LOXL2與上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化

摘要：賴氨酰氧化酶樣蛋白2 （Lysyl oxidase-like 2， LOXL2） 上調(diào)可通過多種途徑誘導(dǎo)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT），增強腫瘤細胞的浸潤、轉(zhuǎn)移能力。研究LOXL2過表達誘導(dǎo)EMT相關(guān)分子調(diào)控機制， 將為腫瘤的個性化及針對性治療提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：賴氨酰氧化酶樣蛋白2 （ LOXL2）;上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）;浸潤轉(zhuǎn)移;誘導(dǎo)

中圖分類號：R-730.23 """文獻標(biāo)志碼：A

上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）是指上皮細胞間緊密連接和黏附連接的存在逐漸喪失，獲得侵襲和遷移游走的能力，以上皮細胞極性的喪失及間質(zhì)特性的獲得為重要特征。EMT的發(fā)生機制涉及上皮分子標(biāo)志物（E-cadherin、β-catenin和Occludin等）、間葉表型標(biāo)志物（波形蛋白、Viemntin等）、轉(zhuǎn)錄因子（Snail、Slug、ZEB、Twist等）、多種激活信號通路（TGF-β/Smad通路、Wnt/β-catenin通路、PI3K/AKT通路、Src通路及整合素通路等）以及MMP、P53基因、miRNA等調(diào)節(jié)劑，形成一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，調(diào)控著靶基因及誘導(dǎo)靶細胞的侵襲轉(zhuǎn)移能力^[1]。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)賴氨酰氧化酶樣蛋白-2（1ysyl oxidase—like protein 2，LOXL2）也與EMT的發(fā)生密切相關(guān)，LOXL2的高表達與腫瘤侵襲呈正相關(guān)，伴隨著典型的細胞因子表達，表現(xiàn)出上皮細胞間質(zhì)樣改變，誘導(dǎo)了完整的EMT過程。LOXL2廣泛存在于多種腫瘤細胞中，EMT則是腫瘤細胞擴散和轉(zhuǎn)移的核心步驟，本文就LOXL2誘導(dǎo)EMT的發(fā)生機制作一綜述。

1.LOXL2概述

賴氨酰氧化酶樣蛋白2 （Lysyl oxidase-like 2， LOXL2） 是賴氨酰氧化酶家族成員之一，LOX家族包括原型LOX和LOX樣蛋白（LOX-like protein， LOXL） ，后者包括LOXL1、LOXL2、LOXL3、LOXL4等4個成員，存在于不同細胞的胞質(zhì)和胞核內(nèi)。每個賴氨酰氧化酶家族成員都具有氨基氧化酶效能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)以及羧基端高度保守的205個氨基酸構(gòu)成的LOX催化結(jié)構(gòu)域，氨基端的差異賦予了LOXL不同生物功能，包括發(fā)育調(diào)節(jié)、老化、腫瘤抑制、細胞生長控制和趨化性等作用，羧基末端則對底物中的肽基 - 賴氨酸殘基進行氧化脫氨作用，以產(chǎn)生引發(fā)共價的分子間和分子內(nèi)交聯(lián)的活性醛基^[2]。賴氨酰氧化酶是一類細胞外基質(zhì)修飾酶，LOXL2定位于胞質(zhì)及核周的內(nèi)源性酶，參與調(diào)節(jié)腫瘤細胞的增值、侵襲和轉(zhuǎn)移等過程，當(dāng)其作為細胞外酶參與細胞外基質(zhì)（ECM）的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)時，其基本功能是催化細胞外基質(zhì)膠原與彈力蛋白交聯(lián)，使其纖維化，從而在保持細胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)的完整性、細胞運動、腫瘤發(fā)生發(fā)展等生物學(xué)功能方面起重要作用^[3]。近年來，越來越多的研究證實LOX家族在腫瘤進展中扮演著不同角色，LOX家族蛋白通過誘導(dǎo)EMT的發(fā)生發(fā)展，促進腫瘤增值、轉(zhuǎn)移，抑制凋亡，是EMT重要的觸發(fā)因子，充當(dāng)了EMT啟動者的角色。

2.LOXL2與EMT

上皮 - 間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）是發(fā)育過程中的一個重要過程，已被確定為癌細胞與原發(fā)腫瘤解離的關(guān)鍵事件。在過去的研究中已經(jīng)描述了多種細胞因子作為EMT的誘導(dǎo)物，而LOXL2也通過多種途徑在特定腫瘤區(qū)域發(fā)揮作用，其與上皮細胞致瘤性和轉(zhuǎn)移潛能密切相關(guān)。

（1）LOXL2通過穩(wěn)定Snail1轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)EMT， 導(dǎo)致E-cadherin的下調(diào)。

人Snail基因位于第20號染色體長臂20q13.1-q13.2，家族基因包括snail1、snail2、snail3，Snail蛋白是含有鋅指結(jié)構(gòu)類型的轉(zhuǎn)錄因子，該鋅指結(jié)構(gòu)域可通過與Smad相互作用蛋白 （SIP1） 競爭而結(jié)合上皮細胞黏附分子E-cadherin基因啟動子近端的三個E-box序列，抑制其表達并下調(diào)E-cadherin，引起EMT的發(fā)生;還可以上調(diào)vimentin、Fibronectin等間充質(zhì)標(biāo)志物和下調(diào)上皮黏蛋白 （mucin） 、細胞角蛋白 （cytokeratin， CK） 等上皮標(biāo)志物從而誘導(dǎo)細胞骨架改變^[4]，進而促進EMT的轉(zhuǎn)變來增強腫瘤細胞的侵襲能力。作為EMT的新啟動子，LOXL2幾乎存在于多種上皮癌細胞系中，Dajiang Li在驗證LOXL2促進膽管癌細胞中EMT的假設(shè)時，發(fā)現(xiàn)Snail的蛋白質(zhì)水平是對LOXL2刺激的快速反應(yīng)，通過激活Snail直接或間接調(diào)節(jié)獨立的靶基因，提供EMT和腫瘤進展的額外控制機制^[5]。Hao Wang等人還發(fā)現(xiàn)促炎細胞因子TNFα可誘導(dǎo)與EMT相關(guān)的癌癥侵襲和轉(zhuǎn)移，但TNFα誘導(dǎo)的EMT需要激活PI3K / AKT途徑使Snail穩(wěn)定化^[4]，故PI3K / AKT途徑可能協(xié)助LOXL2調(diào)控snail，增加著snail的表達而誘導(dǎo)EMT。

（2）LOXL2通過調(diào)節(jié)粘著斑、緊密連接和細胞極性復(fù)合物來實現(xiàn)腫瘤的EMT。

LOXL2在乳腺癌細胞中的侵襲作用已被公認，其表達上調(diào)與原發(fā)性腫瘤發(fā)展及乳腺癌的侵襲性相關(guān)。Moreno-Bueno在檢測基底樣表型乳腺癌系細胞中的LOXL2過表達時，LOXL2通過對緊密連接復(fù)合體和細胞極性的轉(zhuǎn)錄抑制負調(diào)節(jié)、FAK/Scr信號傳導(dǎo)路徑的正向調(diào)節(jié)，不僅將細胞外基質(zhì)膠原和彈性蛋白的賴氨酸殘基脫氨形成分子間的交聯(lián)，穩(wěn)定細胞外基質(zhì)，而且參與維持基底樣癌的間充質(zhì)表型和轉(zhuǎn)移潛能^[6]。閉合蛋白（claudin1）、細胞極性蛋白（Lgl2）分別作為緊密連接和細胞極性復(fù)合物的代表性組分，其基因調(diào)控獨立于snail1和E-cadherin，其表達下調(diào)或缺失，是某些腫瘤進展早期 （細胞極性的丟失和生長失控） 和晚期 （浸潤和轉(zhuǎn)移） 的典型特征^[7]。而EMT樣表型包含細胞的極性、黏附力和中間絲蛋白的表達，獲得EMT樣表型是腫瘤細胞侵襲轉(zhuǎn)移主要因素之一^[8]。故LOXL2的敲低誘導(dǎo)MET樣表型，并且是癌細胞的細胞侵襲、腫瘤生長和肺轉(zhuǎn)移所必需，LOXL2可以通過獨立于Snail1和LOXL2酶活性的機制在轉(zhuǎn)錄水平下調(diào)癌細胞中的緊密連接和細胞極性復(fù)合物。

（3）LOXL2和ZEB1 / miR-200軸之間的存在強相關(guān)性，ZEB1在人細胞系中強制LOXL2蛋白水平的表達增加，并誘導(dǎo)EMT。

miR-200家族由聚集在兩個基因組位點（200b-200a-429和200c-141）中的五個成員（miRNA-200a，miRNA-200b，miRNA-200c，miRNA-429和miRNA-141）組成。已發(fā)現(xiàn)通過在多種癌癥細胞系統(tǒng)中抑制miR-200家族，可達到誘導(dǎo)MET目的，目前miR-200已經(jīng)被視為新的生物標(biāo)志物用于癌癥診斷和證據(jù)。研究表明miR-200在多種癌癥中存在調(diào)節(jié)異常，miRNA-200家族成員在不同染色體上的定位提供了控制和微調(diào)不同關(guān)鍵信號傳導(dǎo)途徑的大量機會，這種廣泛的調(diào)節(jié)，導(dǎo)致腫瘤行為和最終轉(zhuǎn)移性發(fā)展^[9]。而ZEB1 是整個miR-200家族的重要調(diào)節(jié)因子，其表達增加可直接調(diào)控LOXL2表達增加，是誘導(dǎo)EMT行之有效的主調(diào)節(jié)器，其通過促進癌細胞中間充質(zhì)樣表型的細胞因子的表達，以及增加其周圍微環(huán)境中的膠原沉積、交聯(lián)和穩(wěn)定來驅(qū)動侵襲和轉(zhuǎn)移，造成更大的侵襲性和轉(zhuǎn)移活性^[10]。結(jié)果表明，LOXL2由ZEB1/miRNA-200家族直接靶向和上調(diào)，并通過細胞外環(huán)境促進腫瘤細胞EMT和轉(zhuǎn)移。

（4）組蛋白H3脫氨基作用是LOXL2促進EMT的標(biāo)志之一。

LOXL2可作為組蛋白修飾酶，特異性地使三甲基化的組蛋白H3（H3Kme4）脫氨基，伴有CDH1啟動子的LOXL2敲除后細胞顯示H3K4me3的增加。故LOXL2活性與CDH1基因的轉(zhuǎn)錄控制相關(guān)，通過調(diào)節(jié)H3K4me3脫氨基，導(dǎo)致鈣黏蛋白基因1 （CDH1） 轉(zhuǎn)錄下調(diào)， 進而降低E-cadherin的表達， 促進腫瘤細胞EMT和腫瘤轉(zhuǎn)移^[11]。

綜上所述， LOXL2誘導(dǎo)EMT發(fā)生，可能會為深入EMT的發(fā)生機制、腫瘤的個性化及針對性治療提供科學(xué)依據(jù)。但是對于以LOXL2為中心的腫瘤調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、關(guān)聯(lián)機制還有待進一步深入研究。

參考文獻：

[1]諸葛春鳳，劉詩權(quán).上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化在結(jié)直腸癌中的研究進展[J].胃腸病學(xué)，2016，21（05）：307-310.

[2]田孟鑫，劉衛(wèi)仁，樊嘉，史穎弘.賴氨酰氧化酶家族在惡性腫瘤中的矛盾角色[J].中國臨床醫(yī)學(xué)，2013，20（04）：608-612.

[3]Kagan HM，Li W.Lysyl oxidase： Properties， specificity， and biological roles inside and outside of the cell[J]."Journal of Cellular Biochemistry，2003，88（4）.

[4]Hao Wang，et al.Epithelial-mesenchymal transition （EMT） induced by TNF-αrequires AKT/GSK-3β-mediated stabilization of snail in colorectal cancer[J].PLoS One. 2013; 8（2）： e56664.

[5]DajiangLi，etal."Epithelial-MesenchymalTransitionandLOXL2：Consideration Continues[J].Annals of Surgical Oncology， 2011， 18 （3）， pp.897-897.

[6]Eva P. Cuevas，et al. LOXL2 catalytically inactive mutants mediate epithelial-to-mesenchymal transition[J]. Biology Open，2014，3（2）.

[7]雷軍，夏祥國.緊密連接蛋白claudin的研究進展[J].瀘州醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2009，32（06）：655-657.

[8]張華東，黃勇，李宏偉，熊正文.上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化研究進展[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2011，21（31）：3907-3911.

[9]Senfter Daniel，et al. The microRNA-200 family： still much to discover.[J]. Biomolecular concepts，2016，7（5-6）.

[10]Peng D H，et al. ZEB1 induces LOXL2-mediated collagen stabilization and deposition in the extracellular matrix to drive lung cancer invasion and metastasis.[J]. Oncogene，2017，36（14）.

[11]Nicolás Herranz，et al. Lysyl oxidase‐like 2 （ LOXL 2） oxidizes trimethylated lysine 4 in histone H3[J]. The FEBS Journal，2016，283（23）.

作者簡介：1.陳仕雄（1993-11～），男，廣東汕頭，在讀碩士研究生，單位：廣東醫(yī)科大學(xué)，研究方向：胃腸外科。

2.何小科（1969-07～），男，廣東河源，碩士，主任醫(yī)師。