)吉非替尼原發(fā)耐藥。分析結(jié)果顯示較之于親代細(xì)胞，子代細(xì)胞PTEN表達(dá)明顯減少甚至缺失［25］。PTEN表達(dá)的增加可以增強(qiáng)多種腫瘤細(xì)胞的輻射敏感性：在非小細(xì)胞肺癌中，聯(lián)合PTEN與Y射線(xiàn)照射可以抑制AKT的表達(dá)、抑制DNA的修復(fù)能力，提高腫瘤細(xì)胞的殺傷作用［26］。類(lèi)似的結(jié)果也顯示聯(lián)合PTEN與Y射線(xiàn)照射可以通過(guò)抑制AKT的表達(dá)，促進(jìn)p21的表達(dá)來(lái)調(diào)控細(xì)胞增殖，促進(jìn)凋亡，增強(qiáng)肺癌細(xì)胞對(duì)放療的敏感性［27］。PTEN表達(dá)的增加也能增強(qiáng)肺癌細(xì)胞對(duì)抗癌藥物的敏感性，促進(jìn)抗癌藥物對(duì)肺癌細(xì)胞的抑制作用。轉(zhuǎn)染PTEN的基因治療聯(lián)合鉑類(lèi)化療藥物對(duì)肺癌細(xì)胞起協(xié)同抑制作用，二者的聯(lián)用顯著的抑制肺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，促進(jìn)凋亡，抑制肺癌移植瘤的生長(zhǎng)，同時(shí)可以減少化療抵抗，減輕毒副作用［28］。miR－21、miR－205、miR－92b等miRNA也可以通過(guò)對(duì)PTEN的調(diào)節(jié)而改變肺癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性、耐藥性［9、11］?；蛑委熍c化療、放療的聯(lián)用對(duì)腫瘤治療是一種理想的治療方法，將有重要意義，有廣泛的應(yīng)用前景。

5 展 望

研究已經(jīng)證明PTEN可以通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞凋亡、調(diào)控細(xì)胞周期、抑制血管生成、抑制細(xì)胞遷移等途徑來(lái)抑制肺癌。PTEN的異常表達(dá)在肺癌中是一個(gè)常見(jiàn)事件，由于其表達(dá)的異常，從而導(dǎo)致其抑癌功能的喪失。目前在肺癌中PTEN的缺失機(jī)制、細(xì)胞核PTEN的功能和PTEN在亞細(xì)胞的分布的調(diào)節(jié)機(jī)制、miRNA對(duì)PTEN的調(diào)節(jié)、PTEN基因靶向治療與放、化療聯(lián)用的作用機(jī)制這些方面尚值得探討，特別是miRNA對(duì)PTEN的調(diào)節(jié)、PTEN基因靶向治療與放、化療聯(lián)用成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。對(duì)這些機(jī)制的進(jìn)一步研究將更加有利于闡明PTEN的抑癌機(jī)制和PTEN與肺癌的相互作用關(guān)系，從而為開(kāi)發(fā)新的抗腫瘤藥物、探索合理的治療方案指導(dǎo)臨床治療提供新思路。

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