Nogo蛋白及其基因多態性與腫瘤發生發展相關性的研究進展

覃海媚+王榮+王俊利

【關鍵詞】Nogo蛋白；基因多態性；腫瘤

中圖分類號：R730文獻標識碼：ADOI：10.3969/j.issn.10031383.2016.05.024

Nogo基因被命名為軸索生長抑制因子（Neurite growth inhibitor，又稱RTN4），由其編碼的Nogo蛋白是一種跨膜功能蛋白，屬于網狀蛋白家族成員之一。近年來，有關Nogo蛋白與疾病相關性研究成為人們關注的熱點。Nogo蛋白分布廣泛且具有抑制中樞神經系統（CNS）軸突再生和參與細胞凋亡等作用，因而Nogo蛋白在腫瘤細胞發生發展中可能起一定的作用[1～2]。單核苷酸多態性（SNP）主要是指在基因組序列中由單個堿基的變化引起的一種DNA序列的改變，是個體或群體間遺傳差異最重要的表現形式，在人類可遺傳變異中最為常見。研究SNPs有助于了解不同個體在各種疾病和腫瘤發生發展易感性中的差異。目前有關Nogo蛋白家族基因SNPs在腫瘤發病機制中的作用尚存爭議。因此，本文擬將Nogo蛋白對腫瘤發病機制的作用，及其SNP在腫瘤遺傳易感性的研究進展予以簡要綜述。

1Nogo蛋白的生物學特性

1.1Nogo蛋白發現與結構Caroni等[3]首次在大鼠和小雞的CNS髓磷脂中將Nogo蛋白分離并對其純化，發現含分子量為35 kD和250 kD，對神經元突起生長具有顯著的抑制作用，并將它們命名為NI 35和NI 250；2000年Chen等[4]在Nature上發表了一篇文章，利用序列探針從大鼠cDNA庫獲得到關于Nogo的cDNA，通過DNA測序、Northern印跡等提出Nogo基因至少編碼三種蛋白，即NogoA、NogoB和NogoC。

人類Nogo基因位于染色體2p16，長度約75 kb[5]，由14個外顯子和8個內含子組成，外顯子的長度范圍為47 bp～2400 bp，內含子為199 bp～37 KB[6]。Nogo蛋白由RTN4（基因）編碼，真核mRNA的 3UTR具有調節基因的表達、翻譯起始、mRNA的穩定性和亞細胞定位的功能[7～9]。Nogo基因通過不同的啟動子和mRNA剪接形成三種蛋白產物：NogoA、NogoB、NogoC，這三種Nogo蛋白共享一個高度保守的含188個氨基酸的C端結構域[10]，其2個疏水跨膜區之間存在一個短的Nogo66環[11]，三者N末端結構域長度則不同，且均缺乏ER易位的信號序列。NogoA蛋白由1192個氨基酸組成，其包含1024個氨基酸殘基組成的胞間結構域、7個N糖基化位點、2～3個跨膜區域和43個氨基酸殘基組成的羧基端。其中NogoA還有3個獨立的功能區：N末端功能區、C末端 Nogo66環、特異區域。前兩個均具有抑制成纖維細胞生長的作用，而特異性區域的抑制作用更加廣泛，如抑制神經元生長、腫瘤細胞遷移、錐體生長區斷裂等。NogoB蛋白由373個氨基酸殘基組成，其5UTR（未翻譯區域）長度為244 bp，上游缺乏起始密碼子（uAUG），因而未能識別出典型的5TOP序列[12]。研究表明NogoB蛋白的N末端和C末端處于無組織狀態，這可使其具有雙向功能的特點：一是參與中樞神經再生、細胞凋亡、血管重過程細胞信號處理；二是維持膜相關的結構[13]。NogoC蛋白則含199個氨基酸，由6個內含子和7個外顯子構成，其有一個可變的氨基末端區域。

1.2Nogo蛋白表達分布及生理功能NogoA在中樞和外周神經系統中廣泛分布，主要表達于少突膠質細胞、髓鞘循環和一些神經元群體[14，15]。其生理功能不僅抑制CNS軸突再生和腫瘤細胞的遷移，促進細胞凋亡，而且在脊髓損傷、脫髓鞘病、缺氧缺血性腦損傷中可中和抗體或受體，提高再生和可塑性，對改善功能預后具有促進作用[16]。有研究表明NogoA的Nogo66環與其受體NgR結合后轉移到p75/RhoA/ROCK激活cAMP引起細胞內信號轉導，從而抑制神經元生長和結構的重塑性。NogoA可通過三種方式與NgR結合：（1）完整少突膠質的Nogo66結合損傷神經元的NgR，即細胞細胞方式。（2）受損少突膠質脫落的Nogo66結合損傷神經元的NgR，即細胞細胞膜方式。（3）完全溶解的少突膠質細胞上釋放出NogoA的N端和可溶性的Nogo66結合其受體，發揮更強的抑制作用[17]。NogoB分布在中樞和外周神經系統，還見于血管內皮細胞、血管平滑肌細胞和炎癥細胞等。其生理功能為抑制CNS軸突再生，參與血管損傷后修復、肝臟纖維化的組織修復、炎癥性疾病的調控及腫瘤細胞凋亡等[18]。有研究通過靶向NogoB的siRNA使血管內皮細胞NogoB表達下調，可抑制內皮細胞鈣黏蛋白發生磷酸化，導致中性粒細胞遷移能力下降。這表明了NogoB蛋白可影響白細胞向炎癥部位趨化，從而參與炎癥調控[19]。此外，NogoB的表達下調可抑制PDGF誘導的原發性支氣管平滑肌細胞的增殖和遷移，增加細胞收縮性；而通過NogoB敲除發現ARPC 2/3下降，肌球蛋白輕鏈9亞型（myl9）增加。表明NogoB可影響ARPC 2/3和myl9參與氣道平滑肌細胞的收縮和遷移[20]。亦有研究發現NogoB蛋白水平在肝纖維化中顯著升高，可促進肌成纖維細胞中TGFβ/Smad2信號通路的激活，調控肝組織纖維化的修復[21]。NogoC主要分布于CNS的星形膠質細胞及分化后的神經元，還分布于骨骼肌及脂肪細胞，少量分布于心臟。NogoC 的生理功能在抑制神經再生、介導細胞凋亡及參與腫瘤發生等過程中起重要作用[22]。

2Nogo蛋白與腫瘤發生發展相關性

迄今已有研究表明，NogoA，NogoB和NogoC蛋白在腫瘤細胞凋亡中扮演著重要的角色[23]。因此，進一步研究Nogo蛋白在腫瘤發生發展中的機制，有助于研究某些腫瘤靶向治療及有望尋求防治腫瘤方法或干預手段。

2.1NogoA與腫瘤相關性學者Kuhlmann T等[24]通過免疫組織化學研究檢測NogoA蛋白在少突神經膠質瘤、星狀細胞瘤和室管膜細胞瘤中的表達情況，發現了NogoA蛋白在少突神經膠質瘤中高度表達，而在星狀細胞瘤和室管膜細胞瘤中則相反，并提出NogoA蛋白可作為一種新型標志物，可用于鑒別少突神經膠質瘤與其他亞型的神經膠質瘤。但部分學者則認為，在少突膠質細胞瘤腫瘤標志物的檢測中，NogoA蛋白可作為輔助免疫組化標記，但不作為一種特異性腫瘤標志物[25]。Xiong NX等[26]研究發現NogoA在少突膠質細胞瘤中的表達與該腫瘤的惡性程度呈負相關。Jin等[27]研究表明NogoA在膠質母細胞瘤中的過度表達可通過改變Rho活性和絲切蛋白磷酸化，使得膠質瘤U87MG細胞遷移和侵襲能力下降，故證實NogoA是膠質瘤細胞的遷移及侵襲的負調節因子。Hao CQ等[28]采用一種改進的慢病毒載體介導NogoA靶向RNA干擾， 通過促進G2/M細胞周期阻滯和凋亡機制，繼而抑制肝癌SMMC 7721細胞增殖，因此提出 NogoA有望成為肝癌治療的靶分子。

2.2NogoB與腫瘤相關性國內學者韓丁丁[29]研究發現肝癌細胞不斷增殖形成的缺氧環境會導致NogoB的高度表達，使得肝癌組織內血管形成促進了肝癌的發展。劉策等人[30]實驗結果發現NogoB的表達與膠質瘤惡性程度呈負相關，其機制可能是NogoB具有促進腫瘤細胞凋亡的功能，提示NogoB參與膠質瘤的發生發展，可作為判斷膠質瘤惡性程度的輔助指標。國外學者Kuang E等[31]研究認為NogoB的過度表達可通過內質網應激及其特殊的信號通路引起細胞凋亡。Xiao W等[32]認為NogoB蛋白表達增加與宮頸癌轉移程度具有相關性，他們用體外培養的宮頸癌Hela細胞進行實驗，NogoB蛋白結合Fibulin5可促進宮頸癌細胞轉移，這一結論有助于治療宮頸癌轉移性拮抗劑的開發。Wang B等[33]研究表明NogoB及其受體在乳腺癌侵襲性導管瘤中高度表達，高表達的NogoB蛋白受體可通過雌激素依賴性的方式促進腫瘤細胞的生長和分裂，并揭示其有望成為乳腺浸潤性導管癌的一個新的潛在的診斷標志物。Li等[34]研究表明NogoB異位表達導致廣泛的腫瘤細胞凋亡，其不對稱mRNA在小細胞肺癌中的表達受到抑制，提示該基因與人類癌癥之間有一定聯系，并且可能適用于癌癥的基因治療。但目前關于NogoB促使腫瘤細胞凋亡的機制尚存爭議。

2.3NogoC與腫瘤相關性Chen Y等[14]首次發現人類NogoC在HEK293細胞中表達可激活JNKcJun途徑，從而誘導細胞凋亡。但針對NogoC激活JNKcJun通路的機制還有待研究。Xing Liu等[35]用近70例肝癌標本與對應的正常組織相比，NogoC表達出現下降，可能與腫瘤大小和預后較差相關，并提出在肝癌細胞中過度表達的NogoC降低腫瘤細胞的生長和集落形成。這些結果表明NogoC有助于抑制肝癌細胞生長，可作為肝癌細胞的一種抑癌基因。目前NogoC在其他腫瘤的表達情況及其作用機制的研究比較欠缺。

3Nogo蛋白家族基因SNPs與腫瘤遺傳易感性

近年來RTN4基因3UTR多態性是許多研究者關注的熱點。Shi S等[36]采用聚合酶鏈反應聚丙烯酰胺凝膠電泳（PCRPAGE）確定336例宮頸鱗狀細胞癌患者和450例正常對照者RTN4 基因3UTR的TATC和CAA多態位點的基因型，結果顯示RTN4基因3UTR的TATC和CAA插入/缺失多態性與宮頸鱗狀細胞癌的臨床分期有關，且有助于宮頸癌易感性。Zhang K等[37]進行 RTN4 基因3UTR的TATC（rs71682890）和CAA（rs34917480）多態性基因分型，結果顯示RTN4基因3UTR遺傳變異與子宮肌瘤易感性有關聯，其CAA插入等位基因純合子攜帶者患子宮肌瘤風險增高。但因樣本量較小使調查結果仍存在一定的局限性，為了確認這種關聯性仍需進一步探究。Lu DeYi等[38]認為RTN4基因的SNPs不僅可影響轉錄和翻譯的效率，而且與癌癥易感性相關，其對411例非小細胞肺癌患者和471名非相關健康對照組進行病例對照研究，結果表明在中國人群中位于RTN4基因3UTR的CAA插入/缺失多態性（rs34917480）會增加非小細胞肺癌風險，這種關聯對老年男性和吸煙者更明顯，可能是這些因素都會影響該SNPs位點。進一步提出RTN4基因3UTR多態性可作為分子標志物用于檢測惡性腫瘤，但這種多態性對非小細胞肺癌的發生發展機制尚有待研究。

4小結

綜上所述，近年來對Nogo蛋白的生物學特性進行了許多研究，發現Nogo蛋白及其基因多態性與腫瘤發生發展密切相關。NogoA蛋白通過改變Rho活性和絲切蛋白磷酸化使膠質瘤U87MG細胞遷移和侵襲能力下降，在肝癌中促進G2/M細胞周期阻滯和凋亡抑制SMMC7721細胞增殖等；NogoB通過內質網應激和其特殊的信號通路引起細胞凋亡，在肝癌中使組織內血管形成促進肝癌的發展等；NogoC則激活JNKcJun途徑誘導細胞凋亡。RTN4基因3UTR多態性可促進宮頸癌、子宮肌瘤、非小細胞肺癌等腫瘤遺傳易感性。目前Nogo蛋白對腫瘤研究范圍仍存在一定局限性，特別是其家族基因SNPs與鼻咽癌發病機制的相關性研究未見報道。因此，我們今后應進一步研究Nogo蛋白家族基因SNPs與各種腫瘤發病機制及遺傳易感性的相關性，探索腫瘤致病分子機理，有助于確認新的易感基因，給臨床提供腫瘤診治的新靶點。參考文獻[1]Teng FY，Tang BL.Nogo/RTN4 isoforms and RTN3 expression protect SHSY5Y cells against multiple death insults[J].Mol Cell Biochem，2013，384（12）：719.

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