JUP在泌尿系腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及機(jī)制

歐陽(yáng)為 陳科 葉章群

連接珠蛋白(junction plakoglobin, JUP)，又稱(chēng)為珠蛋白或γ-連環(huán)蛋白，是一種大小約83 kDa的蛋白質(zhì)，最初被鑒定為橋粒斑塊的一個(gè)組成部分[1]。起初人們并不清楚JUP在連接復(fù)合物中發(fā)揮何種作用，也不清楚其發(fā)揮作用的分子機(jī)制。直到Korman等[2]通過(guò)免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)證實(shí)了JUP與橋粒鈣粘著蛋白相互作用，從而暗示了JUP可能在橋粒中發(fā)揮作用。研究證實(shí)E-鈣粘著蛋白可與3種不同的蛋白質(zhì)共沉淀，包括α、β和γ-連環(huán)蛋白(也就是JUP)[3]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，JUP其實(shí)是E-鈣粘著蛋白相關(guān)蛋白β-連環(huán)蛋白結(jié)構(gòu)和功能上的旁系同源物[4]。在上皮組織中，細(xì)胞的異常增殖、遷移和侵襲受到細(xì)胞間黏附復(fù)合體的限制，這些黏附復(fù)合體將相鄰細(xì)胞連接在一起，維持正常的組織結(jié)構(gòu)和功能[5]。黏附連接和橋粒是上皮細(xì)胞間的主要黏附復(fù)合物，它們的連接功能基于鈣粘著蛋白的作用[6]。在細(xì)胞內(nèi)，鈣粘著蛋白以相互排斥的方式與β-連環(huán)蛋白或JUP相互作用。然后，這些蛋白質(zhì)與肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白α連環(huán)蛋白相互作用，將鈣粘著蛋白-連環(huán)蛋白復(fù)合物束縛在肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架上[7]。盡管JUP最開(kāi)始是被鑒定為一種參與細(xì)胞間黏附的蛋白質(zhì)[2]，但在后續(xù)的研究中逐漸揭示了其在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中也發(fā)揮了關(guān)鍵作用[8]。

一、JUP的功能

JUP和β-連環(huán)蛋白在結(jié)構(gòu)和功能上是同源的：它們都與經(jīng)典鈣粘著蛋白(α-連環(huán)蛋白、Axin和APC等)相互作用[9]。此外，JUP還與橋粒鈣粘著蛋白相互作用，并且對(duì)橋粒的形成至關(guān)重要，而β-連環(huán)蛋白通常與橋粒無(wú)關(guān)[10]。除了參與細(xì)胞間黏附，β-連環(huán)蛋白還是經(jīng)典Wnt信號(hào)通路的主要下游效應(yīng)因子，其致癌潛力已得到充分證實(shí)[11]。在Wnt信號(hào)缺失的情況下，Axin/APC/GSK3β/CKI形成破壞復(fù)合物，募集并磷酸化細(xì)胞質(zhì)內(nèi)過(guò)量的β-連環(huán)蛋白，隨后將其泛素化并經(jīng)蛋白酶體途徑降解[12]。相反，在Wnt信號(hào)存在時(shí)，破壞復(fù)合物失活，穩(wěn)定的β-連環(huán)蛋白被轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核內(nèi)與Tcf/Lef結(jié)合，誘導(dǎo)Wnt靶基因的表達(dá)，從而參與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[13]。同樣，JUP也可與Tcf/Lef因子結(jié)合，從而發(fā)揮基因調(diào)節(jié)功能，參與Wnt信號(hào)傳導(dǎo)[14]。雖然JUP和β-連環(huán)蛋白都與Tcf/Lef轉(zhuǎn)錄因子相互作用，但β-連環(huán)蛋白-Tcf復(fù)合物具有轉(zhuǎn)錄活性，而JUP-Tcf復(fù)合物結(jié)合DNA的能力低下[15-16]。JUP的作用機(jī)制尚不清楚，但其常與腫瘤形成/轉(zhuǎn)移的抑制活性有關(guān)。研究表明，JUP可降低細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[17]。

1.參與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：1993年，Bradley等[18]首次發(fā)現(xiàn)JUP可能參與細(xì)胞信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)。在外源性表達(dá)Wnt-1的PC12細(xì)胞中，JUP表達(dá)水平升高，且其細(xì)胞膜的定位也發(fā)生了改變。這表明，Wnt-1可以調(diào)節(jié)JUP的表達(dá)水平和定位。當(dāng)JUP被定位在細(xì)胞質(zhì)膜上(作為橋粒的一部分)時(shí)，其只能發(fā)揮細(xì)胞間黏附功能而不能參與細(xì)胞信號(hào)傳遞[19]。最初學(xué)者們認(rèn)為JUP具有與β-連環(huán)蛋白相似的信號(hào)傳遞能力，但后續(xù)一系列的研究表明，盡管JUP確實(shí)具有信號(hào)傳導(dǎo)功能，但它似乎起著抑癌作用。1996年，Simcha等[20]首次發(fā)現(xiàn)JUP的表達(dá)降低了NIH3T3細(xì)胞在同系小鼠中形成腫瘤的能力，并且與N-鈣粘著蛋白共轉(zhuǎn)染增強(qiáng)了JUP的抑制作用。在腎癌細(xì)胞系KTCTL 60(內(nèi)源性E-鈣粘著蛋白、橋粒鈣粘著蛋白、α-連環(huán)蛋白、β-連環(huán)蛋白、JUP和橋粒蛋白缺陷)中表達(dá)了外源性JUP，結(jié)果細(xì)胞在同系小鼠中的成瘤能力也明顯被抑制。更重要的是，研究者還證實(shí)JUP抑制腫瘤形成的能力與它介導(dǎo)細(xì)胞-細(xì)胞黏附的作用無(wú)關(guān)。此外，JUP還可通過(guò)調(diào)節(jié)ECM-Src和RhoGTPase依賴(lài)性途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)[21]。

少數(shù)研究表明，JUP具有類(lèi)似于β-連環(huán)蛋白的致癌活性[22]，大部分研究證實(shí)JUP在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中作為抑癌基因發(fā)揮功能。

2.基因表達(dá)的調(diào)節(jié)：眾多研究表明JUP可以調(diào)節(jié)涉及細(xì)胞周期控制、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖和侵襲的基因的表達(dá)。JUP是c-Myc基因的一種阻遏物，當(dāng)JUP與Lef-1相互作用時(shí)，JUP可通過(guò)Lef-1依賴(lài)性方式抑制c-Myc基因的表達(dá)，進(jìn)而抑制細(xì)胞增殖[23]。這也進(jìn)一步證明了前面提到的JUP-Tcf復(fù)合物結(jié)合DNA的效率低[15-16]。在野生型和β-連環(huán)蛋白缺陷的角質(zhì)形成細(xì)胞中，JUP介導(dǎo)的腫瘤抑制作用相似，說(shuō)明JUP調(diào)節(jié)基因表達(dá)的能力不依賴(lài)于β-連環(huán)蛋白。Shtutman等[24]發(fā)現(xiàn)，在缺乏β-連環(huán)蛋白和JUP的腎癌細(xì)胞中外源性表達(dá)JUP可使腫瘤抑制基因PML的表達(dá)增加。重要的是，β-連環(huán)蛋白和Tcf不參與這一調(diào)控機(jī)制。因此，JUP可以獨(dú)立于Tcf/Lef的方式調(diào)節(jié)基因表達(dá)。

JUP與各種癌細(xì)胞系中的野生型和突變體p53相互作用，調(diào)節(jié)p53的轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)而影響p53靶基因的表達(dá)，這部分解釋了JUP的腫瘤/轉(zhuǎn)移抑制活性[25]。在JUP缺陷細(xì)胞中，p53突變體的表達(dá)增加了β-連環(huán)蛋白的核積累及其轉(zhuǎn)錄活性[26]。而共表達(dá)JUP可促進(jìn)β-連環(huán)蛋白的蛋白酶體降解，進(jìn)而降低其在細(xì)胞核的水平和轉(zhuǎn)錄激活活性。在表達(dá)p53的細(xì)胞中，Wnt/β-連環(huán)蛋白靶標(biāo)、c-MYC和S100A4表達(dá)上調(diào)，而當(dāng)共表達(dá)JUP時(shí)，其水平又被下調(diào)，并且體外實(shí)驗(yàn)顯示其遷移、侵襲的能力顯著減弱。

二、 JUP在泌尿系腫瘤中的作用

JUP表達(dá)的降低與其他細(xì)胞黏附蛋白的表達(dá)缺乏有關(guān)，其會(huì)促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。此外，JUP低表達(dá)與腫瘤分期增加、患者生存狀況差以及膀胱癌、前列腺癌轉(zhuǎn)移的增加也密切相關(guān)[27]。但是，越來(lái)越多的研究表明JUP在不同腫瘤中的表達(dá)水平存在明顯差異，其功能也截然不同。

1.膀胱癌：Baumgart等[28]收集了572例膀胱癌患者的組織標(biāo)本，通過(guò)免疫組化技術(shù)評(píng)估組織中E-鈣粘蛋白、斑珠蛋白、β-連環(huán)蛋白、N-鈣粘蛋白的表達(dá)。結(jié)果顯示，在 15.2% 的淺表型膀胱癌和 57.9% 的浸潤(rùn)性膀胱癌中觀察到 JUP 表達(dá)的缺失或降低。并且淺表性和侵襲性腫瘤組中JUP的細(xì)胞質(zhì)定位存在顯著差異，分別為23.1%和72.1%。JUP表達(dá)水平的降低以及細(xì)胞質(zhì)定位與膀胱癌腫瘤的分級(jí)、分期顯著相關(guān)(P<0.001)。此外，JUP定位也與膀胱癌患者的淋巴結(jié)狀態(tài)相關(guān)(P=0.04)。JUP表達(dá)的減少或喪失(P=0.02)與患者生存顯著相關(guān)。然而Kashibuchi等[29]通過(guò)對(duì)55例接受膀胱根治性切除術(shù)的患者進(jìn)行生存分析發(fā)現(xiàn)，E-鈣粘著蛋白、α-連環(huán)蛋白、β-連環(huán)蛋白和JUP表達(dá)差異與預(yù)后相關(guān)，進(jìn)一步進(jìn)行多因素分析發(fā)現(xiàn)，僅α-連環(huán)蛋白與預(yù)后相關(guān)。兩者研究結(jié)果的不同可能是由于后者所納入的病例數(shù)過(guò)少，因此需要更多高質(zhì)量研究來(lái)證明JUP與膀胱癌分級(jí)分期及預(yù)后之間的聯(lián)系。

2.前列腺癌：Behnsawy 等[30]分析了197名局限性前列腺癌患者組織標(biāo)本中13 種上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化標(biāo)志物的表達(dá)水平，結(jié)果表明JUP與前列腺癌患者的預(yù)后并沒(méi)有顯著聯(lián)系。相反，Shiina等[31]在前列腺腫瘤中觀察到了JUP基因的表達(dá)降低，并且與良性前列腺增生相比，JUP基因啟動(dòng)子的甲基化在局限性前列腺癌中發(fā)生率更高，這表明JUP表達(dá)的缺失是前列腺癌發(fā)生的早期步驟。然而，JUP甲基化與Gleason評(píng)分、pT分期或包膜侵犯無(wú)關(guān)。而Morita等[27]首次提出JUP表達(dá)水平與包膜侵犯有關(guān)，并且可能是前列腺癌潛在的預(yù)后標(biāo)志。最近的研究證實(shí)高JUP表達(dá)與前列腺癌的不良腫瘤分期(P=0.0002)、高Gleason分級(jí)(P<0.0001)和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(P=0.011)相關(guān)，并且高JUP表達(dá)是不良預(yù)后(多變量分析，P=0.0054)和早期生化復(fù)發(fā)(P=0.0003)的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子[32]。JUP與前列腺癌的關(guān)系目前尚不清楚，有限的幾項(xiàng)研究所報(bào)道的結(jié)果也有所矛盾，造成這一情況的原因可能是各項(xiàng)研究所的納入標(biāo)準(zhǔn)不一致或人種差異等導(dǎo)致。

3.腎癌：在腎癌中，JUP水平降低也與轉(zhuǎn)移有關(guān)，且JUP表達(dá)的下調(diào)與腎癌患者的不良預(yù)后相關(guān)[33]。此外，Chen等[33]的研究確定了JUP是一個(gè)新的HIF2α相互作用蛋白，并揭示了JUP募集von Hippel-Lindau(VHL)和組蛋白脫乙?；?/2(HDAC1/2)到HIF2α中，從而調(diào)節(jié)HIF2α的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)錄激活活性。JUP敲低促進(jìn)和過(guò)表達(dá)抑制體外和體內(nèi)腎細(xì)胞癌的致瘤性。重要的是，在臨床腎透明細(xì)胞癌樣本中發(fā)現(xiàn)JUP低表達(dá)，并且與缺氧評(píng)分增加和治療效果差相關(guān)。此外，根據(jù)病理學(xué)分級(jí)(P<0.001)、TNM分期(P<0.001)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移(P=0.041)分組分析發(fā)現(xiàn)，JUP的表達(dá)在不同患者中存在顯著差異[33]。此研究還發(fā)現(xiàn)，與Ⅰ和Ⅱ期組織相比，在Ⅲ和Ⅳ期腎透明細(xì)胞癌中JUP明顯降低。此外，Kaplan-Meier生存分析表明，與高JUP表達(dá)的患者相比，低JUP表達(dá)患者的總生存期、疾病特異性生存期和無(wú)進(jìn)展生存期明顯更短，表明JUP可能是腎透明細(xì)胞癌生存的獨(dú)立預(yù)后因素。Breault等[34]也在腎癌中觀察到了JUP表達(dá)水平的變化，并通過(guò)甲基化特異性PCR和DNA測(cè)序分析啟動(dòng)子甲基化，最終發(fā)現(xiàn)JUP的啟動(dòng)子 CpG 甲基化可以作為生存和疾病進(jìn)展的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。

JUP除在細(xì)胞間黏附方面已有公認(rèn)的作用外，它還在細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)和基因表達(dá)的調(diào)控方面中具有重要的作用。大部分研究JUP信號(hào)傳導(dǎo)功能的證據(jù)表明，JUP在泌尿系腫瘤中被認(rèn)定為一種腫瘤形成/轉(zhuǎn)移抑制蛋白。隨著更多的研究著重于JUP在腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移中的作用， JUP在這些過(guò)程中發(fā)揮的關(guān)鍵作用越加明顯，因此可能是治療癌癥的有效靶標(biāo)。