多肽 N-乙酰氨基半乳糖轉(zhuǎn)移酶在乳腺癌中的研究進(jìn)展

周夢(mèng)倩， 劉 敏

(1.南京中醫(yī)藥大學(xué)， 江蘇 南京 210000 2.南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬蘇州市中醫(yī)醫(yī)院， 江蘇 蘇州 215000)

乳腺癌是全世界女性中最常見(jiàn)的癌癥，也是與癌癥相關(guān)死亡的第二大主要原因。乳腺癌的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其中的分子機(jī)制尚不清楚，隨著許多腫瘤標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)，GALNT家族進(jìn)入了人們的視野。本文針對(duì)GALNT家族在乳腺癌中的功能，綜合其臨床意義、治療靶點(diǎn)、中醫(yī)藥治療等方面進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述，以更好地了解乳腺癌的進(jìn)展并尋求新的治療方法。

1 O-GalNAc糖基化的啟動(dòng)及其在乳腺癌中的作用

糖基化修飾是蛋白質(zhì)翻譯后修飾中最常見(jiàn)的一種修飾方式，N-糖基化和O-糖基化修飾是其中最主要的兩種形式。O-糖基化又主要分為O-GalNAc和O-連接N-乙酰葡糖胺修飾(O-GlcNAc)兩種。O-GalNAc是O-糖基化中目前發(fā)現(xiàn)分布最廣泛的類(lèi)型，其修飾糖基化反應(yīng)由GALNT催化起始，將糖苷供體UDP-GalNAc的GalNAc基團(tuán)與蛋白質(zhì)的絲/蘇氨酸殘基共價(jià)結(jié)合形成GalNAc-α-Ser/Thr結(jié)構(gòu)，亦稱(chēng)為T(mén)n抗原。

O-糖基化參與了諸多細(xì)胞生物學(xué)過(guò)程，在腫瘤細(xì)胞中亦能觀察到O-糖鏈的變化。生理情況下，Tn抗原是不成熟的結(jié)構(gòu)，會(huì)被高效地修飾和延長(zhǎng)，例如依賴(lài)核心1β3-半乳糖基轉(zhuǎn)移酶(T合酶，又稱(chēng)CIGALT1)及其分子伴侶COSMC形成T抗原；而在病理情況下，如人乳腺癌細(xì)胞中，GALNT8調(diào)控COSMC的表達(dá)，COSMC的功能失調(diào)會(huì)導(dǎo)致CIGALT活性喪失，O-糖鏈延伸異常，進(jìn)而使Tn抗原增多。

2 GALNT家族與乳腺癌

GALNT家族作為催化黏蛋白型O-糖基化起始的糖基轉(zhuǎn)移酶，被認(rèn)為在腫瘤的發(fā)生、轉(zhuǎn)移等過(guò)程中起到重要作用。截至目前，人類(lèi)的GALNT家族已發(fā)現(xiàn)了20個(gè)亞型，命名為GALNT1-GALNT20[1]，其不同成員的生理功能是不可替代的，解析特定GALNT家族成員的功能可以為闡明相關(guān)病變機(jī)理提供重要依據(jù)。

2.1GALNT6與乳腺癌:GALNT6作為GALNT家族催化黏蛋白型O-GalNAc糖基化的重要一員，被證實(shí)在大多數(shù)乳腺癌細(xì)胞和組織中高豐度上調(diào)表達(dá)，并且與乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、局部復(fù)發(fā)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移有關(guān)，且GALNT6在原位癌和轉(zhuǎn)移癌組織比晚期乳腺癌中表達(dá)水平更高。研究人員推測(cè)GALNT6在腫瘤不同的發(fā)育階段表達(dá)有差異可能是由于發(fā)育早期乳腺癌細(xì)胞激活了某種免疫反應(yīng)，為了擴(kuò)散和生長(zhǎng)，乳腺癌細(xì)胞通過(guò)O-糖基化反應(yīng)來(lái)躲避免疫系統(tǒng)的攻擊，O-糖基化異常在乳腺癌發(fā)展的各個(gè)階段逃避免疫系統(tǒng)可能起到重要作用，因此GALNT6的存在也可能是腫瘤診斷和腫瘤分型的重要標(biāo)志。Mao等最新研究[2]通過(guò)對(duì)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行Kaplan Meier生存分析得出：GALNT6在乳腺癌中呈高表達(dá)，且與腫瘤分期無(wú)關(guān)，GALNT6表達(dá)水平和絕經(jīng)狀態(tài)與患者生存相關(guān)；與GALNT6低/中表達(dá)組相比，HER2陽(yáng)性組和TNBC組GALNT6高表達(dá)組生存概率較低，GALNT6的表達(dá)對(duì)管腔組的生存概率無(wú)影響。

GALNT6通過(guò)多種途徑調(diào)控乳腺癌的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。GALNT6上調(diào)表達(dá)有助于乳腺癌細(xì)胞中靶蛋白MUC1(又名CA15-3)發(fā)生糖基化修飾并且穩(wěn)定下來(lái)，而GALNT6或MUC1的敲除會(huì)導(dǎo)致乳腺癌細(xì)胞的形態(tài)學(xué)改變，并伴隨著細(xì)胞粘附分子β-連環(huán)蛋白和E-鈣粘蛋白的增加，這也初步揭示了 GALNT6 通過(guò)催化靶蛋白MUC1 糖基化來(lái)參與乳腺癌發(fā)生發(fā)展過(guò)程。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的Kaplan Meier生存分析及體外實(shí)驗(yàn)研究也認(rèn)為GALNT6可通過(guò)β-catenin / MUC1-C信號(hào)通路促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的致瘤性和轉(zhuǎn)移，它的下調(diào)可抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，增加細(xì)胞凋亡[2]。Deng等[3]在兩個(gè)ER-α和GALNT6均高度表達(dá)的乳腺癌細(xì)胞系中用小干擾RNA敲減GALNT6，大大減弱了ER-α及其下游基因的表達(dá)，由此證實(shí)了ER-α的O-糖基化依賴(lài)于GALNT6；此外，研究組設(shè)計(jì)了包括O-糖基化位點(diǎn)在內(nèi)的細(xì)胞膜可滲透肽，并以GALNT6表達(dá)依賴(lài)的方式處理這些肽，顯著降低了乳腺癌細(xì)胞的生存能力，針對(duì)GALNT6酶活性以及GALNT6/ER-α相互作用可能是治療ER-α陽(yáng)性乳腺癌患者有前途的治療方法。Kimura R等[4]研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌細(xì)胞中GALNT6催化凝集素半乳糖苷結(jié)合可溶性3結(jié)合蛋白(LGALS3BP)的O-糖基化，以小干擾RNA敲減GALNT6會(huì)導(dǎo)致O-糖基化和LGALS3BP的分泌均受到抑制，從而抑制了乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)；GALNT6-LGALS3BP軸對(duì)于乳腺癌細(xì)胞的增殖至關(guān)重要，可能是乳腺癌的治療靶標(biāo)和生物標(biāo)志物。

以上的研究表明，GALNT6與乳腺癌的發(fā)生與發(fā)展、轉(zhuǎn)移、治療、預(yù)后等方面密切相關(guān)，這些研究結(jié)果為乳腺癌的診斷和治療提供了重要依據(jù)。

2.2GALNT14與乳腺癌:GALNT14與乳腺癌潛在的生物標(biāo)志物密切相關(guān)。在一項(xiàng)對(duì)乳腺癌組織樣本的研究中的發(fā)現(xiàn)，47/56(83.9%)乳腺癌組織樣本，7/48(14.6%)非惡性乳腺組織樣本中觀察到GALNT14表達(dá)，且組織學(xué)分級(jí)越高，GALNT14表達(dá)就越低；這一結(jié)果表明，GALNT14可能成為乳腺癌患者診斷和預(yù)后的評(píng)測(cè)指標(biāo)。

GALNT14與乳腺癌的侵襲轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。研究人員發(fā)現(xiàn)在乳腺癌中KRAS-PI3K-c-Jun信號(hào)通路調(diào)控GALNT14的上調(diào)表達(dá)；GALNT14增強(qiáng)了乳腺癌細(xì)胞(BCC)的自我更新特性，同時(shí)通過(guò)調(diào)控骨形態(tài)發(fā)生蛋白1A受體(BMPR1A)和成纖維生長(zhǎng)因子受體1(FGFR1)，啟動(dòng)和促進(jìn)BCC在肺部的轉(zhuǎn)移和生長(zhǎng)，該研究首次證實(shí)GALNT家族調(diào)控腫瘤細(xì)胞向特定器官轉(zhuǎn)移的機(jī)制。在乳腺癌細(xì)胞MCF-7增殖過(guò)程中，GALNT14也發(fā)揮了重要作用。GALNT14的過(guò)表達(dá)通過(guò)AP-1結(jié)合位點(diǎn)增加了MCF-7細(xì)胞中MMP-2的活性、提高M(jìn)UC1的表達(dá)，從而促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖和上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)過(guò)程。對(duì)于GALNT14促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的潛在分子機(jī)制，Zuo等[5]發(fā)現(xiàn)GALNT14介導(dǎo)含EGF的纖維蛋白樣細(xì)胞外基質(zhì)蛋白2(EFEMP2)的糖基化，EFEMP2顯著提高了包括MCF-7和MBA-MD-231細(xì)胞在內(nèi)的乳腺癌細(xì)胞的侵襲能力；然而2019年Kang等[6]通過(guò)免疫組織檢測(cè)和對(duì)公共數(shù)據(jù)庫(kù)分析后認(rèn)為，EFEMP2表達(dá)在乳腺癌組織中較低，低表達(dá)與患者的預(yù)后不良密切相關(guān)，EFEMP2表達(dá)上調(diào)阻礙了乳腺癌細(xì)胞通過(guò)Wnt/β-catenin途徑調(diào)控的侵襲和轉(zhuǎn)移以及EMT過(guò)程；兩者間看似矛盾的結(jié)論可能取決于是否存在GALNT14介導(dǎo)的EFEMP2糖基化，同時(shí)表明在這方面尚需開(kāi)展進(jìn)一步的研究，以對(duì)GALNT14調(diào)控乳腺癌的侵襲與轉(zhuǎn)移尋找到更好的解決辦法。

近期多個(gè)研究顯示，GALNT14與乳腺癌的化療敏感性密切相關(guān)。過(guò)表達(dá)成骨細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子(Osterix)在促進(jìn)乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和骨轉(zhuǎn)移的同時(shí)[7]，通過(guò)上調(diào)GALNT14的表達(dá)，降低乳腺癌細(xì)胞對(duì)阿霉素和紫杉醇的化療敏感性[8]；GALNT14的過(guò)表達(dá)促進(jìn)P-糖蛋白(P-gp)的糖基化，P-gp糖基化水平升高可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞外排增加，使化療藥物的療效降低[9]。GALNT14通過(guò)多個(gè)方面參與乳腺癌細(xì)胞多藥耐藥性的調(diào)控，對(duì)此的進(jìn)一步研究有助于乳腺癌的治療。

2.3GALNT家族其他成員與乳腺癌:2017年Song等[10]發(fā)現(xiàn)在乳腺癌細(xì)胞系MDA-MB231和MCF-7中，GALNT3對(duì)成纖維生長(zhǎng)因子23(FGF23)的糖基化修飾能夠增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲能力，且使用GALNT3抑制劑1(T3Inh-1)后得到有效抑制。研究發(fā)現(xiàn)GALNT4調(diào)控人乳腺癌細(xì)胞EMT轉(zhuǎn)化過(guò)程以及轉(zhuǎn)移潛能：①在轉(zhuǎn)移潛能較低的乳腺癌細(xì)胞系MCF-7中GALNT4高表達(dá)，敲除后細(xì)胞侵襲遷移能力顯著增強(qiáng)；②在轉(zhuǎn)移潛能較高的乳腺癌細(xì)胞系MDA-MB-231中，過(guò)表達(dá)GALNT4組與對(duì)照組相比細(xì)胞侵襲遷移能力顯著減弱。2019年Wu H等[11]對(duì)GALNT16基因8個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)與乳腺癌易感性的關(guān)系進(jìn)行了分析研究，發(fā)現(xiàn)rs2105269和rs72625676與年齡小于51歲的乳腺癌患者存在較高相關(guān)性；根據(jù)臨床特征進(jìn)一步分析，rs2105269與乳腺癌腫瘤大小和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)。最新研究表明在乳腺癌中，GALNT1催化的Tn結(jié)構(gòu)，與乳腺癌預(yù)期生存率低密切相關(guān)；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)LAMTOR5/c-Jun/c-Src信號(hào)軸通過(guò)調(diào)控GALNT1的表達(dá)致使靶蛋白MUC1和骨橋蛋白(OPN)等的Tn修飾升高來(lái)參與這一過(guò)程[12]。

3 中醫(yī)藥與GALNT家族

乳腺癌在祖國(guó)醫(yī)學(xué)中屬于“乳巖、乳石癰”等的范疇，《薛氏醫(yī)案》曾言：“乳巖乃七情所傷，肝經(jīng)血?dú)饪蓍轮C”，朱丹溪認(rèn)為“憂怒抑郁，朝夕積累，脾氣消阻，肝氣橫逆，氣血虧損，筋失榮養(yǎng)，郁滯與痰結(jié)成隱核”；近現(xiàn)代醫(yī)家認(rèn)為痰、瘀、毒三者膠著促進(jìn)了乳腺癌的發(fā)展。

現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為腫瘤中存在著異常的O-GalNAc糖基化，而黏蛋白攜帶了大量的異常O-聚糖?，F(xiàn)代中醫(yī)認(rèn)為中醫(yī)之“痰”與黏蛋白在分布與致病方面相似：①黏蛋白參與了狹義之痰的形成；②中醫(yī)認(rèn)為“怪病責(zé)之于痰”，痰邪病因的多因性、病程的纏綿性均與腫瘤的特性相似，痰瘀毒互結(jié)導(dǎo)致了腫瘤的轉(zhuǎn)移，這與黏蛋白加強(qiáng)腫瘤細(xì)胞與基底膜蛋白之間的黏附作用而影響腫瘤細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移有共通之處。

現(xiàn)代西醫(yī)治療在殺滅癌細(xì)胞的同時(shí)帶來(lái)了諸多副作用，而中醫(yī)藥在治療過(guò)程中既顧護(hù)正氣，又能有效控制病灶，在防治癌前病變、抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)增殖、緩解術(shù)后不良反應(yīng)等方面都有較多應(yīng)用。現(xiàn)代藥理研究也表明，中藥成分復(fù)雜，可以多靶點(diǎn)、多環(huán)節(jié)地應(yīng)用于乳腺癌的治療中。然而，對(duì)于中醫(yī)藥的具體作用機(jī)制還需進(jìn)一步的研究，對(duì)GALNT家族及相關(guān)通路的研究或許可以拓展新的研究方向。冬凌草中的有效抗癌成分冬凌草甲素對(duì)多種腫瘤細(xì)胞系具有較強(qiáng)的生長(zhǎng)抑制作用，包括乳腺癌細(xì)胞MCF-7、MDA-MB-231，其機(jī)制可能與冬凌草甲素作用于GALNT14誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡有關(guān)，且在一定范圍內(nèi)，隨著冬凌草甲素應(yīng)用劑量和作用時(shí)間的增長(zhǎng)，抑制細(xì)胞增殖作用增強(qiáng)。茯苓主要化學(xué)成分為多糖類(lèi)化合物，可以抑制腫瘤、抗炎、調(diào)節(jié)免疫。茯苓多糖不僅能與抗腫瘤藥物合用，降低毒副作用，同時(shí)能清除腫瘤細(xì)胞中的自由基，增加GALNT9的表達(dá)，降低放療的副作用。

4 總結(jié)與展望

近年來(lái)，隨著糖組學(xué)的興起，人們對(duì)于GALNT家族在腫瘤等復(fù)雜疾病進(jìn)程中的生物學(xué)意義越來(lái)越重視。近期研究發(fā)現(xiàn)，GALNT家族與乳腺癌的發(fā)生、侵襲、轉(zhuǎn)移、凋亡等密切相關(guān)。GLANT6通過(guò)調(diào)控ER-α、LGALS3BP等的糖基化和β-catenin/MUC1-C等信號(hào)通路調(diào)控乳腺癌的發(fā)展；GALNT4通過(guò)調(diào)控KRAS-PI3K-c-JUN、BMPs、FGFS、MMP2、EFEMP2等的糖基化實(shí)現(xiàn)乳腺癌的增殖與遷移，同時(shí)還可影響化療的敏感性。我們認(rèn)為，未來(lái)的研究可以圍繞以下幾個(gè)方面展開(kāi)：①深入研究糖基化的位點(diǎn)、特異性的底物及其相關(guān)的生理作用，將揭示GALNT家族與乳腺癌之間更多的聯(lián)系，有望為找到疾病治療的新靶點(diǎn)打開(kāi)思路；②由于GALNT家族有時(shí)催化相同的糖基化反應(yīng)，因此對(duì)于如何精確控制GALNT家族的表達(dá)是未來(lái)需要研究的重點(diǎn)，類(lèi)似T3Inh-1等抑制劑如何精準(zhǔn)使用需要進(jìn)一步的探索；③盡管種種跡象表明O-糖基化與腫瘤之間密切相關(guān)，但尚未有依托這一機(jī)制的藥物參與治療，可以根據(jù)其中機(jī)制發(fā)展特異性針對(duì)O-GalNAc糖基化的精準(zhǔn)醫(yī)療，使其在個(gè)體化治療中發(fā)揮更大的作用；④以中醫(yī)驗(yàn)方或單味藥物為研究主體，觀察乳腺癌中其調(diào)控GALNT家族的情況，以期找到更優(yōu)化的治療方法。