肝細胞生長因子HGF及其受體c

1、肝細胞生長因子HGF及其受體c         07-11-24 17:07:00     作者：劉瑞娟    編輯：studa20【關鍵詞】  肝細胞；生長因子；c關鍵詞 肝細胞；生長因子；cMet；小細胞肺癌1HGF及其受體cmet的結構HGF主要由間質細胞產(chǎn)生，是異二聚體結構，前體由728個氨基酸殘基組成單鏈，經(jīng)蛋白水解酶水解作用產(chǎn)生活性形式。成熟的HGF分子由分子量為96KD的鏈和分子量為34KD的鏈組成。鏈中有4個K

2、ringle結構域，其N端有一個發(fā)夾樣結構,該結構與前兩個Kringle區(qū)結構為HGF發(fā)揮生物學作用所必需；鏈中有絲氨酸蛋白酶催化結構和類似結構。兩者之間以一個二硫鍵相連。HGF基因定位于7q21?1,DNA長度約70KD，包含18個外顯子及17個內含子。HGF主要通過細胞膜上的特異性受體cMet發(fā)揮其生物學作用。cMet在1991年被識別，是原癌基因cMet編碼的蛋白，是一類具有自主磷酸化活性的跨膜受體。cMet蛋白是由50KD的亞基和145KD的亞基組成的異二聚體。cMet受體包括三個功能不同的結構域即胞外區(qū)(由鏈和鏈的N端部分組成)，跨膜區(qū)和胞內區(qū)(由鏈組成)。亞基和亞基的胞外區(qū)作為配體

3、識別部位識別并結合HGF，而胞內區(qū)具有酪氨酸激酶活性。HGF與cMet結合后激活受體發(fā)生自身磷酸化，進而導致多種底物蛋白磷酸化。HGF是由間質細胞分泌，但cMet受體卻主要在上皮細胞表達，故認為HGF是上皮間質相互作用的介質。天然的HGF以無活性的前體形式(proHGF)被分泌，在細胞外被特異性絲氨酸蛋白酶水解為雙鏈或在組織損傷的過程中被激活而具有生物活性。多種蛋白酶被報道可激活HGF，包括尿激酶、組織型纖溶酶原激活物(UPA、tPA)、激肽釋放酶、凝血因子a、a、HGF激活物(HGFA)。研究表明HGFA是HGF激活的關鍵酶1。2HGF/cMet系統(tǒng)的生理功能及作用機制HGF是一種多功能的生

4、物因子，它能夠刺激多種上皮、內皮和間質細胞的生長，血管生成、免疫調節(jié)活性，促進細胞增殖、移動和侵襲。HGF通過自分泌(如頸上神經(jīng)節(jié)的交感神經(jīng)元)、旁分泌(如HGF促雪旺氏細胞的分裂作用)以及經(jīng)典的軸突逆向運輸(如舌肌生成HGF，并沿軸突逆向運輸至運動神經(jīng)元)方式，與特異的cMet受體結合而起作用。二者結合后能激活多種細胞內信號旁路包括MAPK、磷脂酰肌醇3激酶(P13K)和Stat32，3等。Mishimura等研究證實HGF與cMet作用后可使尿激酶類纖溶酶原激活劑及其受體表達上調。它可直接作用于內皮細胞，使其增生和遷移，另外還可通過上調VEGF和下調TSP1啟動血管生成。HGF/SF在體外

5、介導VEGF的表達，另有實驗表明HGF可不依賴VEGF誘導血管生成，可能與AKT及ERKs的直接激活有關4。Sengupta5等研究表明COX2在HGF介導的血管生成中是一下調信號，與分裂原激活的蛋白激酶有關。Koike H6發(fā)現(xiàn)前列環(huán)素合成酶與HGF基因共同轉導比單基因轉導更能促進血管生成并顯著改善神經(jīng)疾病。肝素和硫酸軟骨素與HGF有高度親和性，可引起HGF構象改變。Matsumori等7發(fā)現(xiàn)肝素能迅速誘導HGF釋放到循環(huán)中，HGF是肝素介導的血管生成的主要因子。另外，血栓形成致巨細胞激活也可使HGF釋放入循環(huán)。Dings等8發(fā)現(xiàn)cMet在蛋白和mRNA水平上都由細胞密度調節(jié)，cMet表達上

6、調的內皮細胞更易與HGF反應，抗cMet細胞外區(qū)抗體在體外可阻止血管生成。由于cMet在不同細胞、不同分化階段作用的底物不同，使其在特定的條件下表現(xiàn)出多種功能:促進肝細胞、內皮細胞和黑色素細胞的分裂;引起上皮細胞的分散，在胚胎發(fā)育過程中控制細胞的移動;誘導細胞形態(tài)變化9。3HGF/cMet在腫瘤發(fā)生和發(fā)展中的作用大量的臨床和實驗研究表明原癌基因cMet 和HGF 在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用10。腫瘤細胞cMet的表達與正常細胞有著明顯的區(qū)別。在正常細胞中,原癌基因cMet mRNA呈低表達或不表達,雖然在組織器官切除或損傷后,cMet的表達有暫時性的增加,但表達水平很快回復正常狀態(tài)。表明正

7、常細胞有能力通過減少cMet的表達控制其對HGF的反應。而在許多人的腫瘤細胞中,cMet則呈持續(xù)過度表達,并呈現(xiàn)高水平的自體磷酸化。通常cMet的過度表達是由于基因的擴增所致。CMet的過度表達可見于人的胃癌、肝癌、結腸癌、胰腺癌、肺癌、甲狀腺癌和腦膠質瘤等,在直結腸癌、肝癌、甲狀腺癌和腦膠質瘤中,cMet的表達與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關。Ivan等11和Webb等12用激活的ras和ret基因共轉染腫瘤細胞,可以導致cMet的過度表達,促進HGF依賴的腫瘤細胞的侵襲。有研究發(fā)現(xiàn),在GF的誘導下,cMetcDNA可使那些最初對HGF及其受體轉染呈陰性的細胞出現(xiàn)活動能力并易于向基底膜侵襲。Rong

8、19證明轉染cMet基因能增加癌細胞的腫瘤基因性,使cMet高表達水平的腫瘤細胞對HGF更敏感和更具侵襲性。Schmidt等13研究發(fā)現(xiàn)在遺傳性乳頭狀腎癌(HPRC)家族成員中存在大量cMet基因的突變。而且,在HPRC患者中常有cMet基因的重排激活。同樣,在散發(fā)性乳頭狀腎癌和小兒肝細胞癌患者中也存在cMet的突變。Jeffers等14應用從HPRC患者中發(fā)現(xiàn)的突變型cMet 基因轉染NIH3T3細胞,結果表明,這種cMet基因在體外可促進NIH3T3細胞的轉化,在體內可促進其腫瘤的形成。提示cMet的突變與HPRC腫瘤的發(fā)生密切相關。在腫瘤中,除cMet 的過度表達之外,也有HGF的過度表

9、達。研究證實腫瘤細胞可以通過釋放白介素1、成纖維細胞生長因子和血小板源生長因子等細胞因子,刺激鄰近的成纖維細胞分泌HGF。有些腫瘤細胞還可通過自分泌途徑,同時表達cMet和HGF。許多腫瘤可見HGF的過度表達,包括胰腺癌、非小細胞肺癌、腦膠質瘤、黑色素瘤、內皮細胞癌、平滑肌肉瘤和多發(fā)性骨髓瘤等。Taniguchi等15和Toi等16的研究結果顯示乳腺癌患者組織和血液中HGF的表達水平顯著高于非乳腺癌患者,且以具有淋巴結或肝轉移者表達水平為最高。Nagy等17研究還發(fā)現(xiàn)乳腺癌組織HGF的表達明顯高于正常組織,且HGF和cMet的表達水平與腫瘤的復發(fā)有關。在乳腺癌和非小細胞肺癌患者中,HGF的表達

10、可作為患者預后和監(jiān)測疾病復發(fā)的獨立指標。有研究表明HGF可通過調節(jié)腫瘤間質成分,間接或直接地促進腫瘤的生長。因為腫瘤的生長和轉移依賴于血管的形成,而HGF在體內又可通過促使上皮細胞的增生和運動來刺激新生血管的發(fā)生。因此,在行肝、腎切除等促使HGF產(chǎn)生的環(huán)境下,cMet表達陽性的癌細胞將更具侵襲性和易向遠處轉移。體外研究結果顯示,HGF可誘導腫瘤細胞的侵襲,這一發(fā)現(xiàn)在乳腺癌、結腸癌、鱗狀細胞癌和黑色素瘤等細胞系的研究中均得到了進一步證實。其機制可能與HGF/cMet系統(tǒng)有關。首先,HGF可通過誘導細胞骨架的重排和粘附分子的激活,促進腫瘤細胞的侵襲和轉移。Matsumoto等18研究顯示HGF可誘導與局部粘附有關分子的酪氨酸磷酸化,從而促進細胞的擴散和遷移,另外,HGF還可誘導整合素的激活,刺激細胞的粘附和遷移。其次,侵襲細胞cMet的激活可促進細胞外基質的降解,上調與細胞外基質蛋白水解有關分子如uPA及其受體的表達。體內動物模型研究已證實HGF/cMet系統(tǒng)與腫瘤的發(fā)生有關。Rosen等19報道用HGF刺激轉染cMet基因的NIH3T3細胞,可增加這些細胞在裸鼠體內形成腫瘤和轉移的能力。其結果在人的平滑肌肉瘤SKLMS1細胞和鼠的乳腺癌細胞的研究中也得到了證實20。在平滑肌肉瘤模型中,上調uPA及其受體的表達,可增加HGF/cMet系統(tǒng)的信號傳遞,促進腫瘤細胞的