Kindlin-1的功能及其與腫瘤的相關(guān)性研究進展

樊鴻炎 張文權(quán) 薛迪強 杜宏偉 丁光榮 王鵬斌 李 嬌

Kindlin是含有FERM結(jié)構(gòu)域的蛋白(factor dependent cells paterson,FDCP)，是B4.1超家族的重要成員[1]。迄今為止，Kindlin家族包括3個同源蛋白質(zhì)：Kindlin-1、Kindlin-2和Kindlin-3[2]。Kindlin家族由于具有結(jié)合和激活整合素的能力而引起人們的關(guān)注。它們作為同源蛋白，在結(jié)構(gòu)和序列上具有很強的相似性；其在功能上也具有相似性，Kindlin家族在腫瘤的發(fā)生和進展中均起到促進作用，它們還與一些重要的細胞生理過程有關(guān)，例如能調(diào)控細胞的遷移、增殖和分化[3]。研究Kindlin與腫瘤細胞的關(guān)系，如在遷移和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮的作用等，可以進一步加深對其相關(guān)理論的理解，并有助于相關(guān)疾病的臨床治療。本文將結(jié)合文獻對如何發(fā)現(xiàn)Kindlin-1、其結(jié)構(gòu)、定位、表達、功能和相關(guān)腫瘤的研究做一綜述。

一、Kindlin-1的發(fā)現(xiàn)

Kindler[4]在1954年提出了Kindler綜合征，該綜合征較為罕見，是一種遺傳性大皰性表皮松解癥。Kindler綜合征的特征是反復(fù)出現(xiàn)水泡、色素沉著異常、光敏、皮膚萎縮，重癥患者可導(dǎo)致皮膚癌。通過檢測發(fā)現(xiàn)踝關(guān)節(jié)蛋白(thallin)水平?jīng)]有變化，角化上皮細胞的完整性沒有變化。一些研究表明，有一種特殊蛋白質(zhì)的缺陷導(dǎo)致了Kindler綜合征，Kindlin-1由此得名[4]。

二、Kindlin-1的結(jié)構(gòu)和定位

Kindlin-1(FERMT1)位于染色體20p12.3上。與Kindlin-2和Kindlin-3一樣，其蛋白質(zhì)序列包括可變區(qū)和恒定區(qū)。FERM結(jié)構(gòu)域包含以下幾個子域，即F1、F2、F3，F(xiàn)0亞結(jié)構(gòu)域通常位于核心序列前[5]。作為Kindlin家族成員，Kindlin-1也具備其獨特標志，即插入F2子結(jié)構(gòu)域的同源PH結(jié)構(gòu)域，這使得FERM結(jié)構(gòu)域保持完整，并可能增加了一個功能性PH結(jié)構(gòu)域[6]。

Kloeker等[6]研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)3亞結(jié)構(gòu)域內(nèi)的磷酸化酪氨酸結(jié)合槽(phosphotyrosine-binding domain，PTB)是主要的整合素結(jié)合位點，在Kindlin-1的F3亞結(jié)構(gòu)域內(nèi)，相應(yīng)的氨基酸是相似或相同的[6]。Kindlin-1與β-整合素細胞質(zhì)尾部結(jié)合，對其功能進行調(diào)節(jié)[7～9]。Kindlin-1結(jié)構(gòu)域位于C端，不同于Talin的FERM結(jié)構(gòu)域位于N端，這是它的另一個特點[7, 10]。

免疫標記顯示，Kindlin-1在基膜附近的真皮表皮交界處(dermoepidermal junction，DEJ)有明顯的定位，在基底角質(zhì)形成細胞的質(zhì)膜表面也有一些額外但是較弱的反應(yīng)[11～13]。Kindlin-1的缺失會導(dǎo)致細胞的黏附、擴散、增殖和遷移減弱，因此Kindlin-1能夠維持上皮完整性。

Kindlin-1主要表達在角化細胞和腸上皮細胞等上皮細胞中，所以它的缺乏會導(dǎo)致皮膚和腸道疾病[11, 13～15]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，Kindlin-1在正常骨組織的骨髓腔內(nèi)表達，它有可能成為骨關(guān)節(jié)疾病中異常新生血管的一個標志物[16]。

三、Kindlin-1的功能

1.Kindlin-1可激活整合素：整合素是一種細胞表面受體，位于細胞表面，它是一種由α和β兩個亞基以共價鍵結(jié)合的異二聚體[17]。整合素的功能是通過胞內(nèi)蛋白和胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的相互作用來完成的。作為支架蛋白，Kindlin-1的主要任務(wù)是激活整合素。Kindlin和Talin均須參與整合素的活化過程，它們結(jié)合至β亞基的胞質(zhì)尾部，此時這兩個亞基的胞外結(jié)構(gòu)域的構(gòu)象發(fā)生改變，這樣就激活了整合素[18,19]。整合素連接激酶起到支架作用，通過兩種途徑，即其他蛋白質(zhì)相互作用、直接與整合素β1亞基的胞內(nèi)段作用，從而參與整合素內(nèi)外雙向的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，進而調(diào)節(jié)細胞的分化、黏附、增殖、存活、遷移和其他生理過程[20]。Kindlin-1還可結(jié)合整合素，引起肌動蛋白絲重組，加強細胞外基質(zhì)與細胞的黏附[21,22]。近年來研究顯示，Kindlin-1通過普列克底物蛋白(pleckstrin)同源性和F0結(jié)構(gòu)域結(jié)合樁蛋白(paxillin)激活Rac1，誘導(dǎo)Rac1介導(dǎo)的膜突出[19]。

2.現(xiàn)在已知Kindlin-1基因突變會引起常染色體隱性遺傳水皰皮膚病，這是Kindler綜合征的病因。在敲除Kindlin-1基因的小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，可出現(xiàn)圍產(chǎn)期的致死性潰瘍性結(jié)腸炎，偶而可見皮膚萎縮，但未見大皰，并且會出現(xiàn)細胞增殖減弱、細胞黏附受損，也許是Kindlin-1參與整合素的激活，所以在敲除Kindlin-1基因之后，影響了正常整合素的活化進程，從而影響上皮細胞黏附性[14,23]。有研究顯示，無Kindlin-1的情況下，上皮細胞黏附能力的缺陷影響著牙周疾病的表型[20]。

四、Kindlin-1與腫瘤的關(guān)系

目前發(fā)現(xiàn)，Kindlin-1在多種腫瘤中表達高低不同。部分研究發(fā)現(xiàn)，在胰腺癌組織中，Kindlin-1明顯高表達。當敲低Kindlin-1后，增殖能力未受影響，但是腫瘤細胞的遷移和侵襲能力均明顯下降，故而提示，Kindlin-1是通過增強細胞遷移和侵襲能力來參與胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展過程[24]。

研究表明，在肺癌中Kindlin-1表達水平升高，并且與肺腺癌患者的無轉(zhuǎn)移生存率密切相關(guān)[25]。在肺癌中，Kindlin-1的表達高低和肺鱗癌的分化程度有關(guān)，所以是否可以將Kindlin-1的表達水平看作是肺癌分化程度的一個潛在標志物，從而判斷肺癌的預(yù)后[26]？

有研究發(fā)現(xiàn)，Kindlin-1在乳腺癌中也存在高表達，但是其與腫瘤大小無關(guān)。Landemaine等[27]研究發(fā)現(xiàn)，Kindlin-1和乳腺癌肺轉(zhuǎn)移之間關(guān)系密切，Kindlin-1的過表達促使了上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，同時激活了轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor beta, TGF-β)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，激活細胞侵襲和增殖能力，Kindlin-1的表達量在乳腺癌肺轉(zhuǎn)移標本中增高達7.9倍[28]。因此可以認為，Kindlin-1是乳腺癌肺轉(zhuǎn)移的一個預(yù)測指標，它促進了乳腺癌的肺轉(zhuǎn)移。由此提示，Kindlin-1有可能是乳腺癌轉(zhuǎn)移和阻斷上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化的一個有效靶點[28,29]。

在食管癌的研究中發(fā)現(xiàn)，Kindlin-1在早期食管癌和高分化食管癌中表達升高，這不同于Kindlin-1在其他腫瘤中的表達特點，Kindlin-1也許在食管癌中起到抑制作用，這也提示了在不同的腫瘤中，Kindlin-1可能發(fā)揮不同的作用[28,30,31]。

國內(nèi)有研究顯示，Kindlin-1的表達與肝癌的直徑、是否有轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，考慮其機制可能與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化、TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活有關(guān)，進而導(dǎo)致上皮細胞極性出現(xiàn)明顯變化甚至喪失，減弱了細胞間的連接，最終使得肝癌細胞更加容易侵襲、轉(zhuǎn)移[32]。

目前研究發(fā)現(xiàn)，Kindlin-1還參與皮膚黑素瘤、結(jié)腸癌等多種腫瘤的發(fā)生、進展、侵襲[11，30]。在皮膚癌Kindlin-1的表達缺失，可能通過誘導(dǎo)αvβ6-integrin介導(dǎo)的TGF-β釋放和Wnt配體表達，促進腫瘤的形成。隨著研究的進一步深入，可能會有新的發(fā)現(xiàn)[33]。

五、Kindlin-1與信號通路的關(guān)系

Wnt/β-catenin信號通路在調(diào)節(jié)細胞增殖、分化和血管生成等多種功能方面具有重要作用，在癌癥的發(fā)生、進展中也發(fā)揮著重要的作用[34]。許多研究發(fā)現(xiàn)，Kindlin家族可以通過調(diào)控Wnt/β-catenin信號通路，影響多種腫瘤的增殖、遷移、侵襲，所以在這些腫瘤中異常表達[35]。在對敲除Kindlin-1基因的小鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，通過Wnt/β-catenin信號通路的激活，增加了皮膚腫瘤的易感性[36]。

Rognoni等[36]研究顯示，Kindlin-1通過調(diào)控Wnt信號通路的受體和配體來抑制Wnt/β-catenin信號通路。該研究組證實了3例Kindler綜合征患者皮膚Kindlin-1基因表達下調(diào)，而Wnt信號通路配體Wnt5表達上調(diào)；同時，在Kindlin-1敲除小鼠中證實配體Wnt5、Wnt1、Wnt2b、Wnt3a、Wnt9b、Wnt6、Wnt2以及受體Fzd4、Fzd5在mRNA水平上顯著上調(diào)，而Wnt4、Wnt7a、Wnt9a、Wnt10a則顯著下調(diào)。

Kindlin家族成員們通過改變自身表達量來影響Wnt/β-catenin信號通路，同時與β-catenin、Wnt、TCF4具有功能協(xié)同性及拮抗性[34～36]。當細胞在氧化應(yīng)激過程中引起DNA損傷的時候，EKR信號通路的激活能夠保護細胞，而該通路的激活依賴于Kindlin-1，同時也依賴于Kindlin-1結(jié)合整合素的能力[19]。Kindlin-1還可以激活TGF-β信號通路、表皮生長因子受體信號通路等。

六、展 望

從Kindlin-1被了解、認識，到它與疾病的聯(lián)系，再到近年來研究的其與腫瘤生長、轉(zhuǎn)移、侵襲等多方面的關(guān)系，經(jīng)歷了大半個世紀。在此基礎(chǔ)上，仍有很多的研究空間，隨著進一步的研究和探索，一旦揭示Kindlin-1與腫瘤相關(guān)的奧秘，既能對Kindlin-1有更為全面而深入的認識，又有可能給臨床帶來新的診治思路。同時也存在一些疑問：①在不同的研究中，Kindlin-1調(diào)控Wnt/β-catenin信號通路到底是否通過整合素介導(dǎo)來發(fā)揮作用仍存在爭議；②Kindlin-1在整合素的活化和雙向信號的傳遞過程中，它怎樣參與其中，其作用機制尚不明確；③Kindlin-1在多種腫瘤中異常表達，但它是怎樣參與腫瘤分化、增殖、浸潤、轉(zhuǎn)移的具體機制不詳。因此，Kindlin-1、Wnt/β-catenin信號通路、整合素三者間的相互作用以及作用機制仍不明確，有待于進一步研究。