E-鈣粘蛋白及其復合體與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移

1、發(fā)育生物學綜述E-鈣粘蛋白及其復合體與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移姓 名： 學 號： 專 業(yè)： E-鈣粘蛋白及其復合體與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移摘要： 侵襲與轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤最基本的生物學特征，也是導致腫瘤治療失敗及患者死亡的主要原因。這一過程與腫瘤細胞間黏附功能的降低密切相關(guān)，由E-鈣粘蛋白及其復合體是細胞間粘附分子的重要組成部分，在抑制腫瘤細胞侵襲轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮及其重要的作用。關(guān)鍵詞：E-鈣粘蛋白；復合體；腫瘤；侵襲轉(zhuǎn)移前言腫瘤的轉(zhuǎn)移是一個復雜的多個步驟的癌細胞與宿主細胞相互作用的連續(xù)過程，其分子機制主要包括以下幾方面：腫瘤細胞黏附特性的改變。此過程主要通過一些相關(guān)細胞間黏附分子（ICAM）的異常表達或缺失，引起腫

2、瘤脫離原發(fā)灶，并發(fā)生過轉(zhuǎn)移 崔蓮仙, 巴德年. 腫瘤轉(zhuǎn)移的分子機制和基因調(diào)控J, 國外醫(yī)學免疫學分冊, 1999, 22(3).；腫瘤微環(huán)境的調(diào)整以及細胞外基質(zhì)的水解。腫瘤微環(huán)境是指腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中所處的內(nèi)環(huán)境，包括纖維、基質(zhì)、組織液和淋巴液等，基質(zhì)主要是各種膠原成分，近年來的研究發(fā)現(xiàn)微環(huán)境不僅促進腫瘤增殖侵襲生存和耐藥，而且還促進腫瘤轉(zhuǎn)移 涂祥俊, 鄧述愷. 腫瘤轉(zhuǎn)移的分子機制, 腫瘤基礎(chǔ)與臨床J, 2013.26 (3).。另外，腫瘤細胞降解基質(zhì)蛋白質(zhì)是局部侵襲和轉(zhuǎn)移的必需步驟，同時降解的蛋白質(zhì)對腫瘤細胞的增長生殖有促進作用；腫瘤細胞的遷移和運動。腫瘤細胞還存在一種不依賴蛋白水解的單個細

3、胞水平的變形運動 馬勇, 吳新民, 郭亞民. 胃癌轉(zhuǎn)移相關(guān)分子標記物的研究進展J, 現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學, 2014, 22(12).。E-鈣粘蛋白是一類介導同源細胞間粘附的鈣離子依賴性跨膜糖蛋白。它是哺乳動物發(fā)育過程中第一個表達的鈣粘蛋白，影響胚胎發(fā)育中細胞的分化，參與組織器官的形成。E-鈣粘蛋白主要存在于人和動物上皮細胞，對于維持上皮細胞形態(tài)和組織完整性發(fā)揮重要作用，也抑制腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移，影響原發(fā)腫瘤的早期生長和誘發(fā)腫瘤的增殖生長 田立立, 王艷麗, 黃韌. 腫瘤轉(zhuǎn)移中E-鈣粘蛋白的調(diào)控J, 中國實驗動物學報, 2012,20(3).。當其表達下調(diào)或功能障礙時，將使同種細胞失去粘附，對于上皮源性腫

4、瘤而言，則意味著腫瘤具備侵襲生長的特點，并易從原發(fā)病灶脫落分離，向局部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移或遠處轉(zhuǎn)移 方偉崗, 21世紀腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移研究面臨的機遇和挑戰(zhàn)J, 中華醫(yī)學雜志, 2001, 81(4)。1 E-鈣粘蛋白及其復合體概述1.1 E-鈣粘蛋白結(jié)構(gòu)及生物學特征人類的E-鈣粘蛋白編碼基因定位于16號染色體q 221附近，cDNA全長48 kb，由16個外顯子及15個內(nèi)含子組成。E-鈣粘蛋白由723748個氨基酸組成，分子質(zhì)量為80124 ku，分子中存在一個疏水基團，位于跨膜區(qū)，氨基末端位于細胞膜外，是鈣離子的結(jié)合位點，對Ca2+有高度敏感性，其氨基末端位于細胞漿內(nèi)，與激動蛋白相連。胞內(nèi)區(qū)通過、連接蛋

5、白與微絲、中間絲、肌動蛋白相連接，形成復合體，使E鈣粘蛋白被錨定于細胞骨架上，與相鄰細胞形成穩(wěn)定連接（如附圖所示） 石珍亮, 張遜. E-cadherin黏附系統(tǒng)及其與腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的關(guān)系, 天津醫(yī)藥, 2008, 36(6)。1.2 E-鈣粘蛋白復合物相關(guān)蛋白 E-鈣粘蛋白表達降低的腫瘤易發(fā)生侵襲和轉(zhuǎn)移，但近來發(fā)現(xiàn)一些E-鈣粘蛋白表達較強的腫瘤其轉(zhuǎn)移性仍較強，研究證實原因是連環(huán)蛋白表達減少。連環(huán)蛋白是一組與E-鈣粘蛋白胞內(nèi)區(qū)相互作用的蛋白質(zhì)，它參與調(diào)節(jié)E-鈣粘蛋白的黏附功能。連環(huán)蛋白功能障礙可使E-鈣粘蛋白介導的同種細胞黏附失去穩(wěn)定性。連環(huán)蛋白不表達則E-鈣粘蛋白無法發(fā)揮功能。連環(huán)蛋白目前已發(fā)

6、現(xiàn)4種 Salon C, lantuejoul S, Eymin B, et.al. The E-cadherin-beta-catenin complex and its implication in lung cancer progression and prognosis, Future Oncol, 2005, 1(5).，包括-連環(huán)蛋白、-連環(huán)蛋白、-連環(huán)蛋白及p120蛋白(p120)，其中和-連環(huán)蛋白直接與E-鈣粘蛋白的胞漿區(qū)相連，而-連環(huán)蛋白則將或-連環(huán)蛋白與肌動蛋白微絲網(wǎng)相連。P120是酪氨酸激酶的底物，直接與E-鈣粘蛋白的膜旁區(qū)結(jié)合，不和-連環(huán)蛋白發(fā)生作用。1.3 E-鈣粘蛋

7、白的功能 E-鈣粘蛋白是一種重要的細胞一細胞間黏附分子，其依據(jù)有：(1)不表達Ecad的細胞之間不能相互聚集或黏附。(2)E-鈣粘蛋白主要分布于細胞交界區(qū)特別是細胞黏附區(qū)。(3)在表達E-鈣粘蛋白的細胞，用抗體中和E-c鈣粘蛋白以及E-鈣粘蛋白編碼基因的缺失均能導致細胞間相互解離。(4)E-鈣粘蛋白突變和低鈣環(huán)境可導致細胞解離。(5)給不表達E-鈣粘蛋白的細胞轉(zhuǎn)染E-鈣粘蛋白cDNA可使其相互黏附。目前E-cad作為癌細胞轉(zhuǎn)移抑制分子已得到確認 黎景佳, E-cadherin在喉鱗狀細胞癌中的表達及其與腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的關(guān)系D, 中南大學博士學位論文, 2010.。2 E-鈣粘蛋白復合體在腫瘤細胞

8、表侵襲轉(zhuǎn)移中的調(diào)節(jié)機制2.1基因突變基因突變是引起蛋白表達水平改變和功能障礙的主要機制之一，能障礙的主要機制之一，在多種惡性腫瘤的研究中發(fā)現(xiàn)，E-鈣粘蛋白基因的點突變、缺失可導致E-鈣粘蛋白表達水平的下調(diào)和功能結(jié)合區(qū)域的改變，從而引起細胞-細胞之間連接疏松。陳曉峰等 陳曉峰, 蘇晉梅, 王海峰等. PCR-SSCP法檢測E-cadherin基囚突變與非小細胞肺癌術(shù)后預后及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移關(guān)系的研究J, 中國腫瘤，2008, 17(5).應用聚合酶鏈反應和單鏈構(gòu)象多態(tài)性分析技術(shù)對53例非小細胞肺癌原發(fā)灶組織和5例肺部其他良、惡性病變組織中的E-鈣粘蛋白基因突變情況進行檢測，結(jié)果顯示僅3例發(fā)生E-鈣粘蛋

9、白基因突變，E-鈣粘蛋白基因的突變率在肺癌和非肺癌之間無統(tǒng)計學差異。目前，在肺癌組織細胞中有關(guān)E-鈣粘蛋白基因突變的文獻報道較少，且突變發(fā)生率亦較低，據(jù)此推測E-鈣粘蛋白基因突變在肺癌的侵襲轉(zhuǎn)移過程中可能不是主要事件。有研究顯示-連環(huán)蛋白基因的變異可以使細胞之間的黏附能力下降，李利亞等 李利亞, 唐勁天, 羅杰等. -catenin基囚突變與非小細胞肺癌臨床病理特征的關(guān)系J, 癌癥進展J, 2004, 2(3)應用PCR-SSCP和DNA測序的方法對36例NSCLC術(shù)后標本進行-連環(huán)蛋白外顯子3的突變分析，結(jié)果顯示-連環(huán)蛋白基因外顯子3有突變，在我國其突變率較國外報道高；并且-連環(huán)蛋白基因外顯

10、子3的突變與NSCLC的淋巴轉(zhuǎn)移和腫瘤的分化程度相關(guān)，提示-連環(huán)蛋白基因外顯子3的突變可能與NSCLC轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。2.2 基因啟動子的甲基化DNA的甲基化使得染色體的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶難以接觸DNA，從而基因表達下調(diào)。CDH1啟動子5 區(qū)CpG島甲基化在乳腺癌、前列腺癌和肝癌等都有發(fā)現(xiàn) 工紅兵, 苗慧, 張敬川等. 肺癌E-cadherin基因啟動子CpG島甲基化的研究J, 實用癌癥雜志，2007,22(4).。一般認為啟動子甲基化引起的E-鈣粘蛋白表達下調(diào)是動態(tài)變化的，原發(fā)腫瘤侵襲時啟動子區(qū)發(fā)生高度甲基化，此時E-鈣粘蛋白表達下降；當侵襲轉(zhuǎn)移的腫瘤細胞到達一個合適其定居的

11、環(huán)境后，啟動子甲基化水平顯著下降，E-鈣粘蛋白表達水平可恢復 王洪濤, E-鈣粘蛋白復合體與肺癌的侵襲轉(zhuǎn)移J, 中國肺癌雜志, 2010, 13(3).。冉冉 冉冉, E-鈣粘蛋白基因啟動子區(qū)異常甲基化與子宮肌瘤的關(guān)聯(lián)研究D, 河北醫(yī)科大學碩士學位論文, 2015探討了CDH 1基因啟動子區(qū)甲基化與子宮肌瘤發(fā)病的關(guān)系，結(jié)果表明，在子宮肌瘤患者的子宮內(nèi)膜組織中，CDH 1基因啟動子區(qū)存在異常甲基化狀態(tài)，且CDH 1基因啟動子區(qū)的異常甲基化可能與E-鈣粘蛋白表達丟失相關(guān)。結(jié)果提示CDH 1基因可能在子宮肌瘤的發(fā)病中起一定的作用。2.3 CDH1基因的轉(zhuǎn)錄沉默CDH1基因可在轉(zhuǎn)錄水平受到抑制，這些具

12、有抑制轉(zhuǎn)錄作用的因子包括Slug/Snail、SIPl1、E12/E47、EF1/ZEB1，它們和CDH1基因的啟動子結(jié)合，抑制E-鈣粘蛋白的轉(zhuǎn)錄，并誘導上皮細胞向間質(zhì)細胞表型的轉(zhuǎn)化(EMT)。同時伴隨E-鈣粘蛋白向N-鈣粘蛋白轉(zhuǎn)化，使腫瘤細胞獲得侵襲能力 唐小軍, 周清華, 張尚福等, nm23-H1、上皮型鈣粘素和-連環(huán)素在非小細胞肺癌中的表達及其與轉(zhuǎn)移和預后的關(guān)系J, 癌癥, 2005, 24(5).。2.4 E-鈣粘蛋白的異常降解 腫瘤組織中，E-鈣粘蛋白的胞外區(qū)可以被基質(zhì)金屬蛋白酶降解，從而形成可溶性E-鈣粘蛋白 李維, 李晨希, 于紅剛. 食管癌侵襲與轉(zhuǎn)移過程中相關(guān)蛋白研究進展J,

13、 疑難病雜志J, 2015, 14(11).?？扇苄訣-鈣粘蛋白有可能成為一種新的腫瘤標志物，用于腫瘤的早期診斷、預后判斷和復發(fā)監(jiān)測等。3 連接蛋白在腫瘤中的失活機制-連接蛋白的編碼基因是CTNNA1，在許多腫瘤中都發(fā)現(xiàn)了該基因的突變，比如結(jié)腸癌細胞就是由于該基因突變才具有侵襲性 張文, 查錫良. E-鈣粘蛋白復合體抑癌作用的分子機制研究進展J, 國外醫(yī)學分子生物學分冊, 2003, 25(4).。-連接蛋白在連接細胞骨架蛋白網(wǎng)時，需要和許多肌動蛋白連接蛋白相互作用，這些連接蛋白對調(diào)節(jié)E-鈣粘蛋白具有一定的意義，如有丟失會影響其復合體的穩(wěn)定性。編碼-連接蛋白的基因稱CTNNB1，該基因的突變往

14、往導致-連接蛋白不能被磷酸化，使其表達缺失或者功能發(fā)生障礙，進而導致-連接蛋白在胞漿聚集，有助于-連接蛋白如何，激活一系列有關(guān)細胞增殖、運動等方面的靶基因轉(zhuǎn)錄。另外，Wnt/wingless信號通路復合物的變化也會影響-連接蛋白的降解。Wnt/wingless信號通路的異常激活在多種腫瘤都可以發(fā)現(xiàn) 薛松, 陳映霞. E- cadherin在胃癌浸潤與轉(zhuǎn)移中作用的研究進展J, 臨床腫瘤學雜志, 2015, 20(6).。高浩 高浩, E鈣粘蛋白和-連接蛋白在預測結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移中的價值D, 天津醫(yī)科大學碩士學位論文, 2007.通過免疫組化法檢測無肝轉(zhuǎn)移、術(shù)時合并肝轉(zhuǎn)移和術(shù)后發(fā)生肝轉(zhuǎn)移的各30例結(jié)

15、直腸癌組織以及30例癌旁正常粘膜組織(對照組)中E-鈣粘蛋白和-連接蛋白的異常表達情況，比較無肝轉(zhuǎn)移、術(shù)時肝轉(zhuǎn)移、術(shù)后肝轉(zhuǎn)移的結(jié)直腸癌組織和癌旁正常粘膜組織中的E鈣粘蛋白和-連接蛋白異常表達水平。結(jié)果表明E鈣粘蛋白和-連接蛋白的異常表達與結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展、肝轉(zhuǎn)移相關(guān)，對結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移早期診斷有一定應用價值。p120-連接蛋白是E-鈣粘蛋白復合體的一個重要調(diào)節(jié)蛋白，在和E-鈣粘蛋白結(jié)合時可以通過相互作用防止內(nèi)吞，維持連接復合物的穩(wěn)定性，并且可以調(diào)節(jié)Rho-GTP酶的活性，從而調(diào)節(jié)肌動球蛋白細胞骨架的形成。但是另一方面，研究發(fā)現(xiàn)該復合體仍然在存在于腫瘤細胞中 蘇劍敏, 周逸平, 徐薇苓, 查錫

16、良, E-鈣粘蛋白在腫瘤中的表達與分化轉(zhuǎn)移的關(guān)系J, 上海醫(yī)科大學學報, 2000, 27(1)，并且可以促進細胞非貼壁依賴性生長，因此，該復合體具有兩面性，一方面，維持細胞正常行為，另一方面，驅(qū)動了腫瘤的形成。有研究人員研究了叫做PLEKHA7的新蛋白，它在正常極化上皮細胞頂部與E-cadherin和p120結(jié)合。研究人員發(fā)現(xiàn)，PLEKHA7通過連接微處理器與E-cadherin和p120，借助一組miRNAs維持了細胞的正常狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，E-cadherin和p120發(fā)揮了好的腫瘤抑制因子作用，而在PLEKHA7喪失后這一頂部粘附復合物遭到破壞，這組miRNAs發(fā)生錯誤調(diào)控，E-cadherin和p120切換到致癌的一面 Antonis Kourtidis, Siu P. Ngok, Pamela Pulimeno, et.al. Distinct E-cadherin-based complexes regulate cell behavior through miRNA processing or Src and p120 catenin