糖基轉移酶GnT-V 和腫瘤的關系的研究進展

耿直 袁東智

（四川大學華西基礎醫學與法醫學院生理學教研室，四川 成都 610041）

腫瘤細胞的遠端轉移一直是腫瘤學研究的熱點，而上皮間充質轉化（Epithelium-mesenchymaltransition，EMT）被廣泛認為是上皮類型惡性腫瘤發生遠端轉移的關鍵環節。EMT是指上皮細胞的細胞間連接減弱，并向間充質細胞的外形轉變。多種膜蛋白分子（如E-鈣粘蛋白整合素）以及基質金屬蛋白酶（Matrix metalloproteinases，MMPs）均與EMT的發生有關[1]。而這些蛋白質的功能均受糖基化修飾的調節，特別是發生在天冬氨酸殘基上的N-糖基化修飾，這類修飾異常增加，會抑制這些分子的功能，從而促進EMT以及腫瘤轉移的發生。

蛋白質的糖基化修飾是由特定的糖基轉移酶完成，不同的糖基轉移酶可以將不同結構的糖鏈連接到蛋白質的修飾位點上。常見的N-糖基化包括高甘露糖型N-糖基化、復雜型N-糖基化和雜交型N-糖基化等。N-乙酰氨基葡萄糖基轉移酶V（N-acetylglucosaminyltransferase-V，GnT-V）是N-乙酰氨基葡萄糖基轉移酶的家族成員之一，其編碼基因為MGAT5。GnT-V可以催化N-乙酰葡糖胺與甘露糖以β1，6糖苷鍵相連，從而形成甘露糖分支連接，改變蛋白質的空間構象以及功能[2]。

研究發現GnT-V在多種腫瘤的生長與轉移中具有重要作用。GnT-V敲除的裸鼠表現為多瘤中間T抗原（Polyoma middle T antigen，PyMT）誘發的乳腺腫瘤生長緩慢，遠端轉移發生率降低[3]。過表達GnT-V則會造成腫瘤細胞的增殖、侵襲與遷移行為增強。在胃癌、食管癌、結腸癌、肝癌等多種腫瘤細胞中均發現GnT-V的表達水平以及蛋白質β1,6-乙酰葡糖胺修飾水平上調[4]。目前認為，腫瘤細胞中高表達的GnT-V會增加鈣粘蛋白的β1,6-乙酰葡糖胺修飾，使腫瘤細胞間的連接粘附減弱，促進腫瘤細胞發生EMT，導致遠端轉移的發生[5]。本文將聚焦GnT-V，梳理其在多種腫瘤中的最新研究進展。

1 GnT-V 與肝細胞癌

與正常肝細胞相比，肝癌細胞膜表面的N-糖基化修飾模式發生改變，特別是β1,6-分支類型的修飾增加[6]。

在肝癌細胞中的研究發現，GnT-V可以增加跨膜蛋白細胞外基質金屬蛋白酶誘導因子（Extracellular matrix metalloproteinase inducer，EMMPRIN）CD147上的β1，6-乙酰葡糖胺修飾增加，會改變其與整合素β1之間的相互作用，并使基質金屬蛋白酶MMPs的表達下降，導致該肝癌細胞的遷移能力增強[7]。進一步研究發現GnT-V修飾CD147糖基化位點是Y140和Y183[8]。

乙型肝炎病毒感染與肝癌發生密切相關。有研究發現，HBV感染會導致肝癌細胞株HepAD38中一系列參與N-糖基化的糖基轉移酶表達水平改變，其中GnT-V的表達水平會被上調[9]。另外，Liu等研究發現，雙氫青蒿素能夠抑制肝癌細胞中MGAT5的轉錄，進而降低GnT-V表達，并且減少細胞膜表面β1，6-乙酰葡糖胺糖基化修飾水平[6]，該研究可能為肝癌的治療提供一個潛在的藥物靶點。

2 乳腺癌

2000年，發表在Nature Medicine上的研究發現，在GnT-V敲除的裸鼠中，使用PyMT誘發乳腺癌，與野生型裸鼠相比，GnT-V敲除裸鼠的腫瘤生長緩慢，遠端轉移發生率降低[3]，首次提示GnT-V與乳腺癌的遷移有關。在永生化的人乳腺導管上皮細胞系MCF10A中的研究發現，穩定過表達GnT-V的MCF10A細胞亞株的遷移能力增強，而殼寡糖（Chitosan oligosaccharides，COS）能夠降低GnT-V蛋白表達，降低細胞膜N-糖基化的水平，并抑制細胞遷移[10]。

受體酪氨酸蛋白磷酸酶α（Receptor-like protein tyrosine phosphatase alpha，RPTPα）是一種受體酪氨酸蛋白磷酸酶，參與黏著斑（Focal adhesions）的形成。黏著斑是細胞與細胞外基質的一種連接結構，在細胞遷移中發揮重要作用，被認為是細胞發生EMT的標志之一。在乳腺癌細胞系MCF-7中的研究發現，GnT-V可以讓RPTPα的β1，6-乙酰葡糖胺修飾水平升高，大幅降低其蛋白降解速度，導致它對下游的Src激酶去磷酸化程度增強，最終促進黏著斑的形成[11]。

另外，GnT-V的表達受到非編碼RNA的轉錄后調控。已有研究發現，miR-124能夠抑制GnT-V的表達。體內、外實驗均發現，上調miR-124能夠抑制乳腺癌細胞的生長和轉移，但是恢復GnT-V的表達后，miR-124對癌細胞生長和轉移的抑制作用減弱[12]。

3 神經膠質瘤

在神經膠質瘤細胞中，穩定過表達GnT-V的細胞亞株中受體酪氨酸蛋白磷酸酶μ（Receptorlike protein tyrosine phosphatase mu，RPTPμ）的表達和催化活性均降低，從而導致激活PLCγ-PKC通路，使神經膠質瘤細胞的遷移能力增強[13]。

在膠質母細胞瘤起始細胞（ GBMinitiatingcells，GIC）中的研究發現，小分子抑制劑PST3.1a能夠通過抑制GnT-V的酶活性，降低細胞N-聚糖中的β1,6-乙酰葡糖胺水平，并抑制TGF-β受體及粘著斑激酶（Focal adhesion kinase，FAK）信號通路，導致細胞的生長、侵襲和遷移行為減弱[14]。該研究表明GnT-V介導的N端β1,6-乙酰葡糖胺修飾參與了TGF-β受體及粘著斑激酶（Focal adhesion kinase，FAK）信號通路，但是具體靶標修飾分子還有待進一步探究。

另外，有研究顯示在使用T細胞免疫療法時，敲除MGAT5基因的CD8+T細胞可以增強膠質母細胞瘤小鼠模型的生存率。雖然其具體機制尚不清楚，但是提示GnT-V可能在T細胞免疫療法中也具有重要作用，并可能成為一個改善療效的編輯靶標分子[15]。

4 其他類型的癌癥

GnT-V在肺癌、鼻咽癌和膀胱癌中的研究報道較少，研究發現有限，因此在此部分一起梳理總結。

4.1 肺癌

在肺癌細胞中，TGFβ1可通過JNK/P38/PI3K通路下調非肌肉肌球蛋白II-A（Non-muscle myosin II-A，NMII-A）表達，同時上調GnT-V表達，促進EMT的發生和肺癌細胞轉移，提示GnT-V也參與了肺癌的轉移過程[16]。

4.2 鼻咽癌

在鼻咽癌細胞中，GnT-V可以對表皮生長因子受體（Epidermal growth factor receptor，EGFR）進行N端β1,6-乙酰葡糖胺修飾，而同時抑制EGFR和GnT-V的表達，可以顯著降低鼻咽癌細胞的生長和遷移行為，且增強其對放療的敏感性[17]。

4.3 膀胱癌

在人膀胱移行細胞癌細胞系T24中的研究發現，抑制GnT-V表達，會降低細胞膜上人平衡型核苷載體1（Human equilibrative nucleoside transporter 1，hENT1）的表達量。hENT1參與了抗腫瘤藥物吉西他濱（Gemcitabine）的攝取，其表達降低會使細胞對該類產生耐藥性，提示GnT-V可能也在腫瘤耐藥方面發揮作用[18]。

5 總結和展望

GnT-V作為N-乙酰氨基葡萄糖基轉移酶家族分子之一，其參與了腫瘤細胞的生長、侵襲和轉移行為，特別是在多種腫瘤細胞轉移中的作用日益得到關注。隨著對GnT-V糖基化機制的研究深入，對其修飾目標蛋白的研究拓展，以及特異性作用于GnT-V的小分子化學物質和microRNA的研究發現，GnT-V很有可能成為一個新的腫瘤治療靶點。但是，這一期望還面臨著諸多挑戰，比如：GnT-V在腫瘤中的研究以細胞學實驗居多，動物學實驗的數據相對較少，為了明確其作用還需要更多的功能驗證實驗；GnT-V參與修飾的蛋白質種類較多，如果干預GnT-V的表達，可能同時造成多種蛋白質的糖基化修飾改變，這種非特異性改變可能對未來的治療應用帶來安全性隱患，目前還沒有研究聚焦這一問題。關于GnT-V在腫瘤遷移中的研究工作還有待進一步深入。