抑癌基因Maspin的分子機制

鄭國強 馬錦琪

江蘇省無錫市人民醫院婦產科 214000

Maspin作為絲氨酸蛋白酶抑制劑超家族的一員最早是通過篩選乳腺癌抑癌基因時被發現的，Maspin在正常的乳腺上皮中高表達但在乳腺癌中的表達明顯降低。雖然在后續的研究中發現Maspin與經典的抑癌基因相比有較大差距[1]，但Maspin在腫瘤的生長、分化、轉移、凋亡及血管生成的方面都有重要的調控作用[2-3]。同時也有研究表明Maspin與子癇前期的發生有關，Maspin可以調控絨毛外滋養細胞的侵襲與遷移功能。本文對與Maspin有關分子機制研究進行總結，探討Maspin在不同細胞結構下表現出的作用特點。

1 Maspin的基因機構及分子特點

人的Maspin基因位于18號染色體長臂的21.3到23區間內，跨越由7個外顯子和6個內含子組成28kb基因片段，可翻譯成375個氨基酸組成的42kD的蛋白。Maspin蛋白的三維空間結構包含3個β折疊和9個α螺旋結構，和其他的絲氨酸蛋白酶抑制劑一樣Maspin蛋白也有一個反應中心環(RCL)[4]。作為絲氨酸蛋白酶抑制劑超家族的獨特結構，RCL是暴露在Maspin蛋白上部的可變結構，在抑制蛋白酶功能上發揮誘餌作用，同時也決定著被抑制蛋白酶的特異性。RCL結構與一些直接參與細胞生長、浸潤的因子或相關的酶結合時，則發揮腫瘤抑制作用；當RCL被水解時，則關閉Maspin功能，使細胞生長、浸潤的因子或相關的酶發揮其作用，促進細胞生長及遷移。然而Maspin蛋白擁有一個相對較短的且疏水的RCL，這種結構限制了Maspin對蛋白酶的抑制作用。

2 Maspin的表達調控

2.1 Maspin的轉錄調控 Maspin基因轉錄起始點上游的一千個堿基對的調控區域足夠誘導Maspin基因的轉錄，這一區域包含了ETS和AP1轉錄位點和組電白反應元件。姜忠敏等研究發現，Maspin在胃腸道間質瘤中的表達較對照組顯著降低，且隨著侵襲危險性的增加Maspin表達顯著降低，且Maspin表達與p53呈顯著負相關[5]。進一步的研究發現，p53與Maspin基因啟動子結合可以誘導Maspin基因的表達，后來的組織學實驗也證實Maspin基因可能是p53下游的靶基因。許多其他與調控Maspin表達的蛋白及信號通路都是依賴p53，TGFβ被發現需要p53的激活來增加Maspin基因的表達[6]。還有一些其他因子調劑Maspin基因的表達不依賴于p53，人乳腺癌和前列腺癌細胞中的抗氧化劑錳超氧化物歧化酶可以增加Maspin mRNA的穩定性，這種效果不受p53的影響。

2.2 Maspin的表觀遺傳學調控 Domann等人發現正常人乳腺上皮細胞中Maspin基因啟動子沒有甲基化的發生，而乳腺癌細胞啟動子的甲基化狀態抑制了Maspin基因的表達。脫甲基化藥物5-氮雜- 2’-脫氧胞苷可以劑量依賴性的增加乳腺癌細胞Maspin基因的表達[7]。Futscher等人證明組蛋白乙酰化和CpG島的甲基化都與維持染色質不同機構有關，在啟動子無甲基化Maspin表達陽性的人乳腺細胞和表皮角化細胞Maspin啟動子中富含乙酰化的H3、H4組蛋白。Maspin能顯著抑制膠質瘤細胞增殖，使膠質瘤細胞停滯在S期，表明Maspin在膠質瘤中可能具有抑癌基因特性。在膠質瘤中，Maspin的表達抑制與其啟動子CpG島甲基化相關；5-Aza-DC能恢復Maspin在膠質瘤細胞系中的轉錄[8]。這些表觀遺傳學的改變通過抑制抑癌基因的作用參入腫瘤的發生，后續的實驗進一步證明曲古抑菌素A(一種組蛋白脫乙酰化抑制劑)可以誘導Maspin基因的表達，這也為癌癥的治療提供了有效的理論支持。

2.3 Maspin的磷酸化調控 在早期對正常乳腺上皮細胞及乳腺癌細胞的研究中不管是內源性的Maspin蛋白還是人工誘導的Maspin蛋白都發現了酪氨酸的磷酸化。盡管誘導Maspin蛋白磷酸化的激酶還沒有確定，但TKD38表皮生長因子受體激酶結構域可以在細胞外誘導重組Maspin蛋白的酪氨酸磷酸化。Tamazato等人在人乳腺上皮細胞株中發現三種Maspin蛋白的磷酸化形式，并且證明抑制Maspin蛋白的酪氨酸磷酸化可以增加Maspin蛋白的表達進一步導致Maspin蛋白在細胞質的聚集[9]。關于Maspin蛋白磷酸化位點及磷酸化在Maspin蛋白哪些方面發揮著作用仍需要進一步的研究。

2.4 其他分子對Maspin表達的調控 Khalkhali等人發現在乳腺癌細胞株中NO可以誘導Maspin基因的表達，進一步引起乳腺癌細胞運動及侵襲能力的降低及凋亡指數的升高。Lim等人進一步證明在成神經瘤細胞株中NO誘導的凋亡及Maspin的表達均需要p53的轉錄活性[10]。由于乙酰水楊酸可以促進NO的生成，這也為非甾體抗炎藥治療乳腺癌提供可能途徑[11]。Jiang等人證明γ檸檬酸(一種必需脂肪酸)可以上調Maspin的表達，同時可以抑制結腸癌、乳腺癌及黑色素瘤細胞株的運動能力。最近關于不飽和脂肪酸在人體重大疾病發生方面的發生越來越多，這也可能為我們研究Maspin作用機制提供幫助。

3 Maspin與尿激酶型纖溶酶原激活劑(uPA)

McGowen等人首先發現了在細胞外的溶液中Maspin蛋白不抑制包括組織型纖溶酶原激活劑和尿激酶型纖溶酶原激活劑(uPA)絲氨酸蛋白酶的活性，但在前列腺癌細胞株DU145表面重組Maspin蛋白表現出對uPA的強烈抑制作用，這種抑制效應與DU145細胞運動能力的降低密切相關。后來的研究進一步證明內源性的Maspin蛋白亦可以表現同樣的抑制作用，Maspin蛋白與細胞表面的結合依賴于其與uPA及uPA受體復合物的相互作用，從而促發一個快速的低密度脂蛋白相關蛋白依賴的對uPA及uPA受體的內化過程。同時還發現了Maspin蛋白表現出對uPA前體的獨特親和力，從而抑制纖溶酶介導的uPA前體的水解過程[12]。uPA前體與其受體結合后促發蛋白水解反應，uPA前體水解成活化的uPA。活化的uPA水解纖溶酶原為纖溶酶，纖溶酶通過活化基質金屬蛋白酶(MMP)成員直接降解細胞外基質的非纖維蛋白。Maspin對uPA及uPA受體的內化調節顯示其在細胞外基質黏粘方面調控能力，也為其抑癌作用提供完整的信號通路。

4 其他與Maspin結合的蛋白

Bailey等人利用酵母雙雜交實驗發現干擾素調節因子6是一種Maspin結合蛋白，干擾素調節因子6作為干擾素調節因子家族中的一員，被熟知的是在病理刺激下可以調節干擾素及干擾素誘導基因的表達。他們還發現干擾素調節因子6與乳腺癌的侵襲程度呈反比，導入干擾素調節因子6可以誘導乳腺癌細胞向間葉細胞轉化的改變，同時Maspin也在這一過程中發揮同樣的調節作用，這可能有助于我們更好的理解Maspin的分子機制[13]。

Yin等人也利用相似的試驗方法發現熱休克蛋白90、谷胱甘肽硫轉移酶、熱休克蛋白70和Maspin相互作用最多。Maspin轉染后或者重組Maspin蛋白干預的乳腺癌和前列腺癌細胞株都會表現較高的谷胱甘肽硫轉移酶活性和活性氧產物的降低，這種效應在Maspin基因敲出或者谷胱甘肽硫轉移酶受抑制情況下都會降低，這些都表明Maspin與谷胱甘肽硫轉移酶的相互作用在降低細胞的氧化應激方面可能發揮作用[14]。熱休克蛋白作為一種分子伴侶，在許多腫瘤中都是過表達狀態，它們參入多種蛋白質的折疊過程。熱休克蛋白90就參入了包括c-Src、AKT、FAK、EGFR、MEK、cRaf、HIF-1a等致癌及促生存蛋白的加工折疊過程[15]。這些與Maspin直接作用的蛋白的不斷發現對我們進一步理解Maspin的各種功能背后的分子機制有著巨大幫助。

自1994年發現Maspin以來，我們對Maspin的分子機制基本的研究有了很大的提高。有關Maspin的結構、生物活性和轉錄翻譯的研究為我們將重組Maspin作為一種可行的癌癥治療提供了新的見解。未來重要的任務是擴大對Maspin蛋白相互作用的理解，探索其在腫瘤轉移中的作用。在以后的研究中無論是單獨使用還是與其他已知的抗癌藥物結合使用，Maspin都可以發揮巨大作用。