NF2/Merlin抑制消化系統(tǒng)惡性腫瘤的機(jī)制研究

吳杏黎 任建琳 靖 琳 陶靈佳 黃人可 陸鑫熠 張瑩瑄 毛發(fā)江

消化系統(tǒng)腫瘤(如肝細(xì)胞癌、胃癌、胰腺癌、結(jié)直腸癌等)的發(fā)病率和病死率一直居高不下。根據(jù)世界范圍內(nèi)的統(tǒng)計(jì)分析，預(yù)估2020年消化系統(tǒng)腫瘤的發(fā)病率和病死率將位居所有惡性腫瘤的第2位，其中結(jié)直腸癌的發(fā)病率和病死率在消化系統(tǒng)腫瘤中將位居首位[1]。腫瘤的發(fā)生是由多種因素引起的抑癌基因或促癌基因發(fā)生突變所導(dǎo)致的。近年來研究發(fā)現(xiàn)，NF2基因是一種抑癌因子，編碼Merlin蛋白，在消化系統(tǒng)腫瘤中具有抑癌作用[2-10]。本文主要對NF2/Merlin抑制消化系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制及作用途徑作一綜述，為消化系統(tǒng)腫瘤的發(fā)病機(jī)制和診斷防治研究提供新思路。

1 NF2/Merlin的生物學(xué)特性及對腫瘤的抑制作用

NF2基因在生理狀態(tài)下可抑制細(xì)胞過度增殖，并促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Merlin蛋白的活性及生物學(xué)作用的發(fā)揮與部分蛋白酶關(guān)系密切。Merlin蛋白位于細(xì)胞膜內(nèi)表面時(shí)與黏附連接組件關(guān)聯(lián)，將膜結(jié)合蛋白與肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架連接起來，是接觸依賴性抑制增殖的重要介質(zhì)[11-12]。透明質(zhì)酸酶在細(xì)胞融合生長達(dá)到一定密度時(shí)可激活Merlin蛋白，使Merlin蛋白去磷酸化而抑制細(xì)胞生長；細(xì)胞密度較低時(shí)，Merlin蛋白發(fā)生磷酸化，與CD44和細(xì)胞骨架相關(guān)蛋白Ezrin、Moesin形成復(fù)合物，解除細(xì)胞間的生長抑制作用[13]。

NF2基因?qū)δ[瘤細(xì)胞的調(diào)控作用是通過表達(dá)Merlin蛋白實(shí)現(xiàn)的。Merlin蛋白有Merlin-1和Merlin-2兩種亞型，決定Merlin蛋白活性的因素是封閉和開放兩種構(gòu)象，封閉的Merlin蛋白具有活性，可以抑制腫瘤生長，而開放的Merlin蛋白處于磷酸化狀態(tài)，對腫瘤生長無抑制作用。Merlin-1具有封閉和開放兩種構(gòu)象，而Merlin-2由于缺乏第17外顯子，只有開放的構(gòu)象，不能抑制腫瘤生長[14-15]。

2 NF2/Merlin抑制消化系統(tǒng)腫瘤發(fā)生發(fā)展

NF2基因突變可導(dǎo)致編碼Merlin蛋白的功能缺失，Merlin蛋白磷酸化而失活，促進(jìn)了腫瘤的發(fā)展。消化系統(tǒng)腫瘤組織樣本中NF2基因突變及編碼Merlin蛋白功能缺失與腫瘤發(fā)生、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤分化程度等關(guān)系密切。因此，研究NF2/Merlin是今后探究消化系統(tǒng)腫瘤發(fā)生機(jī)制及防治的重要方向。

NF2/Merlin在消化道惡性腫瘤中往往低表達(dá)或表達(dá)缺失。李張維等[16]檢測了Merlin蛋白在舌鱗狀細(xì)胞癌組織及正常舌黏膜組織中的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)其陽性表達(dá)率分別為53.3%和87.5%，且與病理分化程度相關(guān)，提示Merlin蛋白可能在舌鱗狀細(xì)胞癌的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。李偉健等[2]選取47例胃癌組織與41例正常胃黏膜組織進(jìn)行對比研究，發(fā)現(xiàn)Merlin蛋白在胃癌組織中低表達(dá)，且其表達(dá)水平與年齡、性別無關(guān)，與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和腫瘤分化程度相關(guān)。Wu等[3]進(jìn)行的基因富集分析(GSEA)結(jié)果提示NF2基因與結(jié)直腸癌發(fā)生密切相關(guān)；該研究進(jìn)一步應(yīng)用癌癥基因組圖譜(TCGA)-結(jié)直腸癌數(shù)據(jù)庫分析評估了NF2基因與患者預(yù)后的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)高表達(dá)NF2基因的結(jié)直腸癌患者的預(yù)后較好。另一項(xiàng)研究通過分析185個(gè)結(jié)直腸癌臨床樣本，發(fā)現(xiàn)有113個(gè)樣本缺乏功能性NF2基因拷貝，20%樣本中NF2基因雜合子丟失，且這種現(xiàn)象在瘤體較大和分化程度較低的結(jié)直腸癌組織中更常見[4]。

此外，NF2/Merlin對消化腺腫瘤的發(fā)生、發(fā)展也具有抑制作用。胡寬等[5]研究分析了27例患者的肝細(xì)胞癌組織，發(fā)現(xiàn)miR-342-5p表達(dá)明顯升高，而Merlin蛋白表達(dá)下降，兩者表達(dá)呈負(fù)相關(guān)；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，miR-342-5p可抑制Merlin蛋白的表達(dá)，從而調(diào)控肝細(xì)胞癌進(jìn)展。歐陽錫武等[6]對116例肝細(xì)胞癌患者的病理組織樣本進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)低表達(dá)Merlin蛋白的肝細(xì)胞癌患者有92例，提示Merlin蛋白可作為判斷肝細(xì)胞癌惡性程度的指標(biāo)。Cocciadiferro等[7]研究發(fā)現(xiàn)，高表達(dá)芳香化酶能促進(jìn)局部雌激素升高，這一過程可激活表皮生長因子受體(EGFR)和雙調(diào)蛋白(AREG)介導(dǎo)的信號通路，從而參與肝細(xì)胞癌的發(fā)展；進(jìn)一步研究表明，Merlin蛋白在肝細(xì)胞癌進(jìn)展中與芳香化酶和AREG相關(guān)。Benhamouche-Trouillet等[8]發(fā)現(xiàn)NF2基因正常表達(dá)時(shí)可調(diào)節(jié)膽管管腔擴(kuò)張，達(dá)到抑制膽汁分泌的目的，NF2基因缺失會(huì)導(dǎo)致膽管新血管大量生成，而腫瘤的發(fā)生與新血管生成有關(guān)。另有研究發(fā)現(xiàn)，Merlin蛋白表達(dá)水平在胰腺癌組織中明顯降低，與TNM分期、腫瘤分化程度和區(qū)域淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)，且Merlin蛋白通過作用于Foxm1/β-catenin信號通路抑制胰腺癌的侵襲轉(zhuǎn)移[9]。Malinda等[10]發(fā)現(xiàn)，胰腺癌Panc-1細(xì)胞經(jīng)轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)誘導(dǎo)可發(fā)生上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)，且侵襲、遷移能力較強(qiáng)，而磷酸化失活的Merlin蛋白高表達(dá)可增強(qiáng)胰腺癌細(xì)胞的侵襲作用。黃月容等[17]檢測了40例胰腺癌組織和20例正常胰腺組織，發(fā)現(xiàn)Merlin蛋白在胰腺癌組織中的表達(dá)水平顯著高于正常胰腺組織。

3 NF2/Merlin通過多條信號通路抑制腫瘤

3.1 Hippo/Yap信號通路

腫瘤抑制因子Merlin蛋白是Hippo信號通路中激酶 Mst/Lats/Yap及核E3泛素連接酶CRL4DCAF1途徑上游的靶蛋白。Merlin蛋白既可以在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮抗腫瘤作用，也可以直接進(jìn)入細(xì)胞核發(fā)揮抗腫瘤作用。

Merlin蛋白以封閉構(gòu)象狀態(tài)遷移至細(xì)胞核，直接抑制CRL4DCAF1對Lats1/2的泛素化降解，促進(jìn)Lats1/2對Yap的磷酸化作用，抑制Yap的活性，從而抑制腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[18-19]。在果蠅和哺乳動(dòng)物中，Merlin蛋白募集Wts/Lats到細(xì)胞膜上并與其相結(jié)合，活化Wts/Lats而不激活Hippo/Mst的內(nèi)在激酶活性，活化的Lats可抑制Yap及其類似物TAZ從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核，促進(jìn)Hippo信號通路發(fā)揮抗腫瘤作用[20]。而Hippo通路失活會(huì)促進(jìn)Yap/TAZ積累并進(jìn)入細(xì)胞核，與細(xì)胞核中的DNA結(jié)合蛋白——TEAD相結(jié)合，促進(jìn)致癌基因轉(zhuǎn)錄[21]。Merlin蛋白在細(xì)胞質(zhì)中直接結(jié)合p21蛋白激活激酶1(PAK1)的CDC42/RAC結(jié)合域(PAK1 PBD)，抑制PAK1活化，同時(shí)抑制了PAK1與RAC的結(jié)合[22]。Yuan等[23]通過體內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，Hippo信號通路中Mst1可通過調(diào)控JNK、天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)等多個(gè)下游靶點(diǎn)，調(diào)節(jié)胰腺β細(xì)胞的凋亡和功能障礙，沉默NF2基因可以保護(hù)β細(xì)胞免受凋亡。NF2基因缺失條件下，胰腺β細(xì)胞中的Mst1無顯著變化，而Lats2的磷酸化顯著降低。

3.2 Wnt/β-catenin信號通路

Wnt信號通路在胚胎發(fā)育、代謝和EMT等多種生理過程中發(fā)揮著重要作用。上調(diào)經(jīng)典Wnt信號通路可提高細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中β-catenin蛋白水平，這一途徑的功能障礙參與了腫瘤的病理過程[24]。低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白6(LRP6)磷酸化是激活Wnt信號通路的重要因子，Merlin蛋白與LRP6結(jié)合，阻斷了LRP6磷酸化，促進(jìn)β-catenin在細(xì)胞質(zhì)中磷酸化并降解，使其無法進(jìn)入細(xì)胞核發(fā)揮效應(yīng)，從而抑制腫瘤的發(fā)展[25]。而Wnt信號通路中Wnt3a蛋白以磷酯酰肌醇二磷酸(PIP2)依賴的方式激活PAK1，增強(qiáng)Merlin蛋白磷酸化，磷酸化的Merlin蛋白與LRP6分離，促進(jìn)LRP6磷酸化，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[25]。此外，Merlin蛋白可與細(xì)胞質(zhì)中的β-catenin結(jié)合，使其黏附定位至細(xì)胞膜上，并與E-cadherin和α-catenin建立黏附連接，抑制β-catenin進(jìn)入細(xì)胞核，進(jìn)而抑制腫瘤發(fā)生[26]。此外，Merlin蛋白還可通過調(diào)節(jié)其他信號通路達(dá)到抑制Wnt/β-catenin信號通路的作用，進(jìn)而發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)，如Merlin蛋白可以通過調(diào)節(jié)RAC/PAK/JNK通路激活Wnt/β-catenin信號通路[27]。RAC調(diào)控Wnt通路的活性主要是通過激活JNK2激酶，使其磷酸化β-catenin，促進(jìn)β-catenin進(jìn)入細(xì)胞核，發(fā)揮促癌效應(yīng)[28]。

3.3 TGF-β信號通路

腫瘤細(xì)胞中，TGF-β/Smad通路中Smad7表達(dá)降低與Merlin蛋白表達(dá)降低具有一致性[29]，提示Merlin蛋白調(diào)控腫瘤發(fā)生、發(fā)展的作用可能與TGF-β信號通路有關(guān)。Merlin蛋白可以激活非典型TGF-βRⅡ，而TGF-βRⅡ可抑制TGF-βRⅠ的活性，進(jìn)而抑制腫瘤發(fā)生。當(dāng)Merlin蛋白丟失時(shí)，TGF-βRⅡ表達(dá)降低，TGF-βRⅠ抑制解除而表達(dá)升高，可誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生[30]。Malinda等[10]發(fā)現(xiàn)，TGF-β/Smad通路中TGF-βRⅠ可誘導(dǎo)胰腺癌細(xì)胞發(fā)生EMT并增強(qiáng)侵襲、遷移能力，且Merlin蛋白表達(dá)受到抑制可增強(qiáng)胰腺癌細(xì)胞的侵襲能力。張哲嘉[31]發(fā)現(xiàn)，肝癌細(xì)胞中TGF-β1的表達(dá)上調(diào)，Merlin蛋白表達(dá)缺失，而Merlin蛋白表達(dá)水平的恢復(fù)可以降低肝癌細(xì)胞中TGF-β1的表達(dá)水平。

4 結(jié)語

綜上所述，體細(xì)胞抑癌基因或促癌基因突變是腫瘤發(fā)生的根本原因。消化系統(tǒng)腫瘤的發(fā)病率居高不下，從基因?qū)用嫜芯肯到y(tǒng)腫瘤的預(yù)防、診斷和治療有著重大而深遠(yuǎn)的意義。NF2基因作為一種抑癌因子，表達(dá)抑癌蛋白Merlin。Merlin蛋白在生理狀態(tài)下介導(dǎo)細(xì)胞接觸抑制，抑制細(xì)胞過度增殖。當(dāng)Merlin蛋白失活時(shí)，細(xì)胞間接觸抑制喪失，導(dǎo)致細(xì)胞過度增殖。

目前研究發(fā)現(xiàn)，NF2/Merlin在多種惡性腫瘤尤其是消化系統(tǒng)腫瘤中抑癌功能喪失，這與NF2基因的突變?nèi)笔Щ騇erlin蛋白的磷酸化失活有關(guān)。Merlin蛋白的磷酸化與其封閉和開放兩種構(gòu)象有關(guān)，構(gòu)象的改變受多種蛋白酶調(diào)控。NF2基因表達(dá)水平的恢復(fù)或Merlin蛋白的去磷酸化可抑制消化系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生及侵襲、轉(zhuǎn)移。NF2/Merlin對腫瘤的抑制作用可通過調(diào)控Hippo/Yap、Wnt/β-catenin、TGF-β等多條信號通路實(shí)現(xiàn)。因此，診斷消化系統(tǒng)腫瘤時(shí)可以考慮檢測NF2基因是否發(fā)生突變、缺失及其表達(dá)水平，可輔助診斷、評估腫瘤及腫瘤的分期和預(yù)后情況。今后在消化系統(tǒng)腫瘤的預(yù)防及治療方面，可以探索抑制NF2基因表達(dá)及Merlin蛋白活性的新靶點(diǎn)或多靶點(diǎn)，研發(fā)針對特異性靶點(diǎn)的新藥，為臨床預(yù)防和治療提供新方法。