Rab27與腫瘤的研究進(jìn)展

王曉娟 郭巖 肖文華

[摘要] Rab蛋白是小分子GTP結(jié)合蛋白R(shí)as超家族中最大的亞家族，在囊泡的形成、運(yùn)輸、融合等過程中發(fā)揮著重要的作用。而在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中，囊泡的運(yùn)輸及其胞吐作用起著非常重要的作用。已有研究證明Rab27A、Rab27B與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)的臨床特征關(guān)系密切，可以做為潛在的腫瘤標(biāo)記物來判斷預(yù)后，亦可為臨床治療的過程提供參考。

[關(guān)鍵詞] Rab27；Exosome；腫瘤；研究進(jìn)展；展望

[中圖分類號(hào)] R736.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-9701（2015）34-0157-04

The research progress of Rab27 and tumor

WANG Xiaojuan1，2 GUO Yan1 XIAO Wenhua3

1.Inner Mongolia Medical University，Hohhot 010059， China； 2.The People's Hospital of Wuhai in Inner Mongolia，Wuhai 016000， China； 3.Department of Oncology， the First Affiliated Hospital of PLA General Hospital， Beijing 100039， China

[Abstract] Rab protein is the largest subfamily of Ras superfamily witch is a small molecule GTP binding protein， and it play an important role in the processin of the formation， transport， and fusion of vesicles.vesicle transport and the exocytosis plays very important role in the development process of tumor .Existing studies have shown that Rab27A， Rab27B closely associated with the clinical features of tumor metastasis related， and they can serve as a potential tumor marker to judge prognosis， may also provide a reference for the clinical treatment process.

[Key words] Rab27； Exosome； Tumor； Research progress； Prospect

Rab蛋白廣泛分布在各種生物細(xì)胞中，其主要由Ras家族中小GTP酶家族成員組成[1]。Rab蛋白在囊泡的形成、運(yùn)輸、融合等過程中發(fā)揮著重要的作用。從1983年Gallwitz發(fā)現(xiàn)第一個(gè)Rab基因開始，到目前為止已發(fā)現(xiàn)60多個(gè)Rab成員，其作為分子開關(guān)的功能與GTP及GDP的結(jié)合相關(guān)，即GTP結(jié)合時(shí)為活化型，GDP結(jié)合時(shí)為抑制型[2]。Rab基因與Ras家族以及其他GTP結(jié)合蛋白相似，均由200個(gè)氨基酸組成并且通過與GTP結(jié)合而降解GTP[3]。

囊泡運(yùn)輸是細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)闹匾绞剑呀?jīng)證實(shí)在腫瘤發(fā)生發(fā)展的過程中越來越多地與囊泡運(yùn)輸相關(guān)的基因起著非常重要的作用，或者在多種類型的腫瘤細(xì)胞中是過量表達(dá)的。已有研究證明Rab27A、Rab27B與腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)的臨床特征關(guān)系密切，可以做為潛在的腫瘤標(biāo)記物來判斷預(yù)后，亦可為臨床治療的過程提供參考。目前關(guān)于Rab27A/B與腫瘤關(guān)系的研究非常少。本文就Rab27與腫瘤發(fā)生發(fā)展關(guān)系的研究進(jìn)展作一綜述。

1 Rab27及其結(jié)合蛋白

Rab27為小GTP酶Rab家族的一員，可分為Rab 27A和Rab27B兩個(gè)亞型，這兩個(gè)亞型由不同的基因編碼，但兩者的氨基酸同源性高達(dá)71%[4]，且與溶酶體相關(guān)的細(xì)胞器密切相關(guān)。Rab27A編碼的蛋白主要參與細(xì)胞內(nèi)特定分子的運(yùn)輸。目前在Rab家族中只發(fā)現(xiàn)了Rab27A 與人類遺傳相關(guān)性疾病有明確關(guān)系[5]，即Rab27A基因突變可引起格里塞利綜合征（Griscelli syndrome，GS），格里塞利綜合征是一種罕見的常染色體隱性疾病，主要表現(xiàn)為部分皮膚白化病及免疫功能嚴(yán)重缺陷[6]。GS的發(fā)病機(jī)制為Rab27A基因突變導(dǎo)致黑色素小體運(yùn)輸障礙從而使T細(xì)胞喪失殺傷能力[7]。除了黑色素細(xì)胞和細(xì)胞毒性T細(xì)胞，Rab27A還廣泛表達(dá)于內(nèi)分泌細(xì)胞、外分泌細(xì)胞、卵巢以及造血細(xì)胞等中[8]。相對(duì)Rab27A來說，Rab27B的表達(dá)比較局限，且目前沒有關(guān)于該基因突變后引起疾病的相關(guān)報(bào)道[9-11]。

隨著對(duì)Rab27功能研究的深入，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了11個(gè)Rab27結(jié)合蛋白，并根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)分成三組[12]。第一組為突觸結(jié)合蛋白樣蛋白（synaptotagmin-like protein，Slp）（包括：Slp1/JFC1，Slp2-a，Slp3-a，Slp4/granuphilin，Slp5）和rabphilin，第一組中所有的這些成員N末端都含有一個(gè)Rab27結(jié)合域（Slp homology domain，SHD），C末端均有一個(gè)串聯(lián)的C2結(jié)構(gòu)域，研究表明后者是磷脂的結(jié)合部位[13-17]。第二組Rab27結(jié)合蛋白也像Slp一樣N末端含有Rab27結(jié)合域，但缺乏串聯(lián)的C2結(jié)構(gòu)域，這一組由Slac2家族（如：Slac2-a/melanophilin，Slac2-b，Slac2-c/MyRIP）和Noc2組成[13-15，18]。第三組只有Munc13-4，它含有一個(gè)不同于SHD的Rab27結(jié)合域，推測(cè)Munc13-4是特定免疫細(xì)胞胞吐作用的一個(gè)啟動(dòng)因子[19，20]。也有研究表明幾種Rab27結(jié)合蛋白可在同一種細(xì)胞類型中表達(dá)。

2 Rab27與Exosome

細(xì)胞膜內(nèi)吞而形成早期內(nèi)質(zhì)體，早期內(nèi)質(zhì)體膜內(nèi)出芽從而進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為晚期多囊泡內(nèi)質(zhì)體（MVE）。一般情況下MVE內(nèi)的小囊泡在溶酶體內(nèi)降解，在少數(shù)的情況下，MVE在Rab27B及Rab27A的共同作用下與細(xì)胞膜對(duì)接融合，從而把晚期多囊泡內(nèi)質(zhì)體內(nèi)的小囊泡胞吐出去，從而形成Exosome。Rab27A及Rab27B均作用于MVE與細(xì)胞膜的對(duì)接及融合過程，并加快胞吐作用[21]。亦有研究證明Rab27A和Rab27B蛋白可加快Exosome在胞內(nèi)的運(yùn)輸，促進(jìn)晚期多囊泡內(nèi)質(zhì)體與細(xì)胞膜的對(duì)接、融合，從而加快胞吐。

Exosome是來源于內(nèi)吞體系統(tǒng)的一種雙層膜性囊泡，是細(xì)胞與外界信息交流的重要載體[22]。腫瘤細(xì)胞能夠分泌大量的Exosome，近幾年的研究表明腫瘤細(xì)胞通過分泌大量Exosome促進(jìn)腫瘤組織中血管內(nèi)皮細(xì)胞的增生[23]，為腫瘤細(xì)胞提供良好的微環(huán)境[24]，抑制機(jī)體免疫功能[25]，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖侵襲，增加腫瘤細(xì)胞的抗凋亡能力[26]。

3 Rab27與腫瘤

3.1 Rab27與乳腺癌

Wang等[27]研究發(fā)現(xiàn)隨著Rab27A在乳腺癌中的表達(dá)增高，其惡性程度也高。其機(jī)制為Rab27A通過促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞中IGF-II的大量分泌，進(jìn)而影響其侵襲及轉(zhuǎn)移相關(guān)基因的表達(dá)。因此過量表達(dá)的Rab27A可引起乳腺癌細(xì)胞周期的改變，并且在體內(nèi)及體外均提高了乳腺癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。然而另一個(gè)研究表明[28]只有Rab27B基因表達(dá)與雌激素受體陽性的乳腺癌的浸潤和轉(zhuǎn)移有關(guān)?？赡芘cRab27B通過促進(jìn)轉(zhuǎn)移相關(guān)因子以Exosome形式釋放入腫瘤周圍環(huán)境有關(guān)，如HSP90蛋白。

3.2 Rab27與神經(jīng)膠質(zhì)瘤

Wu等研究發(fā)現(xiàn)Rab27A與人神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中過量表達(dá)的Rab27A可引起細(xì)胞周期的改變，從而提高了神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。Rab27A可以通過促進(jìn)組織蛋白酶D的分泌和抑制miR-124從而抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的凋亡，提高細(xì)胞活力，促進(jìn)細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移。組織蛋白酶D主要表達(dá)在膀胱、溶酶體、內(nèi)吞體中，并參與結(jié)締組織代謝[29]。最近的研究顯示，組織蛋白酶D與乳腺癌、大腸癌、肺癌、膀胱癌和皮膚癌的侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。組織蛋白酶D是一種蛋白水解酶，惡性細(xì)胞分泌的蛋白水解酶通過降解細(xì)胞外基質(zhì)及基底膜有助于腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。抑制Rab27A的表達(dá)可能有益于神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者的基因治療[30]。

3.3 Rab27與胰腺癌

Hou等[31]研究證明Rab27B在胰腺腺泡的分泌過程中起著十分重要的作用。Zhang等[32]研究發(fā)現(xiàn)Rab27A在癌組織的表達(dá)明顯高于癌旁組織，并且隨著惡性度的增高，Rab27A的表達(dá)從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)向了細(xì)胞核；在癌旁組織中Rab27B的表達(dá)高于癌組織，而且當(dāng)癌細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，癌旁組織中Rab27B的表達(dá)增強(qiáng)，因?yàn)楫?dāng)癌細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，癌旁組織將囊泡中與癌發(fā)生有關(guān)的物質(zhì)運(yùn)輸至細(xì)胞核，而這一過程需要肌動(dòng)蛋白與Rab27B及ATP酶的參與。Rab27B及Rab27A都與胰腺癌的分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及臨床分期有關(guān)。

3.4 Rab27與胃癌、結(jié)腸癌

有研究表明[33]Rab27A在胃癌及結(jié)直腸癌中的表達(dá)趨勢(shì)是一致的：在癌組織中低表達(dá)，而正常胃腸組織中則高表達(dá)。提示Rab27A具有腫瘤抑制基因的功能。在結(jié)直腸癌里，Rab27A除了與結(jié)直腸癌的TNM分期、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和局部復(fù)發(fā)關(guān)系密切外，還與腫瘤分化及脈管侵犯有關(guān)。而在胃癌里，Rab27A不僅與胃癌的脈管侵犯和TNM分期關(guān)系密切；還與腫瘤的分化、WHO分型和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)。Rab27A及 Rab27B，尤其是Rab27A，可以作為潛在的腫瘤預(yù)后標(biāo)記物為臨床工作提供參考。

3.5 Rab27與肝癌

肝細(xì)胞具有活躍的囊泡運(yùn)輸功能和相當(dāng)高的新陳代謝水平。He等[34]對(duì)Rab25、Rab24B、Rab1B、Rab4B、Rab10、Rab22A這6個(gè)Rab基因進(jìn)行克隆，發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)肝癌中這6個(gè)基因是過量表達(dá)的。提示Rab基因在肝癌的發(fā)病過程中具有一定的作用。

研究證明Rab27A及Rab27B在肝細(xì)胞癌中的表達(dá)與乙型病毒性肝炎、甲胎蛋白以及肝癌的大體類型無相關(guān)性[35]。且Rab27A及Rab27B在正常肝組織與肝炎、肝硬化組織中的表達(dá)無明顯差異。研究發(fā)現(xiàn)正常或肝硬化組織均一表達(dá)Rab27B，而不表達(dá)Rab27A，但在肝癌組織46%表達(dá)Rab27A，而42.5%卻無Rab27B的表達(dá)。還有研究發(fā)現(xiàn)在肝癌組織、癌旁組織及肝癌細(xì)胞系中Rab27A及Rab27B均存在差異性表達(dá)，且與腫瘤的TNM分期密切相關(guān)，表示Rab27A及Rab27B在肝癌的惡性轉(zhuǎn)化過程中可能具有一定的作用。研究表明在配對(duì)癌旁組織中Rab27A的表達(dá)較原發(fā)性肝癌顯著降低，相反，在配對(duì)癌旁組織中Rab27B的表達(dá)較原發(fā)性肝癌顯著增高。這表明肝癌細(xì)胞中Rab27A主要發(fā)揮癌基因樣作用，Rab27B在肝癌細(xì)胞中主要表現(xiàn)為抑癌基因樣作用。研究證明Rab27A及Rab27B可做為潛在的腫瘤分子標(biāo)記物進(jìn)一步研究。但Rab27B對(duì)預(yù)測(cè)預(yù)后似乎起更主要的作用。

4 研究進(jìn)展與未來展望

目前我們就Rab27A及Rab27B基因?qū)Ω伟┘拔赴┘?xì)胞生物學(xué)特性的影響及其作用機(jī)制進(jìn)行進(jìn)一步的研究，通過過表達(dá)及干擾Rab27A及Rab27B的表達(dá)來研究其對(duì)肝癌及胃癌細(xì)胞體外增殖、細(xì)胞周期分布、凋亡、侵襲轉(zhuǎn)移及體內(nèi)成瘤能力的影響，從而探討Rab27A及Rab27B對(duì)肝癌及胃癌細(xì)胞體內(nèi)外生物學(xué)特性的影響。有研究表明Rab27A過表達(dá)不影響胃癌細(xì)胞的增殖能力，且Rab27A過表達(dá)的胃癌細(xì)胞的克隆形成數(shù)量及大小沒有顯著變化。而Rab27A過表達(dá)的胃癌細(xì)胞其遷移和侵襲能力顯著減弱。由此可見，Rab27A過表達(dá)對(duì)胃癌細(xì)胞的增殖能力沒有影響，而對(duì)胃癌細(xì)胞的侵襲及轉(zhuǎn)移能力具有明顯的抑制作用。然而，Rab27A及Rab27B在原發(fā)性肝癌中發(fā)揮作用的分子機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

隨著越來越多研究的進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)Rab27A及Rab27B與腫瘤的發(fā)展及侵襲轉(zhuǎn)移有密切關(guān)系。只要研究明白R(shí)ab27A及Rab27B在腫瘤中發(fā)揮作用的分子機(jī)制，Rab27A及Rab27B就可以作為與腫瘤預(yù)后相關(guān)的分子標(biāo)志物，從而指導(dǎo)臨床診斷、治療及預(yù)后評(píng)估。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Bock JB，Matern HT，Peden AA，et al. A genomic perspective on membrane compartment organization[J]. Nature，2001，409：839-841.

[2] Brighouse A，Dacks JB，F(xiàn)ield MC. Rab protein evolution and the history of the eukaryotic endomembrane system[J]. Cellular and Molecular Life Sciences，2011，67（20）：3449-3465.

[3] Stenmark H. Rab GTPases as coordinators of vesicle traffic[J]. Nature Reviews Molecular Cell Biology，2009，10（8）：513-525.

[4] Pereira-Leal JB，Seabra MC. Evolution of the Rab family of small GTP-binding proteins[J]. Journal of Molecular Biology，2001，313（4）：889-901.

[5] Seabra MC，Mules EH，Hume AN. Rab GTPases，intracellular traffic and disease[J]. Trends in Molecular Medicine，2002，8（1）：23-30.

[6] Menasche G，Pastural E，F(xiàn)eldmann J，et al. Mutations in Rab27A cause griscelli syndrome associated with haemophagocytic syndrome[J]. Nature Genetics，2000，25（2）：173-176.

[7] Griscelli C，Durandy A，Guy-Grand D，et al. A syndrome associating partial albinism and immunodeficiency[J]. The American Journal of Medicine，1978，65（4）：691-702.

[8] Gomi H，Mori K，Itohara S，et al. Rab27B is expressed in a wide range of exocytic cells and involved in the delivery of secretory granules near the plasma membrane[J]. Molecular Biology of the Cell，2007，18（11）：4377-4386.

[9] Chen X，Li C，Izumi T，et al. Rab27B localizes to zymogen granules and regulates pancreatic acinar exocytosis[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications，2004，323（4）：1157-1162.

[10] Chen Y，Guo X，Deng FM，et al. Rab27B is associated with fusiform vesicles and may be involved in targeting uroplakins to urothelial apical membranes[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2003，100（24）：14012-14017.

[11] Zhao S，Torii S，Yokota-Hashimoto H，et al. Involvement of Rab27B in the regulated secretion of pituitary hormones[J]. Endocrinology，2002，143（5）：1817-1824.

[12] Fukuda M. Versatile role of Rab27 in membrane trafficking：Focus on the Rab27 effector families[J]. Journal of Biochemistry，2005，137（1）：9-16.

[13] Kuroda TS，F(xiàn)ududa M. The Slp homology domain of synaptotagmin-like proteins 1-4 and Slac2 function as a novel Rab27A binding domain[J]. The Journal of Biological Chemistry，2002，277（11）：9212-9218.

[14] Kuroda TS，F(xiàn)ududa M. Synaptotagmin-like protein 5，A novel Rab27A effector with C-terminal tandem C2 domains[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications，2002，293（3）：899-906.

[15] Strom M，Hume AN，et al. A family of Rab27-binding proteins：Melanophilin links Rab27A and myosin Va function in melanosome transport[J]. The Journal of Biological Chemistry，2002，277（28）：25423-25430.

[16] Yi Z，Yokota H，et al. The Rab27a/garnuphilin complex regulates the exocytosis of insulin-containing dense-core granules[J]. Molecular and Cellular Biology，2002，22（6）：1858-1867.

[17] Fududa M. Distinct Rab binding specificity of Rim1，Rim2，rabphilin，and Noc2：Identification of a critical determinant of Rab3A/Rab27A rocognition by Rim2[J]. The Journal of Biological Chemistry，2003，278（17）：15373-15380.

[18] El-Amraoui A，Schonn JS，et al. MyRIP，A novel Rab effector，enables myosin VIIa recruitment to retinal melanosome[J]. EMBO Reports，2002，3（5）：463-470.

[19] Shirakawa R，Higashi T，et al. Munc13-4 is a GTP-Rab27-binding protein regulating dense core granule secretion in platelets[J]. The Journal of Biological Chemistry，2004，279（1）：10730-10737.

[20] Neeft M，Wieffer M，et al. Munc13-4 is an effector of Rab27A and controls secretion of lysosomes in hematopoietic cells[J]. Molecular Biology of the Cell，2005，16（2）：731-741.

[21] Pfeffer SR. Two Rabs for exosome release[J]. Nature Cell Biology，2010，12（1）：3-4.

[22] An Hendrix，Olivier De Wever. Rab27 GTPases distribute extracellular nanomaps for invasive growth and metastasis：Implications for prognosis and treatment[J]. International Journal of Molecular Sciences，2013，14（5）：9883-9892.

[23] Hegmans JP，Bard MP，Hemmes A，et al. Proteomic analysis of exosomes secreted by human mesothelioma cells[J].The American Journal of Pathology，2004，164（5）：1807-1815.

[24] Cho JA，Park H，Lim EH，et al. Exosomes from breast cancer cells can convert adipose tissue-derived mesenchymal stem cells into myofibroblast-like cells[J]. International Journal of Oncology，2012，40（1）：130-138.

[25] Mignot G，Chalmin F，Ladoire S，et al. Tumor exosome-mediated MDSC activation[J]. The American Journal of Pathology，2011，178（3）：1403-1405.

[26] Ochieng J，Pratap S，Khatua AK，et al. Anchorage-independent growth of breast carcinoma cells is mediated by serum exosomes[J]. Experimental Cell Research，2009，315（11）：1875-1888.

[27] Wang JS，Wang FB，Zhang QG，et al. Enhanced expression of Rab27A gene by breast cancer cells promoting invasiveness and the metastasis potential by secretion of insulin-like growth factor-II[J]. Molecular Cancer Research 2008，6（3）：372-382.

[28] Hendrix A，Maynard D，Pauwels P，et al. Effect of the secretory small GTPase Rab27B on breast cancer growth，invasion，and metastasis[J]. Journal of the National Cancer Institute，2010，102（12）：866-880.

[29] Pruitt FL，He Y，F(xiàn)ranco OE，et al. Cathepsin D acts as an essential mediator to promote malignancy of benign prostatic epithelium[J]. Prostate，2013，73（5）：476-488.

[30] Wu X，Hu A，Zhang M，et al. Effects of Rab27A on proliferation，invasion，and anti-apoptosis in human glioma cell[J]. Tumour Biology，2013，34（4）：2195-2203.

[31] Hou Y，Chen X，Tolmachova T，et al. EPI64B acts as a GTPase-activating protein for Rab27B in pancreatic acinar cells[J]. J Biol Chem，2013，288（27）：19548-19557.

[32] 張慧鵬，裴彥江，劉建生. Rab27A/B在胰腺癌中的差異性表達(dá)及臨床意義[J]. 中國現(xiàn)代醫(yī)藥雜志，2014，16（2）：27-30.

[33] 董偉偉，肖文華. Rab27A/B在肝、胃、結(jié)直腸癌中的差異性表達(dá)及臨床意義[D]. 軍醫(yī)進(jìn)修學(xué)院，2012.

[34] He H，Dai F，Yu L，et al. Identification and characterization of nine novel human small GTPases showing variable expressions in liver cancer tissues[J]. Gene Expr，2002， 10（5-6）：231-242.

[35] Weiwei Dong，Quan Mou，Chen Jian，et al. Differential expression of Rab27A/B correlates with clinical outcome in hepatocellular carcinoma[J]. World Journal of Gastroenterology，2012，18（15）：1806-1813.

（收稿日期：2015-08-05）