TMEM 家族在乳腺癌中的研究進(jìn)展

裴 琴，葉 婷

西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)部，四川瀘州 646000

乳腺癌發(fā)病率高居女性惡性腫瘤首位[1]，具體病因尚不明確，存在遺傳風(fēng)險(xiǎn)[2]。目前主要篩查手段是乳腺體格檢查和超聲檢查[3]，但我國(guó)女性乳腺癌篩查參與率及早期發(fā)現(xiàn)率均較低[4]。隨著治療方法的迅速發(fā)展，乳腺癌預(yù)后得到較大改善[5]。然而，遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移或復(fù)發(fā)仍是大多數(shù)晚期乳腺癌患者死亡的主要原因[6]。因此，迫切需要有效的措施來(lái)預(yù)防和診治乳腺癌的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)[7]。

膜蛋白是一種獨(dú)特的蛋白結(jié)構(gòu)，在細(xì)胞粘接、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和介導(dǎo)酶活性中起著重要作用，由于具有多種功能，膜蛋白被認(rèn)為是理想的腫瘤靶標(biāo)[8]。但跨膜蛋白(transmembrane protein，TMEM)家族作為新的膜蛋白家族，其序列功能仍未知[9]。TMEM 家族蛋白的研究目前停留在初級(jí)階段，大多集中于皮膚[10]、自噬體[11]和平滑肌細(xì)胞[12]等非腫瘤疾病中。近來(lái)有少量研究報(bào)道TMEM 蛋白可發(fā)揮促癌和(或)抑癌的雙重作用[13]，參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展，并可作為腫瘤治療的潛在靶點(diǎn)和預(yù)后標(biāo)志物[14]。然而，TMEM 家族成員在乳腺癌中的表達(dá)情況和分子功能尚未闡明，本文歸納總結(jié)了TMEM 家族蛋白在乳腺癌中的表達(dá)情況、分子機(jī)制、臨床意義及預(yù)后價(jià)值，以期為乳腺癌的靶向治療和機(jī)制研究提供理論依據(jù)。

1 TMEM 家族的結(jié)構(gòu)和功能

1.1 TMEM 家族的結(jié)構(gòu) TMEM 是一種蛋白質(zhì)，永久錨定在脂質(zhì)雙層上并跨越整個(gè)寬度?？缒ぜ易宓鞍字饕挥谫|(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、高爾基體、溶酶體和其他膜細(xì)胞器，至少有一個(gè)或多個(gè)疏水的跨膜區(qū)插入到脂質(zhì)雙層中。TMEM 根據(jù)結(jié)構(gòu)有兩種分類：第一類是根據(jù)跨膜區(qū)折疊方式分為α-螺旋蛋白和β-桶蛋白，其中α-螺旋跨膜蛋白是生物體中最多的類型；第二類是根據(jù)它們的空間構(gòu)象分為N-和C-末端結(jié)構(gòu)域的跨膜蛋白[15](表1)。

表1 TMEM 家族蛋白分類及功能Tab.1 Classification and function of TMEM protein family

1.2 TMEM 家族的功能 TMEM 蛋白廣泛參與基本生物學(xué)功能(圖1)，包括物質(zhì)運(yùn)輸、信號(hào)傳導(dǎo)以及作為膜的基本成分。TMEM 家族中的蛋白成員參與調(diào)控的生物學(xué)過(guò)程包括表皮角質(zhì)化、自噬、平滑肌收縮、蛋白質(zhì)糖基化、炎癥反應(yīng)和耐藥性等[13]。如TMEM45A 在人的多種正常組織中均有表達(dá)，尤其在表皮角質(zhì)形成細(xì)胞中高度表達(dá)，研究證實(shí)TMEM45A 的表達(dá)隨分化上調(diào)，導(dǎo)致角化病的發(fā)生[16]。TMEM41B 作為一種新的自噬調(diào)節(jié)因子，沉默TMEM41B 表達(dá)可導(dǎo)致自噬小體的生物發(fā)生停滯，TMEM41B 敲除細(xì)胞還表現(xiàn)出脂滴顯著增大以及脂肪酸動(dòng)員和β-氧化減少[17]?？缒さ鞍譚MEM16A 通道是類似于天然細(xì)胞中經(jīng)典的Ca2+-激活的Cl-電流通道的電生理特性的膜蛋白，在腦動(dòng)脈的平滑肌細(xì)胞中高表達(dá)并產(chǎn)生質(zhì)膜Ca2+-激活的Cl-電流促進(jìn)平滑肌收縮[18]。TMEM165 在進(jìn)化過(guò)程中高度保守，但其生物學(xué)功能仍存在爭(zhēng)議，TMEM165 缺乏將擾亂高爾基體錳(Mn2+)的動(dòng)態(tài)平衡，導(dǎo)致高爾基體糖基化缺陷和低糖基化[19]。另有研究報(bào)道，經(jīng)孕酮處理后，TMEM97 及膽固醇生物合成基因在正常卵巢表面上皮細(xì)胞中協(xié)同上調(diào)，參與調(diào)控膽固醇的合成和運(yùn)輸[20]等。

圖1 TMEM 蛋白家族的結(jié)構(gòu)及基本功能Fig.1 Structure and basic function of TMEM protein family

1.3 TMEM 家族在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用 TMEM 家族蛋白也參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。TMEM 蛋白作為腫瘤抑制因子抑制腫瘤的增殖、侵襲及遷移。研究表明TMEM176A 在人結(jié)直腸癌、肝癌、食管癌和肺癌中頻繁甲基化，其表達(dá)與啟動(dòng)子區(qū)域甲基化水平呈負(fù)相關(guān)，抑制腫瘤的增殖[21]。TMEM25 高甲基化可抑制結(jié)直腸癌的侵襲遷移[22]。TMEM7 在肝癌中缺失，上調(diào)其表達(dá)可抑制腫瘤的增殖[23]。

TMEM 蛋白還可以作為腫瘤的預(yù)后標(biāo)志物。報(bào)道證實(shí)TMEM48 在非小細(xì)胞肺癌中高表達(dá)，與腫瘤分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和腫瘤大小呈正相關(guān)，與生存時(shí)間呈負(fù)相關(guān)[24]。TMEM207、TMEM213、TMEM116 等可作為癌癥的預(yù)后生物標(biāo)志物[25]。在口腔鱗狀細(xì)胞癌中，TMEM207 表達(dá)與淋巴轉(zhuǎn)移密切相關(guān)(P＜0.001)，與患者不良結(jié)局顯著相關(guān)(P＜0.001)[26]。TMEM213 高表達(dá)的肺癌患者中，紫杉醇-卡鉑的輔助治療效果良好，總生存期(overall survival，OS)顯著延長(zhǎng)(P=0.014，P=0.027，P＜0.001)，提示TMEM213 是改善肺癌患者OS 的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子(P=0.020)[27]。TMEM116 與人的B2-腎上腺素能G 蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)和人的A2A 腺苷受體顯示出三級(jí)結(jié)構(gòu)的相似性，與腫瘤的侵襲性和逃避免疫系統(tǒng)有關(guān)，其表達(dá)增加2倍與疾病相關(guān)死亡率風(fēng)險(xiǎn)降低相關(guān)(OR=0.554)[25]。另外，有研究指出TMEM45A 的高表達(dá)與低氧條件下的乳腺癌細(xì)胞和肝癌細(xì)胞中的化學(xué)耐藥性呈正相關(guān)[28]。但TMEM 家族在乳腺癌中的表達(dá)及作用尚需進(jìn)一步總結(jié)。

2 TMEM 家族在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用

2.1 部分TMEM 蛋白抑制乳腺癌的發(fā)生發(fā)展 研究表明TMEM26 對(duì)整合素β1 的表達(dá)呈負(fù)調(diào)節(jié)，通過(guò)阻礙內(nèi)分泌抵抗抑制乳腺癌細(xì)胞成球能力[29]。TMEM45A 通過(guò)介導(dǎo)細(xì)胞黏附和信號(hào)傳導(dǎo)抑制浸潤(rùn)性乳腺癌進(jìn)展[30]。Qu 等[31]提出TMEM97在乳腺癌組織和細(xì)胞系顯著上調(diào)，敲低TMEM97可抑制Wnt/β-catein 和PI3K/AKT 信號(hào)通路，從而抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖和侵襲，并誘導(dǎo)其凋亡[32]。此外，TMEM100 在三陰性乳腺癌組織中低表達(dá)[33]，但過(guò)表達(dá)TMEM100 可抑制三陰性乳腺癌TNBC 細(xì)胞的增殖、侵襲、遷移和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)進(jìn)程，同時(shí)可抑制乳腺癌轉(zhuǎn)移[34]。另外，TMEM196 通過(guò)調(diào)節(jié)β-catenin/MMP7 信號(hào)通路抑制乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲[35]。

2.2 部分TMEM 蛋白促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生發(fā)展 TMEM9 在三陰乳腺癌組織中的表達(dá)顯著高于其他亞型乳腺癌細(xì)胞和正常乳腺癌上皮細(xì)胞，通過(guò)影響Wnt/β-catenin 信號(hào)通路促進(jìn)下游基因c-Jun、Cyclin D1 的表達(dá)，從而促進(jìn)三陰乳腺癌的侵襲轉(zhuǎn)移[36]。TMEM16 家族作為鈣激活氯通道可促進(jìn)乳腺癌的侵襲遷移[37]。其中TMEM16A 可能是通過(guò)EGFR/STAT3/ROCK1 信號(hào)通路提高TMEM16A 鈣激活氯通道的通道活性及染色體11q13 區(qū)擴(kuò)增來(lái)實(shí)現(xiàn)的，且研究表明大于78%的乳腺癌患者均存在TMEM16A 的過(guò)表達(dá)，其中約15%的乳腺癌患者伴有11q13 擴(kuò)增[38]。而TMEM16F 在乳腺癌細(xì)胞Luminal 型中高表達(dá)[39]，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激中的PERK蛋白介導(dǎo)TMEM16F 促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞MCF-7 和T47D 增殖和遷移，并且促增殖作用依賴于Ca2+[40]。TMEM17 在浸潤(rùn)性三陰性乳腺癌細(xì)胞的胞質(zhì)中高表達(dá)，可通過(guò)AKT/GSK3β 上調(diào)β-catenin、c-myc、cyclin D1、snail 及下調(diào)E-cadherin 促進(jìn)三陰性乳腺癌TNBC 細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力[41]。TMEM88 在三陰性乳腺癌組織中高表達(dá)[42]，同時(shí)在乳腺癌細(xì)胞中與散亂蛋白(dishevelled protein，DVL)相互作用，導(dǎo)致Snail 的表達(dá)增加，occludin和Zo-1 的表達(dá)降低，促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的侵襲[43]。TMEM158 在乳腺癌中高表達(dá)，可通過(guò)調(diào)控EMT介導(dǎo)細(xì)胞的遷移和侵襲能力[44]。沉默TMEM158可導(dǎo)致E-Cadherin 的mRNA 及蛋白表達(dá)水平升高，Vimentin、N-Cadherin、Snail 的mRNA 和蛋白水平均顯著降低，抑制乳腺癌的侵襲遷移[45]。且TEME158 在乳腺癌ER 陰性亞型組織的表達(dá)率顯著高于ER 陽(yáng)性組織，并通過(guò)促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的遷移侵襲參與乳腺癌的發(fā)生發(fā)展[46]。

3 TMEM 家族在乳腺癌治療中的應(yīng)用前景

乳腺癌是一種異質(zhì)性疾病，在約 75%的早期非轉(zhuǎn)移性病例患者中可治愈[47]。因此，尋找乳腺癌治療新策略的候選靶標(biāo)是目前亟待解決的難題。研究指出，TMEM 家族蛋白也可能作為乳腺癌治療新策略的候選靶標(biāo)。如4-羥基他莫昔芬(4-OHT)直接抑制TMEM16A 氯電流，靶向TMEM16A抑制乳腺癌細(xì)胞增殖；乳腺癌他莫昔芬耐藥細(xì)胞中，TMEM16A 表達(dá)會(huì)顯著下調(diào)，自噬通路顯著激活，而恢復(fù)耐藥細(xì)胞TMEM16A 的表達(dá)后自噬也會(huì)相應(yīng)抑制，對(duì)4-OHT 的敏感性也恢復(fù)[48]；表明TMEM16A 可以靶向治療乳腺癌或輔助對(duì)抗耐藥。TMEM25 在對(duì)紫杉醇耐藥的人乳腺癌細(xì)胞株中表達(dá)異常上調(diào)，通過(guò)敲低TMEM25 可以下調(diào)P-糖蛋白、多藥耐藥相關(guān)蛋白-1 和乳腺癌耐藥蛋白的表達(dá)，進(jìn)而增強(qiáng)耐藥細(xì)胞對(duì)紫杉醇的敏感性[49]，表明TMEM25 在乳腺癌治療中可以輔助對(duì)抗耐藥。此外，TMEM47 在乳腺癌耐藥細(xì)胞株、乳腺癌PD 患者中表達(dá)差異顯著，可通過(guò)介導(dǎo)ERK 和AKT 途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和凋亡，誘導(dǎo)多藥耐藥；表明TMEM47 在乳腺癌治療中輔助對(duì)抗耐藥[50]。TMEM88 是一種潛在的雙跨膜型蛋白，包括胞質(zhì)及核定位，TMEM88 通過(guò)不同亞細(xì)胞定位模式的生物學(xué)作用為乳腺癌的靶向治療提供新的見(jiàn)解[42]。Zeng 等[32]證實(shí)TMEM97 在乳腺癌增殖狀態(tài)時(shí)高表達(dá)，是臨床前研究中藥物反應(yīng)的預(yù)測(cè)因子，指導(dǎo)癌癥患者的治療。TMEM97 敲除后可通過(guò)抑制乳腺癌異種移植模型中的Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路抑制腫瘤生長(zhǎng)，靶向抑制TMEM97 的表達(dá)可能是乳腺癌的一種有希望的治療策略[51]。

4 TMEM 家族在乳腺癌預(yù)后預(yù)測(cè)中的作用

TMEM 家族蛋白不僅可以介導(dǎo)癌癥的惡性生物學(xué)行為，還可以預(yù)測(cè)癌癥預(yù)后，提高患者的生存質(zhì)量[13]。大量研究證實(shí)TMEM 家族蛋白可作為乳腺癌的獨(dú)立預(yù)后因子。乳腺癌組織TMEM16A mRNA 相對(duì)表達(dá)量高于癌旁組織，腫瘤直徑≥3 cm、臨床分期Ⅱ期、病理分級(jí)低分化、有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者TMEM16A mRNA 相對(duì)表達(dá)量高于腫瘤直徑＜3 cm、臨床分期Ⅰ期、病理分級(jí)中高分化、無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者；且TMEM16A mRNA 高表達(dá)組術(shù)后3年總生存率(67.39%)低于TMEM16A mRNA 低表達(dá)組(92.11%)(P=0.007)[52]。TMEM17在乳腺癌組織中上調(diào)，與乳腺癌的T 期、晚期TNM 分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)，與乳腺癌患者生存率呈負(fù)相關(guān)[53]。TMEM26 蛋白對(duì)接受芳香化酶抑制劑治療的ER 陽(yáng)性乳腺癌患者具有潛在的預(yù)后預(yù)測(cè)價(jià)值，且高水平的TMEM26 與較高的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[29]。同時(shí)，TMEM16A[54]、TMEM119[55]、TMEM81[56]在乳腺癌組織和細(xì)胞中的高表達(dá)，與乳腺癌患者的生存率呈負(fù)相關(guān)。而TMEM65 主要在年輕、ER 陰性、PR 陰性及Basal 樣亞型乳腺癌患者中顯著高表達(dá)，且TMEM65 的高表達(dá)與不良總體生存期、疾病特異性生存期和無(wú)進(jìn)展間隔期顯著相關(guān)(P=0.001；P=0.001；P=0.017)，是乳腺癌不良預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[57]。另外，胞質(zhì)TMEM88 高表達(dá)與三陰性乳腺癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和TNM 分期呈正相關(guān)，是乳腺癌的不良預(yù)后之一；但TMEM88 在ER、PR 和HER2 陽(yáng)性的乳腺癌中主要定位于組織的細(xì)胞核內(nèi)，其高表達(dá)可抑制乳腺癌的進(jìn)展，且與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈負(fù)相關(guān)[42]。轉(zhuǎn)移是影響乳腺癌預(yù)后最大的因素，TMEM158 聯(lián)合GOLGB1、CXCL8、MCM5、HIF1AN 和TSPAN31基因可以預(yù)測(cè)臨床乳腺癌患者的肺轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)[58]，TMEM158 蛋白陽(yáng)性者的無(wú)瘤生存時(shí)間顯著低于TMEM158 蛋白陰性者(χ2=5.242，P=0.022)[59]，表明TMEM158 的高表達(dá)不利于乳腺癌的預(yù)后。此外，TMEM45 在三陰性乳腺癌TNBC 中上調(diào)，缺氧條件下可保護(hù)化療藥物誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，沉默TMEM45 可降低這種保護(hù)作用[60]。因此在缺氧條件下，靶向抑制TMEM45A 可降低乳腺癌的化學(xué)耐藥性[28]，提高患者的預(yù)后[28]。

與之相反，TMEM 蛋白的高表達(dá)也可促進(jìn)乳腺癌的預(yù)后。TMEM25 表達(dá)是無(wú)進(jìn)展生存期(P=0.011)和總體生存期(P=0.001)的獨(dú)立預(yù)后因素，對(duì)于接受輔助化療的患者，TMEM25 的高表達(dá)與生存率呈正相關(guān)[49]。在三陰性乳腺癌TNBC 中，雷公藤紅素通過(guò)上調(diào)TMEM100 蛋白抑制TNBC 的轉(zhuǎn)移，可提高患者預(yù)后[61]。此外，構(gòu)建TMEM196相關(guān)基因的列線圖可以有效預(yù)測(cè)乳腺癌的預(yù)后，研究表明高表達(dá)的TMEM196 的患者有較好的總體生存期和無(wú)復(fù)生存期(P＞0.05)[62]。

5 結(jié)論

綜上所述，TEME 家族蛋白在乳腺癌的生長(zhǎng)、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和抗癌耐藥中發(fā)揮重要作用(圖2)?，F(xiàn)有研究提示，TMEM26、TMEM45A、TMEM97、TMEM100 及TMEM196 抑制乳腺癌的發(fā)生發(fā)展；TMEM9、TMEM16、TMEM17、TMEM88 及TMEM 158 促進(jìn)乳腺癌的惡性生物學(xué)行為。靶向TMEM 16A、TMEM25、TMEM47、TMEM88、TMEM97可能是治療乳腺癌的新策略；監(jiān)測(cè)TMEM16A、TMEM17、TMEM25、TMEM26、TMEM45A、TMEM 81、TMEM88、TMEM119、TMEM158 可預(yù)測(cè)乳腺癌患者的預(yù)后。因此，TMEM 蛋白不僅可作為新的診斷和預(yù)后生物標(biāo)志物，并有望成為乳腺癌的潛在治療靶點(diǎn)。但仍有一些問(wèn)題需要解決，如TMEM 蛋白在不同亞型的乳腺癌差異表達(dá)的原因是什么？TMEM 蛋白與乳腺癌預(yù)后關(guān)聯(lián)的機(jī)制是什么？是否可以設(shè)計(jì)靶向TMEM 蛋白的特定藥物？未來(lái)專注于回答上述問(wèn)題的研究可能有助于我們更好地了解TMEM 家族蛋白在乳腺癌的發(fā)生發(fā)展、治療及預(yù)后中的作用機(jī)制，為乳腺癌的早診早治提供依據(jù)。

圖2 TMEM 蛋白家族在乳腺癌中的作用Fig.2 The roles of TMEM protein family in breast cancer

作者貢獻(xiàn)裴琴：論文撰寫(xiě)，論文修改；葉婷：論文選題，論文修改。

利益沖突所有作者聲明無(wú)利益沖突。