VGLL4與消化系統(tǒng)腫瘤相關(guān)研究進展*

楊 霞，賈彥彬

(1.內(nèi)蒙古科技大學包頭醫(yī)學院2018級研究生，內(nèi)蒙古 包頭 014040；2.內(nèi)蒙古科技大學包頭醫(yī)學院基礎(chǔ)醫(yī)學與法醫(yī)學院；3.包頭醫(yī)學院第二附屬醫(yī)院內(nèi)蒙古消化病研究所；4.內(nèi)蒙古科技大學包頭醫(yī)學院護理學院)

腫瘤是復(fù)雜的多基因疾病。環(huán)境因素、遺傳因素以及它們之間的相互作用與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。2015年全國腫瘤登記中心公布了我國惡性腫瘤的發(fā)病和死亡情況，肺癌、胃癌、結(jié)直腸癌、肝癌、乳腺癌、食管癌、甲狀腺癌、子宮頸癌、腦瘤和胰腺癌是我國最常見的十種惡性腫瘤,占全部新發(fā)病例約76.73 %，其中消化系統(tǒng)腫瘤占全部新發(fā)病例約38.24 %[1]。肺癌、肝癌、胃癌、食管癌、結(jié)直腸癌是腫瘤的主要死因,約占全部腫瘤死亡病例的69.42 %，其中消化系統(tǒng)腫瘤約占全部死亡病例的42.43 %，消化系統(tǒng)腫瘤成為我國腫瘤最常見的死亡原因[1]。近年來,大量實驗研究了殘留樣蛋白質(zhì)家族成員4(vestigial like family member 4，VGLL4)與消化系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生發(fā)展之間的關(guān)系，為臨床消化系統(tǒng)腫瘤的診斷與治療提供了新的思路。本文從VGLL4的結(jié)構(gòu)、生物學作用以及與消化系統(tǒng)腫瘤的關(guān)系等方面進行闡述。

1 VGLL4的結(jié)構(gòu)

VGLL是轉(zhuǎn)錄共激活因子，已在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)4種VGLL蛋白，命名為VGLL1-4，且均不包含DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域。他們通過Tondu(TDU)結(jié)構(gòu)域配對TEA域蛋白質(zhì)家族成員(TEA domain family members，TEADs)發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能[2]。

VGLL4基因位于染色體3p25.3-3p25.2，包含14個外顯子，廣泛表達于人體組織中[3]。VGLL4蛋白質(zhì)由290個氨基酸組成，第1、225氨基酸是乙?；稽c，其中Lys-225在TDU結(jié)構(gòu)域內(nèi)且其乙?；娠@著抑制VGLL4-TEAD1的相互作用[4]。第52、58、149、153、155、159、274、280氨基酸是磷酸化位點[4-5]。其中Ser-58、Ser-155、Thr-159和Ser-280作為VGLL4的主要有絲分裂磷酸化位點,在有絲分裂過程中被磷酸化后降低了其在胰腺癌細胞中的腫瘤抑制活性[5]。VGLL4的氨基末端可與泛素特異性蛋白酶11(ubiquitin specific peptidase 11，USP11)結(jié)合，通過促進其去泛素化來增加VGLL4蛋白的穩(wěn)定性[6]。VGLL4的基本結(jié)構(gòu)包含一個核輸出信號，一個保守序列和兩個串聯(lián)的TDU結(jié)構(gòu)域。與VGLL家族的其他成員相比，VGLL4在其羧基末端結(jié)構(gòu)域中增加了一個TDU結(jié)構(gòu)域(aa242-252)。2014年，中國科學家首次描述了VGLL4的晶體結(jié)構(gòu)，闡明VGLL4的串聯(lián)TDU區(qū)域直接與TEAD4的YAP結(jié)合結(jié)構(gòu)域(YBD)相互作用并形成摩爾比為1∶2的穩(wěn)定復(fù)合物。且由于其串聯(lián)TDU的高度延伸的構(gòu)象，兩個結(jié)合的TEAD4分子彼此不接觸[7]。這個增加的TDU結(jié)構(gòu)域具有特殊功能，刪除此TDU結(jié)構(gòu)域?qū)е耉GLL4的抑制功能完全喪失，但刪除第一個(aa214-224)卻并不影響VGLL4的功能[2]。VGLL4蛋白主要位于細胞核內(nèi)，少數(shù)位于細胞質(zhì)中，核輸出信號基序與核出口蛋白染色體維持1(chromosome maintenance protein 1，CRM-1，又稱出口蛋白1)的結(jié)合對于VGLL4蛋白從細胞核向細胞質(zhì)的輸出至關(guān)重要[8]。

2 VGLL4的生物學作用

2.1抑制Hippo信號通路 Hippo信號通路參與細胞增殖和凋亡、干細胞和組織特異性祖細胞的自我更新和擴增以及組織再生等生理過程[9]。轉(zhuǎn)錄共激活因子Yes相關(guān)蛋白(Yes-associated protein，YAP)是Hippo途徑至關(guān)重要的效應(yīng)因子，其在細胞核中與轉(zhuǎn)錄因子TEAD結(jié)合并激活Hippo靶基因的轉(zhuǎn)錄，驅(qū)動細胞增殖、轉(zhuǎn)化、侵襲[10]。在多種人類消化系統(tǒng)腫瘤包括胃癌、結(jié)腸直腸癌和肝癌等的研究中發(fā)現(xiàn)，YAP與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[11-23]。然而，VGLL4可通過其TDU結(jié)構(gòu)域競爭性結(jié)合TEADs并抑制YAP和TEADs之間的相互作用，從而抑制癌基因的表達[2，14]。

2.2抑制Wnt/β-catenin信號通路 經(jīng)典Wnt(Wnt/β-catenin)途徑導致β-連環(huán)蛋白(β-catenin)在細胞質(zhì)中積累并最后轉(zhuǎn)移到細胞核中，與T細胞因子(TCF)/淋巴增強因子(LEF)轉(zhuǎn)錄因子以及TEADs一起誘導細胞應(yīng)答，促進靶基因的表達[15]。TEAD4和TCF4共同結(jié)合于靶基因啟動子形成復(fù)合物，并促使TCF4反式激活。VGLL4與TEAD4的YBD結(jié)合，與TCF4-TEAD4形成復(fù)合物，進而抑制TCF4的反式激活[16]。此外，Western印跡檢測到人胃癌細胞AZ-521和人胃腺癌細胞BGC-823中過表達VGLL4可抑制β-catenin的表達水平，并抑制其在細胞核中的積累。因此，VGLL4可通過抑制β-catenin和TCF從而負調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin信號通路[17]。

2.3抑制上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化 上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial - mesenchymal transition，EMT)是上皮細胞失去其細胞極性和細胞-細胞黏附，獲得侵襲特性成為間質(zhì)干細胞的過程，其在癌癥發(fā)展和轉(zhuǎn)移的過程起重要作用[18]。E-鈣黏蛋白(E-cadherin)的丟失是EMT中的一個基本事件。TCF4/β-catenin復(fù)合物可誘導EMT的激活劑E盒結(jié)合鋅指蛋白1(zinc finger E-box-binding protein 1,ZEB1)調(diào)節(jié)腫瘤侵襲性[19]。LEF1/β-catenin復(fù)合物可抑制E-cadherin mRNA，從而誘導EMT[20]。在BGC-823細胞中過表達VGLL4可抑制β-catenin的表達水平，增加E-cadherin的表達水平。在AZ-521細胞中敲低VGLL4后導致E-cadherin的表達下調(diào)，β-catenin的表達水平升高。因此，VGLL4可能通過抑制Wnt/β-catenin信號通路而抑制EMT，從而在腫瘤的發(fā)展和轉(zhuǎn)移中起保護作用[17]。

2.4促進凋亡信號通路 凋亡抑制因子(inhibitor of apoptosis proteins,IAPs)是一類高度保守的內(nèi)源性抗細胞凋亡因子家族。作為程序性細胞死亡的抑制劑，IAP主要通過抑制半胱天冬酶(cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase)活性和參與調(diào)節(jié)核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)的作用來抑制細胞凋亡。VGLL4可與IAP結(jié)合，并將其從細胞質(zhì)重新定位到細胞核，抑制IAP的抗細胞凋亡的能力，從而促進凋亡信號傳導途徑。體外實驗表明，VGLL4可使IAPs重定位到細胞核中并顯著降低IAPs抑制Bax和TNF-α誘導的細胞凋亡的能力。這表明VGLL4不僅可以作為TEAD的轉(zhuǎn)錄共激活因子來調(diào)節(jié)細胞的增殖和凋亡，還可通過調(diào)節(jié)IAPs在細胞不同區(qū)域的翻譯水平從而在細胞凋亡信號通路中起作用[21]。

3 VGLL4與消化系統(tǒng)腫瘤的關(guān)系

VGLL4在許多種類的腫瘤，如肺癌[2]、乳腺癌[14]、胃癌[7，11，17]、結(jié)直腸癌[16]等中低表達。且VGLL4的低表達通常表明病人的5年存活率較低。

3.1VGLL4與胃癌的關(guān)系 在人胃癌(gastric carcinoma,GC)中，VGLL4在腫瘤組織中的mRNA和蛋白質(zhì)水平顯著低于正常組織和腫瘤周圍組織[7，11]。VGLL4 mRNA及蛋白質(zhì)水平不僅與腫瘤大小和腫瘤TNM分期呈負相關(guān)，還與漿膜浸潤、淋巴管侵襲和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈負相關(guān)。VGLL4的過表達能夠抑制癌癥的發(fā)生，并且抑制體外和體內(nèi)實驗中胃癌細胞的遷移和侵襲。此外，VGLL4的表達水平與GC患者的5年存活率呈正相關(guān)，VGLL4下調(diào)后胃癌患者的5年存活率更差[7，11，17]。

Jiao等[7]表明，YAP和VGLL4水平應(yīng)保持適當?shù)钠胶饣虮壤钥刂破鞴侔l(fā)育，破壞體內(nèi)平衡可能會導致不良發(fā)育或癌變。且YAP/VGLL4比值急劇上調(diào)與胃癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，包括腫瘤大小、淋巴侵襲、TNM分期和幽門螺桿菌感染狀態(tài)。此外，該團隊還發(fā)現(xiàn)了一種模仿VGLL4功能的肽，稱為“Super-TDU”，作為小鼠胃癌的YAP拮抗劑治療，VGLL4通過與YAP直接競爭結(jié)合TEAD抑制YAP-TEAD的轉(zhuǎn)錄活性，在體外和體內(nèi)實驗中均抑制GC的生長。

3.2VGLL4與結(jié)直腸癌的關(guān)系 在結(jié)直腸癌(colorectal cancer,CRC)患者中，CRC組織中VGLL4的mRNA水平以及蛋白質(zhì)表達水平顯著低于癌旁組織及正常組織。VGLL4的mRNA水平與腫瘤的TNM分期呈負相關(guān)，VGLL4的蛋白質(zhì)表達水平與腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和TNM分期呈負相關(guān)。并且，VGLL4的mRNA水平和蛋白質(zhì)水平與患者的5年存活率呈正相關(guān)。因此，VGLL4可作為CRC的診斷/預(yù)后標志物。在體外和體內(nèi)實驗中VGLL4均抑制了結(jié)直腸癌的生長，且敲低VGLL4后加速了結(jié)腸直腸癌細胞的增殖和腫瘤的形成。同時，模擬VGLL4功能設(shè)計的肽也可有效抑制小鼠模型中的結(jié)腸直腸癌進展[16]。

3.3VGLL4與食管癌的關(guān)系 VGLL4在食管鱗狀細胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)組織的表達下調(diào)。過表達VGLL4可抑制癌細胞的生長和遷移，而敲低VGLL4促進食管鱗狀細胞癌細胞的腫瘤發(fā)生。此外，VGLL4的過表達抑制了結(jié)締組織生長因子(CTGF)的表達，而VGLL4的敲低促進了CTGF的表達。據(jù)報道，CTGF在食管鱗狀細胞癌中過度表達，并通過β-catenin-TCF/LEF信號傳導促進腫瘤發(fā)生[11]。VGLL4可通過抑制CTGF的表達調(diào)節(jié)食管鱗狀細胞癌的細胞部分的生長和運動[22-23]。因此，VGLL4可能通過抑制Wnt/β-catenin途徑來限制CTGF的表達，從而抑制腫瘤的發(fā)生。

3.4VGLL4與胰腺癌的關(guān)系 在胰腺癌(pancreatic adenocarcinoma,PAAD)細胞系模型系統(tǒng)中，VGLL4蛋白表達非常低，且VGLL4的低表達與胰腺癌患者預(yù)后差密切相關(guān)。同時，過表達VGLL4可抑制胰腺癌細胞的遷移和增殖[5]。SB(Sleeping Beauty)驅(qū)動的胰腺癌中的候選癌癥基因可預(yù)測人類胰腺癌患者的生存率。VGLL4被認為是候選腫瘤抑制因子，且VGLL4基因突變與患者較差的存活率顯著相關(guān)[24]。

3.5VGLL4與肝癌的關(guān)系 在肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)患者中，VGLL4的mRNA水平和蛋白質(zhì)水平均下調(diào)，YAP/VGLL4比值上調(diào)。所有HCC患者中YAP/VGLL4比值的平均值遠高于非腫瘤患者，且YAP/VGLL4比值與HCC患者的總生存期、無復(fù)發(fā)生存期以及預(yù)后呈負相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)miR-301a/b-3p能促進HCC的增殖和侵襲。VGLL4作為miR-301a/b-3p的直接靶標，敲低VGLL4可彌補敲低miR-301b-3p所誘導的HCC細胞生長停滯和凋亡作用。同時，過表達VGLL4也可降低miR-301a-3p模擬物促進細胞增殖、侵襲和化學抗性的作用[25-27]。

4 結(jié)論

隨著VGLL4與消化系統(tǒng)腫瘤關(guān)系的研究不斷深入，VGLL4在消化系統(tǒng)腫瘤中低表達已經(jīng)得到證實，并在多種腫瘤中作為診斷的標記物和預(yù)后指標。并且，隨著腫瘤研究中VGLL4作用機制的不斷明確，為未來研究VGLL4用于腫瘤治療及尋找治療腫瘤的有效藥物提供了新思路。同時，隨著分子生物學技術(shù)的發(fā)展及各種新興組學檢測技術(shù)的相繼涌現(xiàn),也為腫瘤新型危險因素的探索研究提供了更多的方法選擇。