G蛋白偶聯(lián)受體在乳腺癌中的研究進(jìn)展

張?chǎng)┉?，金春明，孫 楠，尹貴彬,李亞南

(1.牡丹江醫(yī)學(xué)院；2.牡丹江醫(yī)學(xué)院附屬紅旗醫(yī)院，黑龍江 牡丹江 157011)

乳腺癌是影響女性身體健康最常見的惡性腫瘤,我國(guó)乳腺癌發(fā)病率的增長(zhǎng)速度逐年遞增[1]。乳腺癌的病因尚未完全清楚，初期乳腺癌沒有明顯的體征和癥狀，許多患者在出現(xiàn)臨床表現(xiàn)時(shí)已經(jīng)處于乳腺癌的中期或晚期[2]。G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)是涉及信號(hào)傳導(dǎo)的細(xì)胞膜受體中最大的一個(gè)受體家族[3]，研究表明其參與乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展和侵襲轉(zhuǎn)移過(guò)程。更好的了解GPCR在腫瘤中發(fā)生、發(fā)展和侵襲轉(zhuǎn)移中的作用機(jī)制，有利于更有效的研制出用于腫瘤預(yù)防和治療的靶向藥物。本文是對(duì)GPCR在乳腺癌中的研究作一綜述，為臨床應(yīng)用提出參考。

1 GPCR的研究背景

1.1 GPCR的結(jié)構(gòu)G蛋白偶聯(lián)受體均是膜內(nèi)在蛋白(Integral membrane protein)，每個(gè)GPCR都是由膜外 N末端(N- terminus)，7個(gè)α螺旋組成的跨膜結(jié)構(gòu)域，膜內(nèi)C末端(C- terminus)，3個(gè)胞外環(huán)(Loop)和3個(gè)胞內(nèi)環(huán)組成的[4]。膜外N端負(fù)責(zé)與配體結(jié)合，并帶有糖基化修飾。兩個(gè)半胱氨酸殘基存在于膜外環(huán)上，它們可以通過(guò)結(jié)合形成二硫鍵從而穩(wěn)固受體的空間結(jié)構(gòu)。GPCR由于結(jié)構(gòu)上的易變性使它成為極其特殊的蛋白質(zhì)，這也使得該家族成員成為最重要的藥物作用靶點(diǎn)[5]。

1.2 GPCR的分類研究者根據(jù)G蛋白偶聯(lián)受體序列的相似性以及配基的結(jié)合情況將GPCR分為六種類型：A類：視紫紅質(zhì)樣受體，B類：分泌素受體，C類：代謝型谷氨酸受體，D類：真菌交配信息素受體，E類：cAMP(環(huán)腺苷酸受體)，F(xiàn)類： Frizzled/ Smoothened家族[6]。其中，A類的視紫紅質(zhì)樣受體在GPCR中含量最多[7]。F類受體的結(jié)構(gòu)與GPCR的結(jié)構(gòu)相似，作為Wnt(Wingless/ Integrated)信號(hào)通路和其他信號(hào)通路的受體[8]，當(dāng)它被激活時(shí)，會(huì)引起信號(hào)通路下游一些蛋白產(chǎn)生活性。在調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育，神經(jīng)突出的形成，細(xì)胞的增殖等過(guò)程中起到重要作用。它的調(diào)控涉及到三個(gè)通路：經(jīng)典Wnt/β-catenin信號(hào)通路，此通路激活核內(nèi)靶基因的表達(dá)；Wnt/calcium通路；平面細(xì)胞極性(PCP)通路，此通路參與細(xì)胞骨架重排[9]。

1.3 GPCR功能與信號(hào)機(jī)制的多樣性GPCR介導(dǎo)的信號(hào)通路包括：神經(jīng)傳導(dǎo)、胚胎發(fā)育、免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、視嗅覺的控制等生理活動(dòng)[10]。GPCR能夠?qū)⑸窠?jīng)遞質(zhì)，激素等各種細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)，從而在細(xì)胞功能調(diào)節(jié)中起到重要作用，這也和人類多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移有著密切聯(lián)系。GPCR對(duì)腫瘤的調(diào)控主要是先改變細(xì)胞內(nèi)第二信使的水平，然后在通過(guò)與其相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來(lái)實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程[11]。在β腎上腺素受體激酶提純過(guò)程中科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)重要信號(hào)調(diào)控因子即β-抑制蛋白(β-arrestins)。有研究表明，β-arrestin蛋白在調(diào)控GPCR信號(hào)機(jī)制中起著重要作用，它可以直接活化GPCR或其他受體從而啟動(dòng)信號(hào)傳導(dǎo)[12]。G蛋白偶聯(lián)受體激酶(GRK)屬于絲氨酸/蘇氨酸激酶家族的一員，它可以通過(guò)磷酸化從而激發(fā)GPCR的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[13]。β-arrestin與GPK聯(lián)合作用，可以使GPCR發(fā)生脫敏反應(yīng)，從而調(diào)控受體內(nèi)吞、循環(huán)、復(fù)敏、降解、信號(hào)傳導(dǎo)等功能[14]。不同的GPCR與不同的配體結(jié)合，或與不同的G蛋白偶聯(lián)，這些因素都可以導(dǎo)致GPCR信號(hào)機(jī)制的多樣性。

2 GPCR與乳腺癌

乳腺癌作為一種異質(zhì)性腫瘤，它的發(fā)生發(fā)展是復(fù)雜多變的。有研究表明GPCR在乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展與侵襲轉(zhuǎn)移中起到重要作用。

2.1 GPCR與乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展GPR116也屬于GPCR家族中的一員。Tang[15]等通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，GPR116可以通過(guò)激活Gaq-p63RhoGEF-Rho GTPase信號(hào)傳導(dǎo)途徑來(lái)調(diào)控乳腺癌的轉(zhuǎn)移。孫哲[16]等通過(guò)RNA-seq分析發(fā)現(xiàn)干擾乳腺癌中GPR116會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)乳腺癌中的MMP8顯著上調(diào)。又通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，干擾乳腺癌中的GPR116會(huì)產(chǎn)生大量的中性粒細(xì)胞，并且上調(diào)的MMP8會(huì)通過(guò)阻斷TGF-β信號(hào)通路從而導(dǎo)致乳腺癌細(xì)胞最初的生長(zhǎng)受阻。最后得出GPR116通過(guò)MMP8信號(hào)通路調(diào)控中性粒細(xì)胞的極性從而影響乳腺癌的生長(zhǎng)。卷曲蛋白受體(Frizzled/FZD)是GPCR家族中F類的一員，由于它與GPCR結(jié)構(gòu)十分相似，可以作為許多信號(hào)傳導(dǎo)通路的受體，其中最為重要的就是作為Wnt信號(hào)通路的受體。Wnt/FZD信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的原理是：Wni蛋白通過(guò)Wnt配體于FZD反應(yīng)，在由反應(yīng)產(chǎn)物與低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白(LPR)反應(yīng)從而啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。Hyunk[17]等研究表明，在乳腺癌中通過(guò)抑制LPR6受體，從而抑制了Wnt/FZD信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，最終抑制了乳腺癌細(xì)胞的增殖。生長(zhǎng)抑制素受體(SSTR)屬于GPCR家族中的重要一員，SSTR分為5種不同的亞型，即SSTR1-5。SSTR不同亞型之間可以相互形成異源性二聚體，相同亞型可以自身形成同源二聚體，這些都可以影響下游信號(hào)從而調(diào)控整個(gè)信號(hào)傳導(dǎo)通路。SSTR在正常組織及多種腫瘤中有不同程度的表達(dá)。鐘文萍[18]等通過(guò)對(duì)176例乳腺癌組織進(jìn)行免疫組化，免疫共沉淀檢測(cè)，流式細(xì)胞技術(shù)等實(shí)驗(yàn)分析。最終得出，SSTR主要位于乳腺癌的胞漿和細(xì)胞膜上，SSTR1-5在乳腺癌中均有表達(dá)，其中SSTR1和SSTR4與乳腺癌分化程度呈負(fù)相關(guān)。

2.2 GPCR與乳腺癌的侵襲、轉(zhuǎn)移GPR54是20世紀(jì)90年代科學(xué)家在老鼠腦cDNA中發(fā)現(xiàn)的一種孤兒GPCR[19]。研究表明，Kisspeptin(轉(zhuǎn)移抑制性蛋白)是GPR54的內(nèi)源性配體，GPR54/Kisspeptin在許多腫瘤的發(fā)生發(fā)展中都起到重要作用。Tan[20]等研究發(fā)現(xiàn)，GPR54/Kisspeptin可以通過(guò)Gaq/11亞單位來(lái)激活磷脂酶C(PLC)，生成三磷酸肌醇(IP3)與二酰甘油(DAG)，然后DAG在促進(jìn)磷酸化蛋白激酶D(PKD1)的表達(dá)從而抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖與轉(zhuǎn)移。GPR30是上世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)的一種可以與雌二醇結(jié)合的雌激素受體。后有研究表明，GPR30也屬于GPCR家族中A類成員。阮姝琴[21]等通過(guò)Western blot方法與Transwell方法發(fā)現(xiàn)了，GPR30可以通過(guò)激活HER2-ERK1/2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來(lái)促進(jìn)乳腺癌MCF-7細(xì)胞的遷移與侵襲。Ruan[22]等通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，GPR30可以通過(guò)激活ErbB2/ErbB3-MAPK/ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來(lái)促進(jìn)乳腺癌的轉(zhuǎn)移與侵襲。促性腺激素釋放激素(GnRHR)是由下丘腦分泌的激素，其結(jié)構(gòu)在GPCR家族中屬于較小者。祝明潔[23]等通過(guò)收集上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院的50例乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌患者和18例擁有正常乳腺組織患者的樣本，并采用了免疫組化的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后得出大多數(shù)正常乳腺組織的GnRHR呈弱陽(yáng)性表達(dá)，而絕大多數(shù)的浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌患者的乳腺組織中GnRHR高表達(dá)，這表示隨著乳腺組織的分化程度不同GnRHR的表達(dá)程度也有所不同。趨化因子受體包括CXCR，CCR，CR與CX3CR，這些都屬于GPCR家族成員。因此，CXCR4也屬于GPCR家族的一員。研究表明，SDF-1/CXCR4對(duì)腫瘤的發(fā)生，發(fā)展與轉(zhuǎn)移過(guò)程發(fā)揮著重要作用。Muller[24]等研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)SDF-1/CXCR4之間的相互作用可以促進(jìn)乳腺癌中肌動(dòng)蛋白與偽足的形成，從而促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移與侵襲。蛋白酶活化受體1(PAR1)屬于GPCR家族的一員。PAR1是2005年由英國(guó)曼徹斯特大學(xué)Kuliopulos教授通過(guò)Cell上發(fā)表的文章提出的，研究表明PAR1是乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移與侵襲中的重要因素，PAR1被凝血酶激活后導(dǎo)致蛋白質(zhì)水解，從而調(diào)控EGFR信號(hào)傳導(dǎo)通路，最終影響乳腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移與侵襲[25]。

以上研究都能證明GPCR在乳腺癌中的發(fā)生，發(fā)展和侵襲移中起到重要作用。

3 發(fā)展前景

因?yàn)镚PCR是一類具有7個(gè)跨膜域特殊結(jié)構(gòu)的蛋白，所以獲取具有活性的正確拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的GPCR顯的尤為重要。但由于體內(nèi)GPCR表達(dá)水平低，提取、提純與結(jié)晶都很困難，所以我們需要在體外將GPCR進(jìn)行過(guò)表達(dá)后準(zhǔn)確的折疊得到有活性的GPCR，為了解GPCR的結(jié)構(gòu)和功能奠定理論基礎(chǔ)，但同時(shí)也增加了體外獲取的難度。因此，研究出更多能夠準(zhǔn)確獲取體外實(shí)驗(yàn)的方法也成了許多研究者們研究的關(guān)鍵點(diǎn)。目前，對(duì)于GPCR的信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制與功能的多樣性，我們已經(jīng)有了一定的了解。研究表明，GPCR可以參與許多生理和病理過(guò)程，并且還參與腫瘤的發(fā)生，發(fā)展與轉(zhuǎn)移的過(guò)程，這些研究都有助于我們更好的了解腫瘤的形成與轉(zhuǎn)移的機(jī)制，進(jìn)而為腫瘤的預(yù)防與治療奠定理論基礎(chǔ)。盡管，GPCR是由占據(jù)人類基因組3%的基因編碼的一類細(xì)胞膜表面跨膜蛋白受體的超級(jí)家族，但由于技術(shù)水平尚未達(dá)到一定高度對(duì)于GPCR的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)尚未完全，可能還存在許多未知的GPCR；許多孤兒GPCR的配體及與其參與的調(diào)控機(jī)制尚未完全清楚；多種信號(hào)傳導(dǎo)通路的整個(gè)發(fā)生過(guò)程尚未完全理解。以上都是至今還存在的一些問(wèn)題，還需要研究者們進(jìn)一步進(jìn)行研究。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)組學(xué)和基因組學(xué)的不斷研究，我們相信在不久的將來(lái)GPCR在腫瘤調(diào)控和機(jī)制等方面的研究必將取得突破性的進(jìn)展。