Notch與其他信號通路在腫瘤發生發展中的串話作用＊

王凱綜述，姚軍審校（臺州學院椒江校區醫學院醫學檢驗系，浙江臺州 318000）

Notch通路處于復雜的多維調控網絡之中，在細胞增殖、分化及凋亡中發揮著多種功能，是許多重要細胞信號通路的交匯點，不同類型Notch受體及配體在組織器官的發育過程中也起著不同作用。Notch信號通路的活化和抑制與多種腫瘤的發生、發展有關，因此調節Notch信號通路可能是腫瘤治療的一個新的靶點。1917年Notch基因被首次發現，因其突變可造成果蠅的殘翅，而命名為Notch。Notch信號通路是在胚胎發育中起調控作用的保守通路，Notch在脊椎動物和非脊椎動物等許多物種中均有表達，對細胞分化、命運抉擇、生長發育起著決定作用［1］。Notch 信號通路既簡單又復雜。說其簡單，是因為Notch受體與配體結合后，活化的Notch受體從胞膜脫落下來，直接轉至核內，與轉錄調節因子結合而激活靶基因，無需第二信使。說其復雜則因為有多種配體共同存在，激活Notch可激發多個信號通路；多種調節因素可通過不同機制調節Notch通路［1］。

由于Notch在腫瘤發生、發展中的作用已有了較為充分的研究［2］。很顯然的是單獨一個信號通路不足以決定特定細胞的命運。信號網絡中一個信號通路通過影響其他信號通路各成分或調節成分的表達水平或活性，從而促成某一類型細胞的發育。這些不同的結果可能是由于不同的作用因子、靶基因，兩條信號通路的相對強弱，及兩條信號通路激活的相對時空性等綜合作用所致。近年來一些研究證明Notch與其他信號通路之間存在廣泛的串話作用。本文綜述最新的文獻資料，重點討論Notch與其他信號通路（如Wnt、Ras、NF－κB等）在腫瘤發生、發展中串話作用的可能機制。研究它們之間的串話作用與腫瘤發生、發展間的關系，對于揭示腫瘤發生、發展的分子生物學基礎，為臨床腫瘤治療提供新的方法與途徑。

1 Notch與Wnt信號通路的串話作用

Wnt與Notch信號通路是兩條在多細胞動物中廣泛存在且高度保守的信號轉導通路。二者能夠以不同的機制調控細胞的分化、增殖、遷移和黏附等諸多的生命過程，在胚胎發育、干細胞分化及腫瘤生長等方面發揮多樣性的調控作用。許多研究已經證實這兩條信號通路與一些腫瘤都有關［2－3］。近年來一些研究發現，這兩條通路在一些環節上存在一定的串話作用［4－5］，其中較為明確的機制主要有以下幾個方面：（1）Wnt蛋白可通過與一些亞型的Notch 受體結合調控下游包括Drosophila frizzled 2（Dfz2）、patched、shaggy、hairy在內的多種基因的表達，其中Dfz2和Patched基因可對Wnt通路自身進行調解［6］；（2）Dvl（Dishevelled）可通過與NIC（Notch intracellular domain）直接拮抗Notch通路［7］；（3）NIC可增加LEF在一些啟動子作用下的活化潛能［8］；（4）Gsk3可磷酸化NIC，阻止其被蛋白酶體降解，延長其半衰期［9］；（5）CBF1可促進一些編碼Fz（Frizzled）基因的表達［10］。除了通路間的直接交叉，它們之間還存在諸多的間接關聯，例如兩個通路中參與對cyclinD1和p21表達的調節［11］。因此，在不同的細胞及組織背景中，Wnt與Notch信號通路對腫瘤既可表現出促進作用，也可表現出抑制作用，即兩條通路之間既相互協同，也相互拮抗。

2 Notch與Ras相關信號通路的串話作用

2.1 Notch與Ras信號通路的串話作用 Notch與Ras信號通路通常起促進增殖而抑制分化的作用，但是在某些情況下也可促進多種細胞的分化［12－13］。然而，Notch在腫瘤發生中的作用是高度細胞特異性的，大多數報道指出，Notch作為癌基因阻止腫瘤細胞分化［12－13］。但近年的研究發現，Notch信號也可以在固體腫瘤和惡性血液病具有有效的腫瘤抑制功能［14］。Ras作為癌基因為人們所熟知，在部分的惡性腫瘤中發現Ras存在激活及突變［15］，但并非所有的Ras均促進細胞轉化及腫瘤形成，如K－ras與N－ras原癌基因有抑癌特性［16］。

2.2 Notch與Ras下游細胞外信號調節激酶／絲裂原活化蛋白激酶（ERK／MAPK）信號通路的串話作用單獨的Notch并不足以成為有效的癌基因，它必須同其他癌蛋白協作才能致細胞轉化。Notch所誘導的細胞轉化需要Ras下游的ERK／MAPK 的活化信號，Notch信號同Ras／MAPK 共同協作促進腫瘤的發生、發展。Notch抑制劑Deltex1可抑制Hras－1誘導的鼠乳腺癌發生［17］。癌基因Ras上調胞內Notch1的活性，而Ras依賴的轉化特性可以通過抑制Notch1的表達而受到抑制［17］。在對肺癌的研究中發現Notch3在39%的肺癌中表達，并同表皮生長因子（EGF）受體的表達呈正相關，活化的Notch3通過作用于MAPK 磷酸酶MKPs和激活酪氨酸激酶受體本身調節MAPK 的磷酸化［18］。Notch與Ras之間的相互關系可能歸結于Notch受體與配體表達的上調。在頭頸鱗癌HNSCC細胞中生長因子如肝細胞生長因子（HGF）、EGF和轉化生長因子－α（TGF－α）通過MAPK 通路激活Notch配體Jagged1的表達，觸發鄰近內皮細胞Notch的激活并促進血管樣乳頭狀物形成［19］。在Ras轉化的人包皮成纖維細胞及胚胎腎上皮細胞中發現Ras可通過p38通路上調Notch的配體Delta－1及早老素presenilin－1表達，繼而增強Notch1的表達水平及活性［17，20－21］。

Notch同Ras之間的協同作用并不僅僅體現在兩者共同作用致腫瘤轉化，在對小細胞肺癌（SCLC）的研究中，Sriuranpong等［22］的研究發現，Notch在SCLC 中能夠使細胞終止于G1期而抑制腫瘤細胞生長，過度活化的Notch1減少Hash1的表達，并增加ERK1／2磷酸化水平，而在SCLC 中磷酸化ERK的水平是同細胞周期中止相關的。因此，認為在SCLC 中Notch與Ras 可能共同發揮抑癌作用。另一方面，Ras 與Notch在腫瘤發生中也可能互相拮抗。顯性負突變Notch1和Notch2基因的鼠胚胎NIH3T3細胞中，減弱Notch活性促進FGF的致轉化作用，而FGF 部分通過Ras作用［23］。此外，激活的MAPK 信號與失調的Notch1信號通路協同促進人類乳頭狀瘤病毒（HPV）驅動的宮頸癌的侵襲性［24］。目前的研究直接說明在Notch 與Ras／MAPK 通路間存在聯系，盡管對于MAPK 通路中在哪個水平被激活及Notch的下游分子是哪個參與其中還不明了，闡明哺乳動物Ras與Notch信號通路之間的關系將會十分復雜。哺乳動物有3種Ras基因，并作用于多種Raf基因，以及通過不同的下游靶子如PI3－kinase，Ral2 GDS和RASSF等進一步傳遞信號。哺乳動物的Notch也有4種不同的基因（Notch1～4）。Ras與Notch家族成員不同亞型有不同的調節方式或者通過各自的基因傳導信號，信號通路之間的串話被不斷擴大從而表現出不同的反應［25］。

總之，當Notch或Ras信號通路失調，將出現胚胎的異常發育或缺陷，甚至早期夭折，以及將可能誘發細胞增殖、分化失控而發生腫瘤，當這兩個信號通路在不同水平的串話異常時情況將更為復雜。Notch與Ras／MAPK 信號通路及其串話在胚胎發育學及腫瘤學中的研究將有助于監測先天性發育異常，設計阻斷或激活特定靶點信號分子的新型抗癌藥物等。

3 Notch與NF－κB相關信號通路的串話作用

Notch與核因子κB（NF－κB）的經典信號傳導通路已有較充分的研究。然而，Notch 與NF－κB 都有著各自的非經典通路，與其非經典通路及各自與其他信號通路的串話關系相比，經典通路的串話顯得比較簡單。因此Notch 信號通路與NFκB通路的串話關系顯得較為復雜。

3.1 Notch對NF－κB信號通路成員的轉錄調節特定的基因轉錄水平往往是多種轉錄因子綜合作用的結果。已發現某些CSL 反應元件對p100啟動子的轉錄激活作用。Notch結合到CSL 后將其激活為轉錄因子，而p100是p52的前體，通過這一效應Notch可增加p52前體的表達［26］。考慮到p100的κB活性，最終結果很可能是NF－κB 非經典通路受抑制。Cheng等［27］的研究表明Notch1上調鼠骨髓造血前體細胞中p50、p65、RelB、c－Rel 等NF－κB 亞基的表達。通過這一效應，Notch1調控LPS誘導的B細胞增殖及粒細胞－巨噬細胞集落刺激因子（GM－CSF）誘導的樹突狀細胞增殖。此外，最近對人宮頸癌細胞株研究發現，Notch1可與IKK 信號復合體相互作用而刺激NF－κB活化，并且這種調節作用在細胞質和細胞核中同時存在［28］。

3.2 NF－κB對Notch信號通路成員的轉錄調節迄今為止，這方面的報道較少。有研究發現B細胞中NF－κB 可使Notch受體的配體之一Jagged－1轉錄上調［5］。最近的研究同樣顯示，NF－κB可與Notch2協同作用于邊緣區B 細胞發育過程中，NF－κB作用于Notch的兩個已知靶點Hes－5和Deltex－1的表達［29］。

3.3 NF－κB與Notch直接的相互作用活性Notch1（Notch1－NIC）具有IκB樣活性，特別是對于p50／p65二聚體中的p50亞基，這種過度表達抑制NF－κB 依賴的轉錄激活［30］。而Notch1－NIC與p50可能的相互作用模式［30］，這一模式揭示在Notch1－NIC分子N 端與p50相互作用的1773～1881位共計109個氨基酸殘基區域，剛好與RAM23結構域重疊，而RAM23結構域正是Notch與CSL 轉錄因子相互作用的區域。這一發現提示，Notch1分別與NF－κB、CSL 的相互作用具有競爭性。這樣就可以合理解釋他們的研究結果：當以高表達量轉染Notch1時，這種相互作用主要集中在核內，并對NF－κB 產生抑制性效果。然而，最近的研究在證實Notch1與p50直接相互作用的同時，提出了與上面研究相反的推斷：Palaga等［31］研究表明，在鼠T 細胞受體活化后伴隨著Notch1對NF－κB的激活。然而，目前為止有關Notch1以外的Notch分子與NFκB 的直接相互作用還未見報道，其他Notch分子是否具有相似的作用仍不清楚。

在腫瘤生物學領域，Notch與NF－κB均已成為重要的治療靶點。如果在動物模型上取得的實驗成果能夠應用于人類相應疾病中，以這兩大信號通路靶點的結合作為某些腫瘤的治療手段，將可能明顯提高腫瘤治療的效果。

4 展望

目前的研究發現Notch信號通路與NF－κB、RAS／MAPK信號通路和Wingless／Wnt信號通路都存在廣泛的串話作用，但是與其他通路的關系還有待于進一步研究。就Notch信號通路本身來講，其配體類型較多，但相關配體的功能尚不清楚，通路的組成成分復雜多樣，除了已經證實的幾種重要組分外，一些新的組分有待于在基因水平和蛋白水平對其深入研究。此外，在實際應用中，Notch信號通路影響腫瘤發生、發展的詳盡機制還尚未闡明。通過對多物種中Notch信號通路的調控機制進行遺傳學和分子生物化學方面的研究，將有利于進一步認識該通路的功能和作用，為腫瘤的預防和治療提供幫助，給科研及臨床治療等領域提供更多理論依據。

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