SYT13在癌癥中的研究進(jìn)展

張一丹 鐘銳 孫振軒 王騰 綜述 劉金濤 審校

根據(jù)2020年國際癌癥機構(gòu)統(tǒng)計顯示[1],2020年約有1 930萬癌癥新發(fā)病例,1 000萬癌癥死亡病例,嚴(yán)重危害患者身體健康。雖然目前對癌癥已有多種治療方法,例如手術(shù)、放療、化療、中醫(yī)藥治療、生物治療和靶向治療等,但存在不良反應(yīng)大、手術(shù)以及放化療對正常細(xì)胞損傷較大、耐藥、治療效果不顯著等問題。因此尋找新的治療策略來提高臨床患者的生存率刻不容緩。突觸結(jié)合蛋白(Synaptotagmins,SYTs)目前已鑒定出有17種亞型,已有研究證實SYT13在多種癌癥中異常表達(dá),有望成為癌癥治療的新靶點。因此,本文就近年來SYT13在腫瘤中的表達(dá)及功能進(jìn)行綜述,以期為SYT13的臨床轉(zhuǎn)化研究奠定理論基礎(chǔ)。

1 SYTs概述

SYTs是膜相關(guān)突觸囊泡運輸?shù)鞍准易?是囊泡膜融合的鈣離子感受器蛋白,由N端在囊泡內(nèi)腔的糖基化區(qū)、具有多個蛋白激酶磷酸化位點的連接區(qū)段、C2結(jié)構(gòu)域和保守的C端組成[2]。SYTs能夠與蛋白核心復(fù)合體和突觸結(jié)合蛋白形成的復(fù)合體SNARE相互作用,在囊泡運輸和胞外排泄中作為鈣離子傳感器,在神經(jīng)元、內(nèi)分泌細(xì)胞以及其他細(xì)胞的分泌活動中起關(guān)鍵調(diào)控作用[3-4]。SYTs除了調(diào)控囊泡和其他分泌顆粒的膜融合外,還參與調(diào)控囊泡激活以及細(xì)胞胞吞活動、基因敲除和點突變等,影響囊泡激活反應(yīng)的速度[5]。

2 SYT13功能

SYT13位于人染色體11p11.2區(qū)域,編碼分子量為47 kDa的跨膜蛋白,在心臟、肺、睪丸、腦、腎、脾和胰腺等器官中均有表達(dá),其中在腦組織中表達(dá)含量最高。SYT13是一種非典型的突觸結(jié)合蛋白,以不依賴于鈣離子的方式與細(xì)胞膜結(jié)合,具有運輸生物分子的功能[6]。Nizzardo等[7]運用SYT13基因治療以保護運動神經(jīng)元和延緩肌肉失神經(jīng),使肌萎縮側(cè)索硬化癥小鼠的壽命延長14%,脊髓性肌萎縮小鼠的壽命延長50%,該結(jié)果提示SYT13對運動神經(jīng)元疾病具有保護作用。此外有研究提示[8],人胰島轉(zhuǎn)錄因子PDX1的表達(dá)與SYT13呈正相關(guān),下調(diào)SYT13可減少葡萄糖和K+誘導(dǎo)的胰島素分泌,上述結(jié)果提示SYT13參與胰島素的調(diào)節(jié)。Han等[9]發(fā)現(xiàn)成年小鼠在經(jīng)歷例如電擊實驗等情景恐懼實驗后,腦組織中SYT13 mRNA顯著上升,該結(jié)果提示SYT13可能參與恐懼記憶的過程。

3 SYT13在癌癥中的研究

3.1 SYT13與胃癌

國際癌癥研究機構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2020年胃癌新發(fā)病例為108.9萬,死亡病例為76.8萬[1],其中,胃癌腹膜轉(zhuǎn)移(Gastric cancer peritoneal dissemination,GCPD)是胃癌最常見的轉(zhuǎn)移形式,也是導(dǎo)致患者死亡的主要原因之一。Nakanishi等[10]對187例胃癌患者和30例非惡性疾病患者在開腹手術(shù)中獲得的腹膜灌洗液樣品進(jìn)行檢測分析,發(fā)現(xiàn)SYT13在胃癌患者的腹膜灌洗液中高表達(dá),結(jié)合臨床病理資料結(jié)果,SYT13高表達(dá)與腫瘤大小、臨床分期、淋巴轉(zhuǎn)移、腹腔灌洗陽性和血清CA199水平升高相關(guān)。SYT13高表達(dá)患者的5年總生存率和3年腹膜無復(fù)發(fā)生存率均明顯低于低表達(dá)患者(58.3%vs.82.8%,P=0.001;69.5%vs.95.5%,P<0.05),說明SYT13可能是預(yù)測胃癌腹膜復(fù)發(fā)及影響預(yù)后的獨立危險因素。Kanda等[11]進(jìn)一步證實了上述觀點,采用PCR法檢測不同的胃癌細(xì)胞及非致瘤細(xì)胞(FHs74細(xì)胞)的mRNA水平,結(jié)果提示在未分化胃癌細(xì)胞系(MKN45細(xì)胞)中SYT13的表達(dá)含量最高。敲除SYT13的MKN45細(xì)胞的遷移及侵襲能力顯著降低。將MKN45細(xì)胞植入小鼠的腹腔,構(gòu)建小鼠異種移植模型,在腹腔注射SYT13特異性小干擾RNA可顯著抑制腹膜結(jié)節(jié)的生長和延緩小鼠的生存期。此外在Ⅱ～Ⅲ期胃癌患者中,有腹膜復(fù)發(fā)患者的SYT13 mRNA表達(dá)顯著高于無腹膜復(fù)發(fā)的患者。多因素分析顯示胃癌組織中SYT13 mRNA高表達(dá)是Ⅱ～Ⅲ期胃癌患者腹膜無復(fù)發(fā)生存期的獨立預(yù)后因素(HR=3.09,95%CI:1.09～9.53,P=0.034)。張雨生等[12]發(fā)現(xiàn)SYT13是miR-138的靶基因,在胃癌細(xì)胞系SGC7901中過表達(dá)miR-138,可使SYT13 mRNA及蛋白水平降低,而給予miR-138抑制劑,則SYT13表達(dá)升高,表明miR-138對SYT13的表達(dá)呈負(fù)調(diào)控作用,通過體外實驗發(fā)現(xiàn)SYT13過表達(dá)可逆轉(zhuǎn)miR-138對胃癌細(xì)胞遷移和侵襲的抑制作用。在機制方面,有研究提示敲除SYT13的胃癌細(xì)胞p-FAK、p-Akt,p-CDK2的蛋白表達(dá)水平明顯降低,因此推測SYT13可能通過抑制CDK2的磷酸化使癌細(xì)胞阻滯于G2期從而抑制胃癌細(xì)胞增殖,SYT13在胃癌中的作用機制可能與FAK/Akt信號通路有關(guān)[13]。

3.2 SYT13與結(jié)直腸癌

結(jié)直腸癌是最常見的胃腸道惡性腫瘤之一。有研究應(yīng)用微陣列技術(shù)篩選左右側(cè)結(jié)腸癌差異表達(dá)基因,結(jié)果提示與右側(cè)結(jié)腸癌相比,SYT13在左側(cè)結(jié)腸癌中表達(dá)下調(diào)。SYT13可能參與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展[14]。Li等[15]首先利用免疫組織化學(xué)染色法檢測在結(jié)直腸癌組織及癌旁組織中SYT13的表達(dá)量。結(jié)果顯示,結(jié)直腸癌組織中SYT13表達(dá)量明顯高于癌旁組織中表達(dá)量,SYT13高表達(dá)的百分比在結(jié)直腸癌組織中為80%,在癌旁組織中為48%(P<0.001)。運用qPCR及Western blot發(fā)現(xiàn)SYT13在結(jié)腸癌細(xì)胞(RKO和HcT116)中高表達(dá),沉默SYT13基因表達(dá)可抑制癌細(xì)胞的增殖,阻滯癌細(xì)胞于G2期,細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白Bad、p53表達(dá)上調(diào),Bcl-2、Survivin表達(dá)下調(diào),表明沉默SYT13促進(jìn)細(xì)胞凋亡。同時N-cadherin,vimentin和Snail蛋白表達(dá)下調(diào),提示沉默SYT13可能通過抑制上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)使癌細(xì)胞侵襲及遷移能力下降。SYT13的敲低也顯著抑制了小鼠的異種移植腫瘤的生長。上述結(jié)果表明SYT13在結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了重要作用,但是否可以成為結(jié)直腸癌預(yù)后生物標(biāo)志物及治療靶點還需要進(jìn)一步研究。

3.3 SYT13與乳腺癌

2020年國際癌癥研究機構(gòu)公布的數(shù)據(jù)顯示,乳腺癌新發(fā)病例數(shù)約為226萬例,成為女性最常見的癌癥。Zhang等[16]通過TCGA、GTEx和GEO數(shù)據(jù)庫分析,發(fā)現(xiàn)SYT13在乳腺癌四種亞型(BRCA-LumA/LumB/HER2/Basal)中均高表達(dá),且Kaplan-Meier生存分析顯示SYT13表達(dá)量與乳腺癌患者預(yù)后呈負(fù)相關(guān)。運用qRT-PCR和Western blot分別檢測乳腺癌組織、癌旁組織、乳腺癌細(xì)胞系及正常乳腺細(xì)胞系中SYT13的表達(dá)量。結(jié)果顯示SYT13在乳腺癌組織及乳腺癌細(xì)胞系中高表達(dá),該結(jié)果與生物信息學(xué)分析結(jié)果一致。細(xì)胞體外實驗表明沉默SYT13可抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲及遷移,促進(jìn)細(xì)胞凋亡。過表達(dá)SYT13則得到相反的實驗結(jié)果。正反兩方面驗證了SYT13的促癌作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)沉默SYT13可以顯著抑制FAK、Akt磷酸化水平,相反過表達(dá)SYT13可以促進(jìn)FAK、Akt磷酸化,此外在過表達(dá)SYT13的細(xì)胞中加入FAK及Akt抑制劑可逆轉(zhuǎn)SYT13上調(diào)誘導(dǎo)的促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞增殖、侵襲及遷移作用。上述結(jié)果提示SYT13可能通過FAK/Akt信號通路影響乳腺癌細(xì)胞生物學(xué)行為。Ichikawa等[17]也檢測了乳腺癌細(xì)胞系及正常乳腺細(xì)胞系SYT13 mRNA及蛋白表達(dá)量,得到了一致的實驗結(jié)果,證明SYT13在乳腺癌中高表達(dá)。在評估臨床乳腺癌標(biāo)本中SYT13表達(dá)水平與患者臨床病理因素的相關(guān)性中發(fā)現(xiàn),與激素受體陰性的乳腺癌組織相比,SYT13在激素受體陽性的乳腺癌組織中表達(dá)水平較高(P=0.009)。利用TCGA的數(shù)據(jù)分析也驗證了上述結(jié)果。研究者進(jìn)一步探究SYT13與癌癥相關(guān)基因表達(dá)水平之間的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)MDM2、Akt1、Bcl2、ESR1和CDK4與SYT13表達(dá)呈正相關(guān),上述基因有利于揭示SYT13在乳腺癌中的作用機制的全貌。

3.4 SYT13與肺腺癌

肺腺癌是主要起源于支氣管黏膜或肺泡上皮的肺原發(fā)性上皮性腫瘤。近年來,肺腺癌的發(fā)病率不斷增高,已成為世界范圍內(nèi)常見的肺癌類型[18]。Niu等[19]發(fā)現(xiàn)SYT13高表達(dá)的患者預(yù)后較差,且SYT13表達(dá)與肺腺癌中程序性死亡受體-1(PD-1)呈負(fù)相關(guān),這些結(jié)果表明SYT13是肺腺癌的預(yù)后指標(biāo)和具備潛力的免疫調(diào)節(jié)因子。Zhang等[20]通過TCGA數(shù)據(jù)庫下載了484例肺腺癌組織樣本的三級RNA-seq數(shù)據(jù),分析得出一致的結(jié)果,SYT13的表達(dá)量與肺腺癌患者的總生存期(OS)呈負(fù)相關(guān),SYT13低表達(dá)患者的預(yù)后明顯優(yōu)于SYT13高表達(dá)患者(P=0.034);細(xì)胞體外實驗表明,敲除SYT13基因的肺腺癌細(xì)胞(A549和H1299)增殖能力減弱,細(xì)胞周期阻滯于G2期,侵襲和轉(zhuǎn)移能力降低,凋亡增強。這些結(jié)果表明SYT13在肺腺癌的發(fā)生發(fā)展中起促癌作用,但SYT13在肺腺癌中的作用機制仍然未知,需進(jìn)一步探索。

3.5 SYT13與肝癌

肝癌是世界范圍內(nèi)公認(rèn)死亡率較高的腫瘤之一,其中肝細(xì)胞癌約占原發(fā)性肝癌的90%[21]。Jahn等[22]通過分析大鼠肝腫瘤細(xì)胞的微細(xì)胞雜交模型,確定人11號染色體上具有一個肝腫瘤抑制基因,而SYT13是最可能的候選者。將SYT13導(dǎo)入GN6TF大鼠肝腫瘤細(xì)胞系,以探究SYT13在肝癌中的作用。結(jié)果顯示具有SYT13基因的大鼠致瘤性顯著降低。此外,在正常肝上皮細(xì)胞中觀察到的接觸抑制、上皮樣形態(tài)的恢復(fù)伴隨著SYT13蛋白二聚體的異位表達(dá),提示SYT13可能介導(dǎo)與腫瘤抑制相協(xié)調(diào)的上皮分化。相應(yīng)地,在SYT13-二聚體陽性細(xì)胞系中,E-鈣粘蛋白(CDH1)mRNA的表達(dá)增加了100倍,CDH1轉(zhuǎn)錄抑制因子Snail的表達(dá)比親代腫瘤細(xì)胞減少了3倍。Wt1 mRNA的含量與SYT13的表達(dá)量呈正相關(guān),這些研究表明SYT13可能通過調(diào)節(jié)Wt1參與EMT發(fā)揮抑癌作用。另有研究也得出相同結(jié)論,即SYT13通過抑制Wt1從而抑制肝腫瘤細(xì)胞的致瘤性[23]。SYT13在多數(shù)癌癥中發(fā)揮促癌作用,而在肝癌中則為抑癌基因,這一現(xiàn)象值得深入研究。

3.6 SYT13與宮頸癌

基于TCGA數(shù)據(jù)庫的分析顯示SYT13在宮頸癌細(xì)胞中高表達(dá),宮頸癌中SYT13表達(dá)量與患者OS呈負(fù)相關(guān);通過體外實驗在mRNA水平上驗證了SYT13在宮頸癌組織及細(xì)胞中高表達(dá)。該研究還發(fā)現(xiàn)SYT13與內(nèi)皮細(xì)胞特異性分子1(EMS1)呈正相關(guān)(r=0.288,P<0.001),SYT13可能是EMS1的靶基因。過表達(dá)EMS1的宮頸癌細(xì)胞中PI3K、Akt、N-cadheirn,vimentin和Slug在mRNA水平顯著上升,p-Akt、p-S6、p-4EBP1、N-cadheirn和vimentin在蛋白質(zhì)水平顯著上升,E-cadheirn在mRNA及蛋白質(zhì)水平均顯著下降,沉默EMS1的癌細(xì)胞結(jié)果則相反。上述結(jié)果提示EMS1對宮頸癌細(xì)胞中PI3K-Akt-mTOR的激活和EMT起重要作用,而沉默SYT13可有效抑制EMS1通過上述通路促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞的侵襲及遷移[24]。

4 小結(jié)與展望

SYT13是一種非典型的SYTs,以不依賴于鈣離子的方式與細(xì)胞膜結(jié)合,在神經(jīng)元和內(nèi)分泌調(diào)控過程中發(fā)揮重要作用。許多文獻(xiàn)指出SYT13與癌癥的預(yù)后密切相關(guān),其表達(dá)水平可作為影響預(yù)后的因素。雖然對SYT13在癌癥中的表達(dá)和功能已有很多研究,但是關(guān)于其調(diào)控癌癥發(fā)生發(fā)展的分子機制方面的研究較少。因此,在未來的工作中應(yīng)該重點關(guān)注對SYT13分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)方面的研究,這不僅有助于更加深刻地了解SYT13的作用機制,而且對于SYT13的臨床轉(zhuǎn)化和新型抗癌藥物的開發(fā)具有重要意義。