磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸依賴的Rac交換因子2在腫瘤中的研究進(jìn)展△

李國(guó)政，吳亞星，李文靜，陳夢(mèng)云，許靜凱,，張博,3#

1安徽醫(yī)科大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，合肥 230032

2安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院皮膚科，合肥230032

3安徽醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院腫瘤科，合肥230601

腫瘤一直以來都是科學(xué)研究的重點(diǎn)，近年來隨著各種測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn)，蛋白質(zhì)組、基因組、表觀基因組以及基因相關(guān)性研究不斷深入[1]，人們鑒定出很多腫瘤相關(guān)的易感基因及突變基因，為腫瘤的診斷和治療提供了理論和技術(shù)支持[2]。其中磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸依賴的Rac交換因子2（phosphatidylinositol-3，4，5-triphosphate-dependent Rac exchange factor 2；PREX2）是一種在腫瘤中異常表達(dá)的基因，參與腫瘤的形成過程，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移及侵襲[3]。研究表明，PREX2可控制小腦浦肯野神經(jīng)元的樹突形態(tài)以及肝臟和脂肪組織中的葡萄糖穩(wěn)態(tài)，并且在多種惡性腫瘤中表達(dá)失調(diào)[4]。本文主要對(duì)PREX2在腫瘤中的研究進(jìn)展作一綜述。

1 PREX 2概述

PREX2基因位于常染色體8q13.2上，由G蛋白偶聯(lián)受體磷脂酰肌醇3，4，5-三磷酸（phosphatidylinositol-3，4，5-triphosphate；PIP3）和G蛋白β和γ亞基協(xié)同激活。PREX2可分為PREX2A和PREX2B。PREX2A是作用于Rac-GTP酶的鳥嘌呤核苷酸交換因子（guanine-nucleotide exchange factor，GEF）[5-6]，其結(jié)構(gòu)域包括DHH域（彌漫性B細(xì)胞淋巴瘤同源性和Pleckstrin同源性）、兩個(gè)DEP（Disheveled，EGL-10 and Pleckstrin）結(jié)構(gòu)域、兩個(gè)PDZ（PSD95/DLG/ZO1）結(jié)構(gòu)域和C末端肌醇多磷酸-4磷酸酶（inositol polyphosphate-4 phosphatase，IP4P）結(jié)構(gòu)域；PREX2B是PREX2的剪接變體，缺少C末端磷酸酶結(jié)構(gòu)域。

自噬相關(guān)基因磷酸酶和張力蛋白同源物（phosphatase and tension homolog，PTEN）是調(diào)節(jié)自噬體形成的關(guān)鍵因子，即自噬正調(diào)節(jié)分子，是一種腫瘤抑制因子。PREX2可與PTEN相互作用，抑制PTEN的磷酸酶活性，激活下游信號(hào)通路[7]，相反PTEN也可以抑制PREX2的催化激活[8]。研究顯示，PREX2可能通過調(diào)節(jié)PTEN的活性參與調(diào)節(jié)磷脂酰肌醇3-羥激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）等信號(hào)通路，進(jìn)而參與腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移[9-12]。

2 PREX 2與PI 3K/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白信號(hào)通路

已有研究證明PI3K信號(hào)通路在各種類型的惡性腫瘤中經(jīng)常發(fā)生失調(diào)。PI3K信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的異常激活可以促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲和遷移[13-15]。PTEN能夠拮抗PI3K信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，可作為PI3K信號(hào)通路的抑制劑[16]。

PI3K/蛋白激酶 B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）/雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin kinase，MTOR）信號(hào)通路可以在細(xì)胞周期的多個(gè)階段刺激細(xì)胞生長(zhǎng)，也可以通過其下游靶分子控制細(xì)胞過程，從而促進(jìn)惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展[17-18]，抑制腫瘤細(xì)胞自噬并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的發(fā)育[19]。該信號(hào)通路的激活也可使腫瘤細(xì)胞對(duì)多種治療方法具有抗性，導(dǎo)致多種惡性腫瘤的預(yù)后不良[20]。PTEN作為腫瘤抑制因子可阻斷PI3K/AKT/MTOR對(duì)自噬的抑制作用，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞自噬[21]。PREX2過表達(dá)能夠抑制PTEN的活性，從而激活PI3K/AKT/MTOR信號(hào)通路，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中具有重要的調(diào)節(jié)作用。例如在胰腺癌細(xì)胞的形成、遷移、侵襲、凋亡過程中，PI3K/AKT/MTOR信號(hào)通路也具有重要作用[22-23]。

3 PREX 2與腫瘤

已有研究顯示，PREX2可通過結(jié)合鳥苷二磷酸（guanosine diphosphate，GDP），釋放鳥苷三磷酸（guanosine triphosphate，GTP），從而激活Rac家族小 GTP酶 1（Rac family small GTPase 1，RAC1）的活性及其鳥嘌呤核苷酸交換因子結(jié)構(gòu)域，PREX2可直接結(jié)合PTEN并抑制其活性，進(jìn)而激活下游PI3K信號(hào)通路，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，引起腫瘤的發(fā)生發(fā)展[5,24]。在黑色素瘤、胃癌、骨肉瘤、膠質(zhì)瘤、肝細(xì)胞癌、肺癌及胰腺癌等多種腫瘤中均可檢測(cè)出PREX2突變或異常表達(dá)。

3.1 黑色素瘤

多項(xiàng)研究結(jié)果顯示，PREX2突變?cè)诤谏亓鲋蓄l繁發(fā)生[25-26]。黑色素瘤是一種起源于皮膚黑色素細(xì)胞的高度惡性腫瘤，是皮膚癌最危險(xiǎn)的形式，近年來發(fā)病率迅速增加且潛在轉(zhuǎn)移性高。Berger等[27]對(duì)25例黑色素瘤患者的組織樣本進(jìn)行基因組測(cè)序分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在B-Raf原癌基因絲氨酸/蘇氨酸激酶（B-Raf proto-oncogene，serine/threonine kinase；BRAF）和NRAS原癌基因GTP酶（NRAS proto-oncogene，GTPase）基因突變的基礎(chǔ)上，大約44%的黑色素瘤發(fā)生PREX2突變。Chroscinski等[28]研究中使用與上述研究相同的永生化人源NRASG12D黑色素細(xì)胞再生了穩(wěn)定異位表達(dá)PREX2的細(xì)胞，探討同工型PREX2表達(dá)水平的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，異位表達(dá)的PREX2較內(nèi)源性PREX2的表達(dá)水平高很多倍，這些突變都增加了黑色素瘤的發(fā)生率。Horrigan等[29]的研究中使用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型復(fù)制并研究Berger等對(duì)黑色素瘤的測(cè)序分析，出乎意料的是，在此次復(fù)制研究中，中位無腫瘤生存期為1周。而在最初的研究報(bào)告中，70%的對(duì)照小鼠無腫瘤生存在9周后，在最初的研究中表達(dá)PREX2的NRASG12D黑色素細(xì)胞中腫瘤加速生長(zhǎng)極為困難[28]，復(fù)制研究中顯示PREX2的高度表達(dá)加快了腫瘤的形成。Srijakotre等[6]分析了磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸依賴的Rac交換因子1（phosphatidylinositol-3，4，5-triphosphate-dependent Rac exchange factor 1；PREX1）和PREX2在腫瘤中的作用，發(fā)現(xiàn)其表達(dá)水平的改變及突變會(huì)導(dǎo)致腫瘤形成，尤其是黑色素瘤。

3.2 胃癌

胃癌是一種較為常見的惡性腫瘤，對(duì)其發(fā)病部位、年齡以及臨床病理特征之間的關(guān)系進(jìn)行研究，可為胃癌的預(yù)防、診斷和治療提供更多的參考依據(jù)[30]。研究表明，PREX2的沉默可提高胃癌細(xì)胞對(duì)多柔比星的敏感性，抑制胃癌細(xì)胞的侵襲以及克隆的形成[31-32]。其作用機(jī)制可能是PREX2的沉默可提高PTEN的活性，抑制PI3K/AKT信號(hào)通路的激活，抑制B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2（B cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2）的表達(dá)，促進(jìn)Bax的表達(dá)，使細(xì)胞周期停滯在G1/S期，從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡，說明PREX2可以作為胃癌的潛在生物標(biāo)志物。

3.3 骨肉瘤

骨肉瘤是常見的惡性骨腫瘤類型，由于其對(duì)放療、化療和輔助治療具有抵抗性，骨肉瘤患者的生存率在過去幾十年中未獲得顯著改善，一些基因的異常表達(dá)在骨肉瘤的發(fā)生發(fā)展中具有關(guān)鍵作用。研究表明，在骨肉瘤中，PREX2的表達(dá)下調(diào)可導(dǎo)致PI3K信號(hào)通路活性降低，PTEN活性升高，并可抑制基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）2和MMP9的表達(dá)，進(jìn)而抑制骨肉瘤細(xì)胞的侵襲和遷移[33]。另有研究表明，在骨肉瘤的診斷和治療中，PREX2可發(fā)揮生物標(biāo)志物的作用[34]。

3.4 膠質(zhì)瘤

膠質(zhì)瘤是最常見的腦腫瘤類型，PREX2過表達(dá)可通過PI3K/AKT/MTOR信號(hào)通路介導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖、凋亡、侵襲及細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)，促進(jìn)腫瘤血管生成及多種惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移，且在膠質(zhì)瘤表型轉(zhuǎn)換中發(fā)揮重要作用，導(dǎo)致神經(jīng)膠質(zhì)瘤的形成[35-36]。

3.5 肝細(xì)胞癌

肝細(xì)胞癌也是人類最常見的惡性腫瘤，近年來其發(fā)病率不斷增加，其發(fā)生發(fā)展過程中涉及多個(gè)分子通路[37]。研究表明，人類肝細(xì)胞癌細(xì)胞系（HepG2、LH86、LMH和PLHC-1）中PREX2 mRNA和蛋白表達(dá)水平均明顯高于正常肝細(xì)胞（THLE-3），PREX2過表達(dá)可通過抑制PTEN的活性，激活A(yù)KT信號(hào)通路，從而促進(jìn)肝細(xì)胞癌的細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移[38]。PREX2可以作為新的PTEN抑制劑和甘氨酸N-甲基轉(zhuǎn)移酶（Glycine N-methyltransferase，GNMT）的相互作用蛋白。研究顯示，GNMT可通過促進(jìn)同源E6AP羧基末端同源蛋白9（homologous to E6AP carboxyl terminus homologous protein 9，HECTH9）介導(dǎo)的PREX2降解，參與AKT信號(hào)通路，抑制干細(xì)胞腫瘤的發(fā)生，從而抑制肝細(xì)胞癌的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲[39-40]。

3.6 肺癌

肺癌風(fēng)險(xiǎn)致病基因預(yù)測(cè)對(duì)于疾病發(fā)病機(jī)制的研究以及提高臨床治療效果具有重要意義[41]。PREX2異常表達(dá)可促進(jìn)肺癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移及侵襲。研究表明，CUGBP Elav樣家族成員2（CUGBP Elav-like family member 2，CELF2）可以通過抑制PREX2-PTEN的相互作用，抑制小細(xì)胞肺癌的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和侵襲[42]。說明PREX2可以作為肺癌潛在的生物標(biāo)志物。

3.7 胰腺癌

致癌基因或抑癌基因的表達(dá)失調(diào)在胰腺癌的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，研究潛在分子靶標(biāo)對(duì)胰腺癌的治療具有重要意義。研究表明，PREX2可能是通過調(diào)節(jié)PTEN和PI3K信號(hào)通路的活性，調(diào)控胰腺癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移及侵襲[22-23]。盡管聯(lián)合手術(shù)、放療和化療已經(jīng)應(yīng)用了30年以上，但其治療轉(zhuǎn)移性胰腺癌的療效未獲得顯著改善[43-44]。PREX2有望作為胰腺癌診斷和治療的潛在生物標(biāo)志物。

4 小結(jié)

隨著PREX2在腫瘤發(fā)生發(fā)展中作用機(jī)制的不斷研究，PREX2被認(rèn)為是腫瘤的潛在分子靶標(biāo)，對(duì)腫瘤的診斷和治療具有一定的臨床指導(dǎo)意義。PREX2可作為多種惡性腫瘤（如胰腺癌、胃癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤以及骨肉瘤等）的潛在診斷和治療靶點(diǎn)以及生物標(biāo)志物。目前的研究結(jié)果顯示，PREX2在腫瘤中的作用機(jī)制是其與PTEN相互作用，抑制PTEN的活性，導(dǎo)致PI3K/AKT/MTOR信號(hào)通路激活，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。PREX2是一種新的PTEN抑制劑，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中具有重要的研究意義。盡管許多研究報(bào)道了PREX2的致癌作用，但是對(duì)于其研究尚不全面，該基因的新功能和細(xì)胞調(diào)節(jié)特性尚待探索，可能還與其他很多腫瘤相關(guān)基因具有一定的關(guān)系。以后的研究中需要鑒定更多相關(guān)的基因，了解其在腫瘤發(fā)生發(fā)展中參與的細(xì)胞活動(dòng)，為腫瘤的診斷和治療提供更加有效的方案。