CMTM3和CMTM7基因與消化道腫瘤的關(guān)系及研究進(jìn)展

高　翔　丁士剛

北京大學(xué)第三醫(yī)院消化內(nèi)科(100191)

CMTM3和CMTM7基因與消化道腫瘤的關(guān)系及研究進(jìn)展

高翔丁士剛*

北京大學(xué)第三醫(yī)院消化內(nèi)科(100191)

CMTM(CKLF-like MARVEL transmembrane domain-containing family)原名CKLSF(chemokine-like factor super family)基因家族，包括9個(gè)成員，即趨化素樣因子 (chemokine-like factor, CKLF)[1]和CMTM 1~8[2]。

CMTM3和CMTM7基因是2003年北京大學(xué)人類疾病基因研究中心在國(guó)際上首先克隆的人類新基因，其結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)介于經(jīng)典的趨化因子與4次跨膜蛋白之間，蛋白結(jié)構(gòu)上均含有1個(gè)MARVEL(MAL and related proteins for vesicle trafficking and membrane link)結(jié)構(gòu)域，在免疫系統(tǒng)、男性生殖系統(tǒng)中發(fā)揮作用，并參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移[2-3]。

腫瘤的發(fā)生和發(fā)展是多個(gè)原癌基因以及抑癌基因異常改變和不斷積累的結(jié)果。實(shí)際上，在多種腫瘤的形成過程中，抑癌基因的失活可能比原癌基因的激活發(fā)揮更重要的作用。抑癌基因，又稱腫瘤抑制基因，在正常細(xì)胞中，能抑制細(xì)胞的增殖、遷移，促進(jìn)細(xì)胞分化[4]。CMTM3和CMTM7可能是兩種新的潛在的腫瘤抑制基因，具有多種生物學(xué)作用，與腫瘤、感染、多發(fā)性硬化有關(guān)。本文綜述CMTM3和CMTM7基因與消化道腫瘤關(guān)系的相關(guān)研究進(jìn)展。

一、MARVEL的化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能

CMTM家族基因目前發(fā)現(xiàn)成員最多的是MARVEL結(jié)構(gòu)域蛋白。MARVEL 是Sánchez-Pulido 等[5]在2002 年首次提出的概念，其結(jié)構(gòu)域包括4個(gè)跨膜區(qū)、2個(gè)含保守殘基的細(xì)胞外襻和2個(gè)短的細(xì)胞內(nèi)疏水末端，與經(jīng)典4次跨膜蛋白相比，MARVEL 結(jié)構(gòu)域蛋白的2個(gè)細(xì)胞外襻均很小，第三跨膜區(qū)起始部位的保守酸性殘基對(duì)其功能具有重要影響。

基因啟動(dòng)子CpG 島的甲基化是一種重要的表觀遺傳學(xué)修飾方式。CpG 島是腫瘤組織基因甲基化異常的重要位點(diǎn)[6]。正常組織中，CpG 島處于完全非甲基化狀態(tài)，而在腫瘤組織中被甲基化?；騿?dòng)子CpG 島的甲基化異常經(jīng)常會(huì)引起基因表達(dá)異常，從而導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生惡變，形成腫瘤細(xì)胞[7-8]。如MAL 結(jié)構(gòu)域蛋白在食管癌、結(jié)腸癌中表達(dá)下調(diào)，DNA 甲基化和組蛋白的去乙酰化參與其表達(dá)調(diào)控[9-10]。

二、CMTM3和CMTM 7基因的化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能

1. CMTM3基因：是正常細(xì)胞中存在的基因，正常情況下對(duì)細(xì)胞的發(fā)育、生長(zhǎng)和分化調(diào)節(jié)起重要作用。CMTM3基因起抑制細(xì)胞增殖和腫瘤發(fā)生的作用，但在一定情況下被下調(diào)或丟失后可減弱甚至消除抑癌作用。CMTM3基因的產(chǎn)物可抑制細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞分化和抑制細(xì)胞遷移，起著負(fù)調(diào)控作用。通常認(rèn)為CMTM3突變是隱性的，已發(fā)現(xiàn)許多腫瘤的CMTM3基因均有2個(gè)等位基因缺失或失活，失去細(xì)胞增生的負(fù)性調(diào)節(jié)因素，從而對(duì)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)化和異常增生起作用。

人類CMTM3基因定位于16號(hào)染色體(16q22.1)。CMTM3在人類正常組織中廣譜表達(dá)[11-12]，而在胃癌、結(jié)直腸癌等消化道腫瘤中低表達(dá)甚至缺失。利用甲基化特異性擴(kuò)增(MSP)和重亞硫酸鹽基因組測(cè)序證明，CMTM3表達(dá)下調(diào)和缺失與其甲基化修飾密切相關(guān)，去甲基化藥物處理細(xì)胞后，可恢復(fù)CMTM3的表達(dá)。MSP分析表明，CMTM3甲基化修飾與其表達(dá)下調(diào)密切相關(guān)，且其頻率表現(xiàn)出組織特異性。

CMTM3在胃癌組織中的甲基化頻率最高，提示其在胃癌的發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用。免疫組化證明CMTM3在胃癌中表達(dá)下調(diào)。臨床病理參數(shù)分析顯示，CMTM3的表達(dá)與性別、癌癥浸潤(rùn)深度、腫瘤分期和分化相關(guān)。生存分析顯示，表達(dá)CMTM3患者的生存率明顯優(yōu)于不表達(dá)者。多因素回歸分析顯示，CMTM3表達(dá)是胃癌的獨(dú)立預(yù)后因子[13]。

在多種腫瘤細(xì)胞株中恢復(fù)CMTM3的表達(dá)，可進(jìn)一步研究CMTM3的功能和機(jī)制。在胃癌細(xì)胞SGC-7901和AGS中，過表達(dá)CMTM3可抑制細(xì)胞的侵襲和遷移，但不影響細(xì)胞增殖周期。胃癌腹膜轉(zhuǎn)移模型的體內(nèi)功能實(shí)驗(yàn)顯示，過表達(dá)CMTM3能抑制SGC-7901細(xì)胞的腹膜轉(zhuǎn)移能力，減少形成的腹膜轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)數(shù)目。在AGS和SGC-7901細(xì)胞中恢復(fù)CMTM3的表達(dá)活性可降低Erk1/2磷酸化和基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)-2的表達(dá)，CMTM3能降低MMP-2的活性。提示在胃癌組織中，CMTM3可通過降低MMP-2的表達(dá)活性以及Erk1/2磷酸化，而抑制侵襲和遷移能力[13]。

2. CMTM7基因：人類CMTM7基因在GenBank的登記號(hào)為NM-138410，該基因定位于第3號(hào)染色體(3p22.3)，有兩個(gè)可變剪接體CMTM7-V1和CMTM7-V2，其中CMTM7-V1是主要表達(dá)形式。cDNA全長(zhǎng)1 369 bp，含4個(gè)內(nèi)含子和5個(gè)外顯子，有多聚A尾[Poly(A)tail]和“AATA”加尾信號(hào)。其讀碼框編碼是由175個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)，CMTM7蛋白結(jié)構(gòu)含4個(gè)預(yù)測(cè)的跨膜區(qū)和1個(gè)MARVEL結(jié)構(gòu)域，類似于其他的CMTM家族成員。CMTM7進(jìn)化保守，在人體組織中廣泛表達(dá)，尤其在免疫細(xì)胞中表達(dá)水平較高，近年研究[14]表明，人類趨化素樣因子超家族成員具有廣譜的免疫細(xì)胞趨化活性，可影響B(tài)細(xì)胞、T細(xì)胞、單核-巨噬細(xì)胞的增殖、分化和凋亡。目前也有文獻(xiàn)證實(shí)超家族成員在多種惡性腫瘤組織中呈明顯低表達(dá)[15]。

CMTM7定位于抑癌基因富集區(qū)，其啟動(dòng)子區(qū)具有典型的CpG島。CMTM7在正常組織中高表達(dá)，而在多種腫瘤來源的細(xì)胞株和原發(fā)腫瘤組織中表達(dá)下調(diào)或缺失，其啟動(dòng)子區(qū)存在甲基化修飾，在腫瘤細(xì)胞中恢復(fù)其表達(dá)，可抑制腫瘤細(xì)胞增殖、遷移，甚至啟動(dòng)細(xì)胞凋亡。CMTM7在腫瘤組織中的表達(dá)水平與患者預(yù)后有關(guān)，提示CMTM7在腫瘤的臨床診斷、個(gè)性化治療以及預(yù)后分析中具有潛在的實(shí)用價(jià)值。

研究[16]發(fā)現(xiàn)，CMTM7基因位點(diǎn)的1個(gè)單核苷酸多態(tài)性(SNP)位點(diǎn)與心力衰竭患者的死亡率顯著相關(guān)；CMTM7在小鼠調(diào)節(jié)性T細(xì)胞中高表達(dá)，其表達(dá)可能受轉(zhuǎn)錄因子Foxp3調(diào)控[17]。研究[18]發(fā)現(xiàn)，CMTM7在淋巴系和髓系細(xì)胞中高表達(dá)，定位于細(xì)胞膜、網(wǎng)格蛋白(clathrin)包被的囊泡以及早期內(nèi)體中，在小鼠B淋巴瘤來源的細(xì)胞株BAL17中，CMTM7與人B細(xì)胞連接蛋白(BLNK)存在相互作用，招募BLNK到Syk附近，促進(jìn)Syk對(duì)BLNK的磷酸化，啟動(dòng)下游信號(hào)通路。研究[19]發(fā)現(xiàn)，在CMTM7 flox/+重建小鼠中，B-1a細(xì)胞存活能力顯著降低，且其表面免疫球蛋白M(IgM)水平顯著降低，提示CMTM7對(duì)B-1a細(xì)胞存活以及B細(xì)胞受體的表達(dá)起重要作用。

三、CMTM3和CMTM7基因與消化系統(tǒng)腫瘤的關(guān)系

1. CMTM3基因：其在正常組織中廣譜表達(dá)，且在食管癌[20]、胃癌、結(jié)直腸癌[14]中的表達(dá)豐度較高，CMTM3有1個(gè)亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)和2個(gè)LXXLL基礎(chǔ)序列，其中亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)常見于真核細(xì)胞基因調(diào)控蛋白，而LXXLL常見于激素類受體結(jié)合蛋白。研究[12]表明，CMTM3間接影響雄激素受體的轉(zhuǎn)錄活性，說明CMTM3可能對(duì)抑制消化道腫瘤的發(fā)生、發(fā)展起重要作用。CMTM3在多種腫瘤細(xì)胞株和某些原發(fā)腫瘤中無(wú)表達(dá)或低表達(dá)，表現(xiàn)出遺傳學(xué)參與該基因的表達(dá)調(diào)控，并發(fā)揮重要作用。如CMTM3在胃癌、結(jié)直腸癌、食管癌等消化道原發(fā)腫瘤中存在甲基化，且CMTM3表達(dá)與其CpG島的甲基化緊密相關(guān)[8,15]。研究[21]發(fā)現(xiàn)，CMTM3過表達(dá)可抑制胃癌細(xì)胞SGC-7901和AGS的侵襲和遷移能力，抑制MMP-2的表達(dá)活性，是胃癌的獨(dú)立預(yù)后因子。

馬永臻等[20]收集62例食管鱗癌組織，用免疫組化法檢測(cè)腫瘤組織和癌旁正常組織中CMTM3蛋白的表達(dá)，并比較不同分化程度的食管鱗癌組織中CMTM3蛋白表達(dá)，發(fā)現(xiàn)CMTM3蛋白在食管鱗癌組織和正常組織均定位于細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)，食管鱗癌組織中CMTM3的平均灰度值為30.586±3.015，明顯低于正常組織的49.805±4.139(P<0.05)，食管癌分化程度越低，CMTM3蛋白的表達(dá)越低，因此，CMTM3很可能是腫瘤抑制基因，且與腫瘤的發(fā)展和預(yù)后有關(guān)。

2. CMTM7基因：CMTM7在人類正常組織和上皮細(xì)胞中廣泛表達(dá)，但在食管癌來源的細(xì)胞株和原發(fā)腫瘤組織中表達(dá)下調(diào)或缺失。CMTM7在食管癌來源的細(xì)胞株中表達(dá)下調(diào)或缺失，這與食管癌的TNM分期相關(guān)。CMTM7的表達(dá)下調(diào)和缺失與其甲基化修飾密切相關(guān)，用去甲基化藥物處理細(xì)胞后，可恢復(fù)CMTM7的表達(dá)[22]。

在某些食管癌細(xì)胞株中，CMTM7的表達(dá)下調(diào)或缺失并不伴隨啟動(dòng)子區(qū)的甲基化修飾，提示除了表觀遺傳學(xué)，還有其他因素影響CMTM7的表達(dá)。在45%的食管癌組織中，CMTM7所在染色體區(qū)域存在雜合性缺失，提示遺傳因素也參與CMTM7的表達(dá)調(diào)控[22]。因此，CMTM7在食管癌中的表達(dá)下調(diào)或缺失很可能是由啟動(dòng)子甲基化和雜合性缺失共同導(dǎo)致的結(jié)果。

在人食管癌細(xì)胞株KYSE410和KYSE180中，過表達(dá)的CMTM7抑制細(xì)胞增殖，并呈劑量和時(shí)間依賴性[22]。在裸鼠成瘤模型中，CMTM7還可顯著抑制食管癌細(xì)胞株KYSE180的成瘤能力。CMTM7過表達(dá)可加速食管癌腫瘤細(xì)胞表面表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)內(nèi)化進(jìn)入細(xì)胞。Li等[22]采用蛋白印跡法研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)的CMTM7能降低食管癌細(xì)胞Akt磷酸化，對(duì)ERK磷酸化無(wú)明顯影響，提示CMTM7可促進(jìn)EGFR內(nèi)化，抑制Akt的磷酸化，上調(diào)P27表達(dá)，發(fā)揮周期阻滯功能，進(jìn)而起到抑癌作用。

四、總結(jié)

癌癥對(duì)人類健康和生命的威脅極大，是人類死亡的重要原因，對(duì)腫瘤的治療和診斷已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)需要解決的重要課題。迄今，國(guó)內(nèi)外有關(guān)CMTM3和CMTM7與消化道腫瘤的研究主要集中于食管癌和結(jié)直腸癌，而對(duì)胃癌，尤其是幽門螺桿菌感染的早期胃癌的研究并不是特別深入。研究CMTM3和CMTM7在胃癌中的表達(dá)特點(diǎn)，有助于研究?jī)烧咴谖赴┲械男鹿δ?，提供新的臨床應(yīng)用。CMTM3和CMTM7可能是2個(gè)新的潛在的抑癌基因，可作為癌癥臨床診斷和預(yù)后判斷的輔助指標(biāo)，CMTM3和CMTM7基因或蛋白以及它們的免疫片段，在制備抑制或治療癌癥的組合物中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

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(2014-12-03收稿；2015-01-30修回)

摘要CMTM3和CMTM7是新發(fā)現(xiàn)的人類抑癌基因，廣泛存在于機(jī)體各組織中，具有介導(dǎo)細(xì)胞增殖、分化、遷移、凋亡等多種生物學(xué)作用。近年研究發(fā)現(xiàn)，這兩種抑癌基因與消化道腫瘤的關(guān)系非常密切，可抑制食管癌、胃癌、結(jié)直腸癌的生長(zhǎng)。本文綜述CMTM3和CMTM7與消化道腫瘤的關(guān)系及研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞基因，腫瘤抑制；胃腸道；癌；DNA甲基化

Advances in Study on CMTM3 and CMTM7 in Tumors of Gastrointestinal TractGAOXiang,DINGShigang.DepartmentofGastroenterology,PekingUniversityThirdHospital,Beijing(100191)

Correspondence to: DING Shigang, Email: dingshigang222@163.com

AbstractCMTM3 and CMTM7 are two newly discovered anti-oncogenes, which exist in various kinds of organs and tissues and having multiple biological functions including cell proliferation, differentiation, migration, and apoptosis. Recently, it has been shown that these two anti-oncogenes have closely relationship with gastrointestinal tract tumor, which can inhibit the growth of esophageal, gastric, and colorectal cancer. In this review article, the advances in study of the relationship between these two anti-oncogenes and tumors of gastrointestinal tract were summarized.

Key wordsGenes, Tumor Suppressor;Gastrointestinal Tract;Carcinoma;DNA Methylation

通信作者*本文，Email: dingshigang222@163.com

DOI:10.3969/j.issn.1008-7125.2015.07.011