卷曲螺旋蛋白在胃癌發(fā)生發(fā)展中的研究進(jìn)展

王啟吉, 袁學(xué)敏

王啟吉, 山東第一醫(yī)科大學(xué)(山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院)研究生部 山東省濟南市 250000

袁學(xué)敏, 臨沂市人民醫(yī)院消化內(nèi)科 山東省臨沂市 276000

王啟吉, 研究生, 研究方向為消化內(nèi)科學(xué).

0 引言

胃癌是世界范圍內(nèi)最常見的惡性腫瘤之一, 最新的調(diào)查顯示, 2018年全球約有超過100萬胃癌新發(fā)病例, 造成約78.3萬人死亡, 使其成為世界第五大常見的癌癥和第三大癌癥死亡原因. 在我國, 胃癌的發(fā)病率和死亡率均高居惡性腫瘤的第二位. 胃癌早期常發(fā)病隱匿, 無特殊臨床表現(xiàn), 多數(shù)病人確診時已為進(jìn)展期. 因此, 找到與胃癌發(fā)生發(fā)展相關(guān)的基因, 并對之加以研究, 將有助于我們了解胃癌發(fā)生、演變的分子機制, 并從中尋找到新的治療靶點, 對于胃癌的早期發(fā)現(xiàn)、早期治療和預(yù)后的判斷具有重要的價值. 卷曲螺旋蛋白(coiled-coil domain containing protein, CCDC)是一類由兩個及以上的卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域組成的同寡聚體或寡聚體序列蛋白, 是一類看似結(jié)構(gòu)簡單但高度通用的蛋白折疊域; 約40個卷曲螺旋蛋白家族基因與疾病相關(guān), 在腫瘤的發(fā)病過程中, 卷曲螺旋蛋白基因既可以作為促癌基因也可作為抑癌基因, 調(diào)控腫瘤的增殖、轉(zhuǎn)移、血管生成和凋亡, 與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有著密切的關(guān)系.

目前發(fā)現(xiàn)與胃癌發(fā)生發(fā)展及侵襲相關(guān)的卷曲螺旋蛋白有CCDC34、CCDC43、CCDC49、CCDC67、CCDC134及CCDC178等分子, 這些CCDC家族成員分子在腫瘤的發(fā)生演變中發(fā)揮著不同的作用與功能, 下面對他們與胃癌間的關(guān)系作一綜述.

1 CCDC34可促進(jìn)胃癌血管生成

基因位于11號染色體p14.1, 編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物由373個氨基酸組成. 有研究發(fā)現(xiàn)CCDC34在膀胱癌組織和細(xì)胞系中表達(dá)升高, 調(diào)控膀胱癌細(xì)胞增殖、凋亡和遷移. Lin等采用實時聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)、Western blot、Transwell法和RNA測序等一系列實驗探究了CCDC34與肝細(xì)胞癌之間的關(guān)系, 發(fā)現(xiàn)CCDC34在肝癌組織中被顯著誘導(dǎo), 而CCDC34的過表達(dá)預(yù)示著肝癌患者預(yù)后不良, 下調(diào)CCDC34可有效抑制肝癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移, 其機制可能與抑制CCDC34可以影響蛋白激酶B的激活以及上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)過程有關(guān). 趙亞軍運用免疫組化等方法檢測CCDC34在胃癌及癌旁組織中蛋白表達(dá)情況, 發(fā)現(xiàn)CCDC34在胃癌患者中呈顯著高表達(dá), 且高表達(dá)患者的預(yù)后差, 根據(jù)免疫組化數(shù)據(jù)對CCDC34與腫瘤血管生成相關(guān)指標(biāo)血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、CD31標(biāo)記的腫瘤微血管密度(microvessel density, MVD)值進(jìn)行相關(guān)性分析, 推測其機制可能與CCDC34促進(jìn)腫瘤血管生成有關(guān), 上述結(jié)果提示CCDC34可能成為胃癌抗血管生成治療的潛在靶點.

2 CCDC43高表達(dá)促進(jìn)胃癌的增殖與侵襲

基因位于17號染色體q21.31上, GENT數(shù)據(jù)庫顯示, CCDC43 mRNA在卵巢癌、肺癌、頭頸癌、宮頸癌、乳腺癌、腎上腺癌、胃癌、肝癌及食道癌中均表達(dá)上調(diào). 先前一項研究采用免疫組織化學(xué)、流式細(xì)胞術(shù)、western blot、EdU法、熒光素酶法、染色質(zhì)免疫沉淀法和細(xì)胞侵襲法測定CCDC43在EMT中的功能作用, 發(fā)現(xiàn)基因在人結(jié)直腸癌中過表達(dá), 并且CCDC43蛋白的高表達(dá)與CRC患者的腫瘤進(jìn)展和不良預(yù)后相關(guān); 其機制可能為CCDC43通過TGF-B信號通路促進(jìn)了EMT的進(jìn)展, CCDC43也是結(jié)直腸癌細(xì)胞中FOXK1的直接轉(zhuǎn)錄靶點. Wang等發(fā)現(xiàn)CCDC43在胃組織中過表達(dá), 過表達(dá)CCDC43可促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移, 具體機制可能為CCDC43上調(diào)和穩(wěn)定黏附調(diào)節(jié)分子1(adhesion regulating molecule 1, ADRM1)的表達(dá), 導(dǎo)致泛素介導(dǎo)的蛋白酶體的構(gòu)建, 并且抑制ADRM1在體內(nèi)外均可逆轉(zhuǎn)CCDC43在胃癌中的作用; 轉(zhuǎn)錄因子YY1直接與CCDC43和ADRM1基因啟動子結(jié)合, 導(dǎo)致CCDC43和ADRM1過表達(dá), 體外實驗表明, 下調(diào)CCDC43或ADRM1可減弱YY1轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)的惡性表型, 揭示了YY1轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控的CCDC43-ADRM1軸促進(jìn)了胃癌的增殖和轉(zhuǎn)移, 該軸可能是胃癌潛在的治療靶點.

3 血清CCDC49的表達(dá)對于胃癌的早期診斷具有重要價值

Schulte等在一個典型的乳腺癌細(xì)胞株ZR-75-30中, 通過分析基因組重排發(fā)現(xiàn)等12個與白血病相似的表達(dá)融合基因. 徐小虹等應(yīng)用ELISA檢測205例胃癌組、96例癌前病變組及94例正常對照組共395例血清樣本中CCDC49及胃動蛋白2(gastrokines-2, GKN2)的表達(dá)水平, 結(jié)果顯示胃癌組血清CCDC49表達(dá)水平高于正常對照組及癌前病變組(＜0.05), 胃癌組血清GKN2表達(dá)水平低于正常對照組及癌前病變組(＜0.05), 對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析, 以ROC曲線(receiver operating characteristic curve, ROC)下面積評價診斷的準(zhǔn)確性, 用Logistic回歸方程求出CCDC49和GKN2聯(lián)合預(yù)測因子Y, Y的ROC曲線下面積為0.88, 95%CI: 0.85-0.92, 當(dāng)Y取臨界值為2.4時, 其診斷胃癌的靈敏度和特異度為84.9%(174/205)和65.8%(125/190), 驗證了血清CCDC49的高表達(dá)水平及GKN2的低表達(dá)水平對胃癌具有一定的診斷價值, CCDC49和GKN2聯(lián)合預(yù)測因子Y可作為一種新的、較好的胃癌診斷參考指標(biāo).

4 CCDC67抑制胃癌的侵襲及轉(zhuǎn)移

基因位于11號染色體q2.1, 編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物由604個氨基酸組成. Park等通過限制性標(biāo)志基因組掃描發(fā)現(xiàn)胃癌細(xì)胞系和原代胃癌中,基因的啟動子經(jīng)常發(fā)生甲基化, 在72.7%的胃癌細(xì)胞系中CCDC67表達(dá)下調(diào), 并且在大多數(shù)情況下, 基因下調(diào)與啟動子的CpG高甲基化相關(guān); 通過焦磷酸測序分析150對原發(fā)性胃癌樣本檢測發(fā)現(xiàn), 與癌旁及正常組織相比, 74%的被測腫瘤啟動子CpG甲基化水平升高, 且這種高甲基化與的下調(diào)顯著相關(guān), 得出可能是胃癌中由于啟動子CpG甲基化而沉默的抑癌基因, 其可能在腫瘤發(fā)生相關(guān)的細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和遷移中發(fā)揮重要作用. 另外有研究表明作為一種抑癌基因?qū)Ω伟?、甲狀腺癌及前列腺癌具有顯著的抑制作用. Yin等通過對200例原發(fā)性甲狀腺乳頭狀癌組織和匹配的正常甲狀腺組織, 分別采用RT-PCR和Western blot檢測CCDC67 mRNA和蛋白,通過基因組DNA測序檢測甲狀腺乳頭狀癌中BRAF的突變, 使用穩(wěn)定轉(zhuǎn)染CCDC67的甲狀腺乳頭狀癌細(xì)胞株TPC-1研究CCDC67的功能,發(fā)現(xiàn)與正常甲狀腺組織相比, 甲狀腺乳頭狀癌中CCDC67在mRNA和蛋白水平的表達(dá)均顯著下調(diào), CCDC67表達(dá)降低與腫瘤侵襲性行為, 如腫瘤晚期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移以及BRAF突變顯著相關(guān), CCDC67在TPC-1細(xì)胞中的表達(dá)能顯著抑制細(xì)胞增殖、集落形成和遷移, 誘導(dǎo)G1期細(xì)胞周期阻滯, 增加細(xì)胞凋亡.

5 CCDC134加快胃癌的遷移和侵襲

基因位于22號染色體q13.2. CCDC134 mRNA包含1280個核苷酸, 可編碼含有229個氨基酸的蛋白質(zhì). 絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)是細(xì)胞內(nèi)高度保守的一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶, MAPK通路作為細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路, 可接受廣泛的細(xì)胞外信號刺激, 并將其轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞核內(nèi), 在調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、凋亡分化和侵襲等方面發(fā)揮著重要作用, 當(dāng)MAPK通路異常活化時則可能引起細(xì)胞惡化, 導(dǎo)致癌癥的發(fā)生. Huang等通過Northern blot、RT-PCR、免疫組織化學(xué)和Western blot的表達(dá)譜分析, CCDC134在正常成人組織、腫瘤組織和細(xì)胞系中廣泛表達(dá). 功能研究顯示, 過表達(dá)CCDC134及其純化蛋白顯著抑制了Elk1的轉(zhuǎn)錄活性, 抑制了ERK和JNK/SAPK的磷酸化, 但抑制不了p38 MAPK的激活; 相反, 特異性siRNA對抗CCDC134激活Elk1的轉(zhuǎn)錄活性, 促進(jìn)ERK和JNK/SAPK的磷酸化, 表明CCDC134可能在MAPK介導(dǎo)的Elk1轉(zhuǎn)錄中發(fā)揮了抑制作用. Zhong采用免疫組化染色法發(fā)現(xiàn)CCDC134在正常胃組織、病變組織和癌組織中的陽性率分別為32.0、29.4和4.2%, 與正常組織(＜0.001)和病變組織(＜0.001)相比, CCDC134在胃癌組織中的表達(dá)顯著降低,正常組織與病變組織間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(= 0.842). 具體機制可能為CCDC134的減弱表達(dá)促進(jìn)了ERK1/2和JNK/SAPK的激活, 而對p38無影響, 并且ERK1/2和JNK/SAPK的激活是CCDC134介導(dǎo)的遷移和侵襲所必需的. 此外, CCDC134-RNAi可誘導(dǎo)MMP-2和MMP-9的表達(dá), 這是調(diào)控細(xì)胞遷移和侵襲的關(guān)鍵分子. 因此, CCDC134可能是腫瘤惡性轉(zhuǎn)化的候選生物標(biāo)志物, 它具有調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移和侵襲的作用, 可能成為胃癌的治療靶點.

6 CCDC178與胃癌關(guān)系研究甚少

基因?qū)儆贑CDC家族成員之一, 位于18號染色體q12.1, 編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物由867個氨基酸組成. 失巢凋亡是一種上皮細(xì)胞脫離細(xì)胞外基質(zhì)而導(dǎo)致的細(xì)胞程序性死亡, 其被認(rèn)為是一種生理屏障, 可以阻止轉(zhuǎn)移, 是預(yù)防癌癥轉(zhuǎn)移的早期步驟. 失巢凋亡抗性有助于癌細(xì)胞的存活, 使得癌細(xì)胞從起源部位脫離, 從而促進(jìn)轉(zhuǎn)移. 對失巢凋亡的放松管制正在成為癌癥的一個標(biāo)志, 并有助于形成遠(yuǎn)處器官的轉(zhuǎn)移. Huang等通過外顯子組測序發(fā)現(xiàn)在肝細(xì)胞癌中發(fā)生突變. Hu等發(fā)現(xiàn)與癌旁非癌組織相比, CCDC178在肝癌標(biāo)本中顯著上調(diào), 其過表達(dá)與病理分期相關(guān)(= 0.003), CCDC178缺陷降低了肝癌細(xì)胞的非錨固性生長和抗失巢凋亡能力, 抑制了肝癌細(xì)胞的體內(nèi)轉(zhuǎn)移, CCDC178的過表達(dá)而非功能喪失可能在肝細(xì)胞癌的發(fā)展中發(fā)揮重要作用. 機制上, BRCA1相關(guān)蛋白2(BRCA1-associated protein 2, BRAP2)是ERK通路的負(fù)調(diào)控因子, CCDC178與BRAP2相互作用并促進(jìn)其降解, 然后激活ERK信號通路. 確定了是一個參與抗失巢凋亡, 促進(jìn)肝細(xì)胞癌轉(zhuǎn)移的新的候選癌基因. Tomasini等研究發(fā)現(xiàn)CCDC178與肺癌腦轉(zhuǎn)移相關(guān). Zhang等通過全基因組測序發(fā)現(xiàn)基因在胃癌組織中發(fā)生, 但其在胃癌發(fā)生發(fā)展中的具體機制研究較少.

7 小結(jié)與展望

綜上所述, 卷曲螺旋蛋白家族基因與胃癌的發(fā)生發(fā)展及侵襲轉(zhuǎn)移有著密切的關(guān)聯(lián), 它們既可作為促癌基因也可作為抑癌基因, 調(diào)控腫瘤的增殖、轉(zhuǎn)移、血管生成和凋亡. 雖然對CCDC家族基因中的部分基因與胃癌及其他腫瘤的研究取得了一定的進(jìn)展, 加強了我們對腫瘤早期診斷、臨床治療、預(yù)后判斷的認(rèn)識, 但更多類型的卷曲螺旋蛋白基因在胃癌及其他腫瘤中的發(fā)病機制亟待我們進(jìn)一步研究.