T淋巴瘤侵襲轉(zhuǎn)移誘導(dǎo)因子1分子作用機(jī)制及腫瘤相關(guān)研究進(jìn)展

張?jiān)?王馨悅 董兵 林貞花

(1延邊大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)教研室，吉林 延吉 133002； 2吉林省科技廳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展是多基因相互作用的過程，涉及多個(gè)階段、步驟和途徑〔1〕。因此，探明特定基因在腫瘤轉(zhuǎn)移侵襲中的作用和機(jī)制是目前研究的熱點(diǎn)。正常組織中T淋巴瘤侵襲轉(zhuǎn)移誘導(dǎo)因子(Tiam)1僅在大腦和睪丸表達(dá)，在其他組織中低表達(dá)或不表達(dá)。但近年研究表明，Tiam1在多種腫瘤中異常高表達(dá)并與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和不良預(yù)后相關(guān)〔2〕。本文對(duì)Tiam1的結(jié)構(gòu)與功能、相關(guān)的信號(hào)通路及其在腫瘤中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 Tiam1概述

1.1Tiam1的表達(dá) Tiam1于1994年由荷蘭癌癥研究所的Habets等〔3〕分離鑒定。他們利用插入逆轉(zhuǎn)錄病毒誘導(dǎo)突變與體外有效選擇侵襲性細(xì)胞變異相結(jié)合的方法，在BW5147小鼠的T淋巴瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)通過逆轉(zhuǎn)錄病毒感染分離得到的侵襲性變異體中存在著與侵襲相關(guān)的前病毒插入簇，并利用從侵襲性細(xì)胞克隆BWMLV3.6的基因組文庫中分離出的單克隆DNA片段(D22.3)對(duì)其進(jìn)行識(shí)別。結(jié)合基因庫對(duì)比和DNA印跡分析，Habets等〔3〕將該前病毒插入簇命名為Tiam1。小鼠Tiam1基因定位于16號(hào)染色體，人Tiam1基因定位于21號(hào)染色體的q22.1帶Aml-1基因的著絲粒端，編碼1 591個(gè)氨基酸，蛋白質(zhì)分子量為177 kD〔4〕。成人正常組織中，Tiam1在腦組織和睪丸中相對(duì)高表達(dá)，在小管上皮、支氣管黏膜上皮、肝細(xì)胞、心肌等組織低表達(dá)，在其他組織中不表達(dá)〔5〕。與Tiam1最接近的家族成員是果蠅靜物基因和Tiam1類似轉(zhuǎn)換因子(STEF)，也被稱為Tiam2，主要在神經(jīng)元細(xì)胞中表達(dá)，可能參與細(xì)胞遷移和細(xì)胞骨架的調(diào)控等〔6～8〕。

1.2Tiam1基因及蛋白結(jié)構(gòu) Tiam1是一個(gè)大的多結(jié)構(gòu)域蛋白，屬于親水性蛋白質(zhì)，富含脯氨酸、谷氨酸等。其特征是存在與彌散性B細(xì)胞淋巴致癌基因(Dbl)家族同源的結(jié)構(gòu)域，因此屬于調(diào)節(jié)Rho家族小GTP酶的鳥嘌呤交換因子(GEF)。在Tiam1的氨基末端有肉豆蔻酰化序列(myr)及兩個(gè)脯氨酸-谷氨酸-絲氨酸-蘇氨酸(PEST)結(jié)構(gòu)域〔9〕。此外，氨基末端還包含一個(gè)Pleckstrin同源功能域(PHn)和一個(gè)卷曲螺旋擴(kuò)展結(jié)構(gòu)(CC-Ex)。之后依次是一個(gè)Ras結(jié)合域(RBD)和一個(gè)PSD-95/DlgA/ZO-1(PDZ)結(jié)構(gòu)域，也稱為圓盤-大同源區(qū)(DHR)結(jié)構(gòu)域。在羧基末端區(qū)域有DH-PH組合結(jié)構(gòu)域(PHc)，這是Dbl類家族的GEF成員的特征〔10〕。但一般的Dbl家族成員僅有一個(gè)PH結(jié)構(gòu)域，而Tiam1則有羧基末端的PHc和氨基末端的PHn兩個(gè)結(jié)構(gòu)域〔11〕。

1.3Tiam1的生物學(xué)功能 Tiam1蛋白氨基末端的myr為膜靶向定位提供了一個(gè)脂質(zhì)錨位點(diǎn)，可能參與蛋白質(zhì)的定位和穩(wěn)定〔12〕；細(xì)胞骨架蛋白和膜受體CD44可與PH域結(jié)合，參與Tiam1的膜復(fù)原〔13〕；PHn-CC-Ex結(jié)構(gòu)域?qū)τ谫|(zhì)膜結(jié)合和支架蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)下游信號(hào)至關(guān)重要，可介導(dǎo)與3，4，5-三磷酸肌醇等膜磷脂成分結(jié)合〔14〕；氨基末端的PH域參與膜褶皺的形成及細(xì)胞黏附等生物學(xué)過程，當(dāng)其缺失時(shí)可能導(dǎo)致Tiam1功能失活〔15〕；RBD結(jié)構(gòu)域可以與活化的Ras結(jié)合來激活Ras相關(guān)的肉毒素底物(Rac)1〔16〕；DH-PH結(jié)構(gòu)域可作為Rho類蛋白的GDP-GTP交換反應(yīng)的催化劑，傳導(dǎo)激活GTP酶并參與Tiam1的膜定位、誘導(dǎo)神經(jīng)突生長和神經(jīng)元極化等過程〔17〕；PHc和 PHn結(jié)構(gòu)域共同參與細(xì)胞偽足的形成，與細(xì)胞運(yùn)動(dòng)相關(guān)〔18〕。

2 Tiam1的分子作用機(jī)制

Tiam1結(jié)構(gòu)中存在著可以與膜蛋白和胞內(nèi)蛋白相互作用的結(jié)構(gòu)域，因此Tiam1被認(rèn)為可與這些蛋白結(jié)合，調(diào)控GEF活性，并決定Tiam1介導(dǎo)的Rac1激活的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。在相關(guān)的膜蛋白和胞內(nèi)蛋白中，有一些已被證明參與腫瘤進(jìn)程。

2.1Tiam1與Rac1 作為GEF家族成員，Tiam1可作用于Rac1上游，通過RBD結(jié)構(gòu)域與Ras相互作用，刺激GDP與GTP轉(zhuǎn)換，特異性激活Rac1，進(jìn)而參與Rac1介導(dǎo)的信號(hào)通路調(diào)控。該通路調(diào)節(jié)的生物學(xué)進(jìn)程主要包括細(xì)胞骨架的活性和形態(tài)學(xué)改變、遷移和黏附〔19〕、侵襲和轉(zhuǎn)移〔20〕等分子生物學(xué)進(jìn)程。Angeliki等〔21〕發(fā)現(xiàn)，敲除Tiam1的小鼠對(duì)Ras誘導(dǎo)的皮膚腫瘤的發(fā)展具有抗性，確定Rac1的激活劑Tiam1是Ras誘導(dǎo)腫瘤的關(guān)鍵。Ras可以通過磷脂酰肌醇3激酶間接激活Tiam1。

2.2Tiam1與Spinophilin Spinophilin是蛋白磷酸酯酶1的調(diào)控亞基，參與Rac1介導(dǎo)的肌動(dòng)蛋白重組，并可與Tiam1的PHn-CC-Ex區(qū)域結(jié)合。與Spinophilin結(jié)合后的Tiam1可以抑制P21活化激酶(PAK)1的活化，從而調(diào)控Rac下游激活效應(yīng)〔22〕。

2.3Tiam1與微管相關(guān)蛋白(Map)1B Map1B是軸突發(fā)育的必需因子，參與調(diào)控神經(jīng)突的生長、神經(jīng)元的遷移和轉(zhuǎn)移。同時(shí)，它還可作為信號(hào)中樞在成熟神經(jīng)元調(diào)控肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架和受體轉(zhuǎn)運(yùn)。研究表明，Tiam1可調(diào)節(jié)Map1B介導(dǎo)的這一過程。Map1B的輕鏈1亞基可與Tiam1結(jié)合，促進(jìn)Rac1和Cdc42的激活和RhoA抑制，導(dǎo)致肌動(dòng)蛋白聚合和軸突延長。另外，Map1B-Tiam1-Rac1通路對(duì)于脊柱結(jié)構(gòu)的可塑性和中樞興奮性神經(jīng)突觸傳遞關(guān)鍵分子——谷氨酸受體亞型2-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異唑丙酸(AMPA)發(fā)揮生物學(xué)功能十分重要〔23〕。

2.4Tiam1與細(xì)胞黏附分子(CADM)1 CADM1是一種編碼多功能免疫球蛋白樣的細(xì)胞黏附分子，在健康成人的T淋巴細(xì)胞中低表達(dá)，在成人T細(xì)胞白血病(ATL)細(xì)胞中過表達(dá)。CADM1蛋白過表達(dá)可促進(jìn)白血病細(xì)胞向器官和組織的浸潤(這是ATL的常見臨床表現(xiàn)之一)。氨基酸序列比對(duì)顯示，CADM1與Tiam1具有類似的Ⅱ型PDZ結(jié)構(gòu)域。CADM1與Tiam1的PDZ結(jié)構(gòu)域相互結(jié)合后，可通過Rac活化誘導(dǎo)偽足形成，提示Tiam1整合了來自CADM1的信號(hào)，并通過Rac激活調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架。這可能是導(dǎo)致ATL患者白血病細(xì)胞組織浸潤的主要原因〔24〕。

2.5Tiam1與Eph家族 Eph受體及其膜結(jié)合配體Ephrin是一個(gè)復(fù)雜的受體酪氨酸激酶(RTKs)亞家族。Eph/Ephrin結(jié)合可導(dǎo)致各種相反的細(xì)胞行為，如黏附與排斥、細(xì)胞遷移與細(xì)胞黏附等。Eph家族成員可直接與Tiam1相互作用，介導(dǎo)Tiam1激活從而誘導(dǎo)一些細(xì)胞進(jìn)程的發(fā)生。例如，Pomme等〔25〕發(fā)現(xiàn)激活的EphA2與Tiam1相互作用可導(dǎo)致Tiam1活化，進(jìn)而增加Rac1的活性并促進(jìn)內(nèi)吞作用。而沉默Tiam1則會(huì)破壞Rac1激活和EphA2誘導(dǎo)的內(nèi)吞作用。Sooyeon等〔26〕發(fā)現(xiàn)Tiam1可與EphA8相互作用并調(diào)節(jié)EphA8/EphrinA5誘導(dǎo)的內(nèi)吞作用。下調(diào)Tiam1可導(dǎo)致EphA8/ephrinA5誘導(dǎo)的內(nèi)吞作用效率降低。還有研究表明EphA4可與Tiam1的氨基末端區(qū)域結(jié)合，誘導(dǎo)其酪氨酸磷酸化，并可能激活皮質(zhì)中的Rac1〔27〕。

2.6Tiam1與nm23h1 nm23被認(rèn)為是抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的基因，在人體中存在兩種類型：nm23h1和nm23h2。研究表明，當(dāng)nm23h1與Tiam1的氨基末端結(jié)合后可負(fù)調(diào)控其活性，并且抑制Tiam1誘導(dǎo)的Rac1激活和c-Jun氨基末端激酶(JNK)活化，減少細(xì)胞膜褶皺形成，從而抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移〔28〕。

3 Tiam1與腫瘤

美國癌癥協(xié)會(huì)的研究數(shù)據(jù)顯示，全球新發(fā)病和死亡的主要腫瘤類型有肺癌、前列腺癌、乳腺癌、結(jié)直腸癌、胃癌、肝癌、食管癌等〔29〕。Tiam1與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后密切相關(guān)。

3.1Tiam1與肺癌 Liu等〔30〕研究發(fā)現(xiàn)，Tiam1主要存在于細(xì)胞胞質(zhì)中，在肺癌組織中表達(dá)高于正常組織。同時(shí)有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者中，Tiam1表達(dá)較高，可將其視為患者不良預(yù)后的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因子。

3.2Tiam1與乳腺癌 Xu等〔31〕發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌中Tiam1可誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞侵襲、遷移、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和癌干細(xì)胞特性改變。在小鼠中將Tiam1沉默能夠抑制肺轉(zhuǎn)移，說明Tiam1參與乳腺癌侵襲和轉(zhuǎn)移。何雄斌等〔32〕發(fā)現(xiàn)，Tiam1在乳腺癌組織中表達(dá)明顯高于正常乳腺組織及乳腺增生組織，且與乳腺癌組織分級(jí)、TNM分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移顯著相關(guān)。

3.3Tiam1與結(jié)直腸癌 劉少平等〔33〕采用實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，淋巴結(jié)陽性結(jié)直腸癌患者的癌組織Tiam1 mRNA的相對(duì)表達(dá)量高于淋巴結(jié)陰性結(jié)直腸癌患者，而這兩組均高于良性病變組；結(jié)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)的單因素分析顯示，癌組織中Tiam1 mRNA表達(dá)量與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)；Cox多因素分析顯示其是結(jié)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移獨(dú)立的危險(xiǎn)因素。說明Tiam1 mRNA表達(dá)量升高不僅與結(jié)直腸癌發(fā)生密切相關(guān)，亦與結(jié)直腸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移呈正相關(guān)。He等〔34〕的研究成果也證明Tiam1參與結(jié)直腸癌的演進(jìn)過程。

3.4Tiam1與胃癌 Zhu等〔35〕從人胃癌細(xì)胞系MKN-45中分離出具有高、低侵襲能力的兩個(gè)亞群，并用Tiam1的反義寡核苷酸(ASODN)轉(zhuǎn)染高侵襲亞群，發(fā)現(xiàn)經(jīng)ASODN處理后該亞群細(xì)胞的體外侵襲能力降低，形態(tài)學(xué)及超微結(jié)構(gòu)觀察也顯示該細(xì)胞絲狀偽足及小孢子明顯減少。結(jié)果表明Tiam1通過調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架重組誘導(dǎo)胃癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移。

3.5Tiam1與其他腫瘤 此外，還有研究發(fā)現(xiàn)Tiam1與多種腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過程相關(guān)。Ding等〔36〕發(fā)現(xiàn)Tiam1在胰腺癌組織中高表達(dá)且可作為不良預(yù)后的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因子；Yang等〔37〕發(fā)現(xiàn)Tiam1在宮頸癌中表達(dá)上調(diào)且與不良預(yù)后相關(guān)；Liu等〔38〕發(fā)現(xiàn)Tiam1通過Wnt/β-catenin信號(hào)通路調(diào)節(jié)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化進(jìn)程，促進(jìn)甲狀腺癌轉(zhuǎn)移；Song等〔39〕發(fā)現(xiàn)Tiam1與口腔鱗癌的發(fā)生相關(guān)；Li等〔40〕發(fā)現(xiàn)Tiam1與卵巢癌的臨床分期和不良預(yù)后相關(guān)；Wu等〔41〕發(fā)現(xiàn)Tiam1與食管癌的轉(zhuǎn)移和侵襲相關(guān)。

綜上，Tiam1參與的各種分子生物學(xué)進(jìn)程正在逐漸被發(fā)現(xiàn)，其與腫瘤發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后的密切關(guān)系已經(jīng)逐漸被揭示。因此，Tiam1有望成為多種腫瘤的分子治療靶點(diǎn)和臨床預(yù)后評(píng)估指標(biāo)，但Tiam1參與調(diào)控的具體機(jī)制、相關(guān)分子信號(hào)通路等尚待研究。