膜型雌激素受體ER-α36的分子結構及相關信號傳導途徑研究進展

徐雪芬，吳水水，王衡，黃劍

(廣東醫科大學,廣東湛江524023)

雌激素受體(ER)與多種腫瘤的發生發展密切相關。大約70%的乳腺癌ER表達陽性[1]。ER陽性表達的腫瘤往往預后好、對內分泌治療敏感。遺憾的是，大多數患者經過1年多的治療后，將產生不同程度耐藥，給臨床治療帶來極大挑戰[2～4]。ER主要包含ER-α和ER-β兩種類型。ER-α的主要類型ER-α66位于細胞核，屬于核型雌激素受體，而ER-α36定位于細胞膜，屬膜型雌激素受體。探索膜型雌激素受體的結構特點及其相關信號通路，有助于了解其在腫瘤發生發展中的作用，甚至發現逆轉ER相關腫瘤耐藥的方法。現將膜型雌激素受體ER-α36的分子結構和相關信號通路研究進展綜述如下。

1 ER-α36的分子結構

2005年Wang等[5]從人的子宮內膜cDNA庫發現了一種全長的cDNA克隆基因，這種基因完全契合了ER-α66配體依賴區基因轉錄的DNA序列。其cDNA全長5.4 kb，可以轉錄形成310個氨基酸開放閱讀框，編碼出分子量約為35.7 KDa蛋白，即ER-α36。ER-α36缺乏ER-α66的轉錄激活區(AF-1 和AF-2)，保留了DNA結合區域、部分二聚體和配體結合區域。其cDNA序列的開放閱讀框完好地匹配了ER-α66基因DNA序列的外顯子2至外顯子6區域[6]。ER-α36的配體結合區可以進行轉錄后的棕櫚酰化修飾，還有3個潛在的豆蔻酰化位點[7, 8]。因此，ER-α36可能在雌激素的基因組或非基因組信號途徑中都發揮一定作用。

Wang等[5]認為，ER-α36能夠抑制ER-α66和ER-β的基因組信號轉導途徑，而ER-α66又可以抑制ER-α36的AP1啟動子活性，這種抑制可以被ER-α36和ER-α46本身解除。此外，ER-α46又可以抑制ER-α66的AF-1結構域的轉錄活性[6]。所以在同一細胞中，ER-α66、46和36的相對水平決定著細胞選擇基因組還是非基因信號轉導途徑[9]。17-β雌二醇(E2)能夠激活快速激活ER-α36，引起MAPK / ERK與PI3K/ Akt信號通路的激活，導致ERK、Akt磷酸化[10, 11]。其他雌激素包括雌酮(E1)、17-α雌二醇(E2α)、雌三醇(E3)和雌四醇(E4)都可以與ER-α36并發揮類似作用。表明ER-α36可能比ER-α66具有更廣泛的配體結合譜[12]。

ER通過蛋白與蛋白、蛋白與DNA錨定轉錄因子之間相互作用調節雌激素下游的信號轉錄。ERs甚至可以與上皮生長因子受體(EGFR)超家族相互作用，產生同源或異源二聚體，上調或下調乳腺腫瘤細胞對雌激素的敏感性。有研究用低濃度(nmol/L)的雌激素作用于高表達ER-α36的乳腺癌細胞，能快速激活ERs信號通路引起的細胞增殖活化；但高濃度(μmol/L)的雌激素會抑制高表達ER-α36乳腺癌細胞的增殖[8, 13, 14]。ER-α36對激素作用敏感，用E2-BSA(一種結合牛血清蛋白，具有不滲透細胞膜特性的雌二醇)處理ER-α36高表達乳腺癌細胞，數分鐘后即可引起ERK磷酸化[12]，表明ER-α36能介導快速、非基因組的雌激素信號途徑。

ER-α36主要定位于細胞膜[15]，其表達不受ER-α66的影響。無論在ER陰性還是ER陽性乳腺癌中均可被檢測到，但在ER-α66陰性乳腺癌中呈現出高表達特性[16]。約40% ER-α66陽性的乳腺癌組織ER-α36高表達。然而在人正常乳腺細胞系MCF-10A中 ER-α36和ER-α66的表達均呈陰性。另外，高表達ER-α36的乳腺癌細胞ER-α66和ER-β依賴和非依賴的雌激素基因組信號轉錄活性下降[12]，提示ER-α36有可能抑制雌激素的基因組信號。三陰(ER陰、PR陰、HER-2陰)乳腺癌細胞MDA-MA-231和MDA-MA-436 中ER-α36呈高表達。ER-α36與ER-α66這種雙向抑制效應產生的機制尚不明確[17]，但較為肯定的是ER-α36與配體結合后可激活下游信號激發多種細胞內信號級聯反應，調控腫瘤細胞的增殖、分化和凋亡，甚至參與了腫瘤耐藥。我們前期研究發現，82例三陰型(Basal-like 型)乳腺癌患者ER-α36陽性表達率96.3%，p-ERK及p-AKT陽性表達率均為97.6%，這些患者均具有腫瘤體積大、易轉移和預后差的特點。表明ER-α36對于乳腺癌患者預后具有重要監測價值。

2 ER-α36相關信號傳導途徑

膜型雌激素受體與胞內多種信號存在著交叉對話現象，并參與介導細胞內的快速信號途徑[14]，如腺苷酸環化酶途徑(AC)、蛋白激酶C途徑(PKC)、G蛋白偶聯途徑、磷脂酰三磷酸肌醇激酶PI3K/AKT信號途徑、絲裂原活化蛋白激酶MAPK/ERK信號途徑[18]、Ca2+通路[19]和Src激酶激活的信號途徑等[20]。總結上述激活事件，可歸納為3種主要的信號通路：Ras-Raf-MEK-MAPK通路、G蛋白-Src-PI3K-AKt通路、PLC-PKC-cAMP-PKA通路[21]。

2.1 Ras-Raf-MEK-MAPK-Erk途徑 絲裂原激活的蛋白激酶途徑在許多腫瘤的發生、發展中扮演重要角色，如乳腺癌、前列腺癌、結直腸癌等。Wang等[12]發現用E2β-BSA作用于轉染了ER-α36的HEK293細胞，與對照組相比，細胞ERK磷酸化水平明顯升高。表明ER-α36能夠激活MAPK/ERK信號通路。MAPK又可以被MAPK激酶(MEKs)的特定蘇氨酸和酪氨酸殘基磷酸化而激活，MEKs本身又被其上游蛋白激酶Raf激活，Raf蛋白同時又受到Ras蛋白家族的調節。有趣的是低濃度雌激素作用于三陰性乳腺癌細胞株，激活了原癌基因Src，并使酪氨酸激酶位點Src-Y416磷酸化，通過胞內信號級聯反應激活MAPK/ERK途徑，促進細胞有絲分裂，加速腫瘤進展。高濃度時則使Src-Y527磷酸化，抑制腫瘤細胞生長[22, 23]。通過研究ER陽性乳腺癌細胞株發現，Src和EGFR對雌激素刺激生長起重要作用，并調節了信號轉錄激活因子5(STAT5)活性[24]。E2誘導激活Src-Y416磷酸化同時伴隨EGFR-Y845磷酸化[12]。

2.2 G蛋白-Src-PI3K-AKt途徑 絲/蘇氨酸蛋白激酶Akt又名蛋白激酶B(PKB)，在細胞增殖、生存和凋亡過程中發揮重要作用。Lin等[25]發現，用睪酮、E2或tamoxifen作用于子宮內膜癌Hec1A細胞，均能激活PI3K/Akt信號通路，使其發生磷酸化，敲除ER-α36后該信號通路不能被引出。另外，用tamoxifen作用于高表達ER-α36的MCF-7細胞，能誘導Akt磷酸化，這種作用能被PI3K抑制劑LY294002阻斷[26]。

2.3 PLC-PKC-AC-cAMP-PKA途徑 E2可以通過ER-α36快速作用于神經元GABA受體上的G蛋白門控內向整流鉀通道(GIRK)[19, 27]，調節神經元的興奮性。PKCs本身位于磷脂酶C(PLC)-三磷酸肌醇(PI3)-二酯酰甘油(DAG)信號下游。PKC的活化可以抑制海馬CA1區GABA受體激活GIRK通道。Qiu等[27, 28]發現E2可以激活PKC和PKA，從而改變雌性豚鼠下丘腦GRCPs偶聯的K+通量。E2通過激活cAMP瀑布式信號增強紅藻氨酸鹽/海仁酸誘導的K+電流，PKA的特異性抑制劑(Rp-cAMP)減弱了E2的這種效應[28]。E2誘導的快速PLC-PKC-PKA信號途徑可能參與協同中樞神經系統(CNS)遞質的傳遞，并能增強大腦回路的突觸效應，這對維持CNS的穩態至關重要。

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