DKK3、Wnt/β-連環(huán)蛋白信號通路與宮頸癌關(guān)系的研究進(jìn)展

王玲，王志蓮

宮頸癌（cervical cancer）是目前全球范圍內(nèi)威脅女性生命健康的第四大癌癥[1]。據(jù)統(tǒng)計，全球每年宮頸癌新發(fā)病例可達(dá)57 萬，其中大部分發(fā)生在發(fā)展中國家[2-3]。隨著癌癥基因圖譜的不斷發(fā)展，越來越多的信號通路和基因被證實(shí)與癌癥的發(fā)生有關(guān)。在宮頸癌的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，Dickkopf 相關(guān)蛋白3（DKK3）可以通過抑制β-連環(huán)蛋白（β-catenin）的活性來抑制其核轉(zhuǎn)運(yùn)，降低腫瘤蛋白質(zhì)表達(dá)[4]。以β-catenin 為控制中心，最常見的通路為典型的Wnt 信號通路，即Wnt/β-catenin 信號通路。該通路不僅在胚胎發(fā)育過程和成人組織穩(wěn)態(tài)過程中具有重要作用，在干細(xì)胞更新、細(xì)胞增殖和細(xì)胞分化中也具有生物學(xué)功能，在腫瘤細(xì)胞的發(fā)生和轉(zhuǎn)移中亦發(fā)揮重要作用。這些遺傳或表觀遺傳事件與人類疾病如癌癥相關(guān)[5]。現(xiàn)就DKK3、Wnt/β-catenin 信號通路與宮頸癌的關(guān)系研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 DKK3

DKK 家族編碼分泌型糖蛋白，包括4 個主要成員（DKK1～DKK4）和一種獨(dú)特的DKK3 相關(guān)蛋白sgy，也稱為Dickkopf 樣蛋白1（DKKL1）。DKK1、DKK2 和DKK4 之間的總序列同源性為46%～50%，DKK3 和其他DKK 蛋白之間的總序列同源性為37%～40%，基于DNA 序列的相似性，DKK1、DKK2 和DKK4 比DKK3 更接近。DKK1、DKK2、DKK3 和DKK4 分別位于10q11、4q25、11p15.3 和8p11 位點(diǎn)。除了DKK3，其余都是同一個平行染色體組的一部分，而DKK3所在的11p15.3 位點(diǎn)于腫瘤中常缺失。由于結(jié)構(gòu)的差異，DKK3 表現(xiàn)出了不同于其他家族成員的生物學(xué)特征，DKK3 能抑制Wnt/β-catenin 信號通路[6]，DKK3 基因沉默與Wnt 信號通路的激活有關(guān)[7]。作為Wnt/β-catenin 信號通路的拮抗劑，DKK3 基因和蛋白的表達(dá)在許多類型的癌癥中下調(diào)[8]，對癌細(xì)胞的凋亡、遷移、侵襲和血管生成有一定的影響[9]，參與上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，其表達(dá)降低可增強(qiáng)癌細(xì)胞的侵襲性。以上均提示DKK3 對腫瘤具有抑制作用。

2 Wnt/β-catenin 信號通路

Wnt/β-catenin 信號通路是一種重要的細(xì)胞外通路，1982 年與原癌基因Int1（也稱為Wnt1）一起被發(fā)現(xiàn)[10]。這一途徑涉及許多發(fā)育過程，如細(xì)胞生長、分化、個體發(fā)育、遷移、遺傳穩(wěn)定性、凋亡、干細(xì)胞自我更新和維持成人組織穩(wěn)態(tài)。Wnt 信號通路包括兩種不同的細(xì)胞內(nèi)信號通路——β-catenin 依賴性通路（稱為典型Wnt 通路）和β-catenin 非依賴性通路（稱為非匿名Wnt 通路）。與其他信號通路相比，Wnt/β-catenin信號通路是一個進(jìn)化保守的系統(tǒng)，在胚胎發(fā)生、器官發(fā)生和體內(nèi)平衡中起著重要作用。Wnt/β-catenin 信號通路的異常激活是許多癌癥的誘發(fā)因素之一。

2.1 Wnt/β-catenin 信號通路簡介Wnt/β-catenin信號通路是一個多環(huán)節(jié)、多作用位點(diǎn)的生長發(fā)育調(diào)控信號通路，主要由膜蛋白、破壞復(fù)合物和βcatenin 3 個部分組成。Wnt 家族配體是分泌型脂糖蛋白，啟動該信號通路，作用于細(xì)胞膜上7 次跨膜受體卷曲蛋白（Frizzled，F(xiàn)ZL），該受體旁邊緊挨著低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白5/6（LRP5/6）共受體。破壞復(fù)合物由酪蛋白激酶1α（CK1α）、糖原合成酶激酶3β（GSK3β）、大腸腺瘤性息肉病蛋白（APC）和Axin（支架蛋白）組成。決定該途徑激活狀態(tài)的關(guān)鍵信號分子β-catenin 在細(xì)胞質(zhì)中受到穩(wěn)定性調(diào)節(jié)。

在沒有Wnt 刺激的靜止?fàn)顟B(tài)下，細(xì)胞質(zhì)βcatenin 被募集到破壞復(fù)合物中，然后被CK1α 和GSK3β 磷酸化。磷酸化的β-catenin 被含有β 轉(zhuǎn)導(dǎo)素的重復(fù)蛋白（SCFb-TrCP）E3 連接酶直接泛素化，并被26S 蛋白酶體途徑降解，以維持細(xì)胞質(zhì)低水平的β-catenin[11]。當(dāng)分泌的Wnt 配體積累時，這些配體與FZL 受體以及LRP5/6 共受體相互作用，F(xiàn)ZL 受體激活散亂蛋白（dishevelled，Dvl 或Dsh）以磷酸化LRP5/6，后者反過來分解破壞復(fù)合物，磷酸化的LRP5/6 為GSK3β 和Axin 提供了結(jié)合位點(diǎn)，導(dǎo)致破壞復(fù)合物瓦解，穩(wěn)定的β-catenin 在細(xì)胞質(zhì)中積累并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核。

研究證明，磷酸化的LRP5/6 通過抑制GSK3 活性直接阻斷β-catenin 降解，Axin 瓦解方式仍有待確定[4]。核積聚的β-catenin 與T 細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子（TCF）或淋巴增強(qiáng)因子（LEF）形成復(fù)合物，激活下游基因，涉及各種病理生理學(xué)靶基因的表達(dá)，包括增殖和轉(zhuǎn)化基因。

2.2 β-catenin 與宮頸癌Wnt/β-catenin 信號通路的激活是參與宮頸癌發(fā)生多步驟過程的主要失調(diào)途徑，β-catenin 結(jié)構(gòu)和信號特性的不平衡導(dǎo)致宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展[12]。在多種惡性腫瘤患者中，APC 和CTNNB1（β-catenin 編碼基因）是最常見的突變基因。大多數(shù)突變的APC 不能有效地使β-catenin 泛素化和降解，或產(chǎn)生了對GSK3β 磷酸化和隨后降解有抗性的突變β-catenin，最終導(dǎo)致β-catenin 的異常積累和Wnt/β-catenin 信號通路的激活[13]。越來越多腫瘤被發(fā)現(xiàn)與β-catenin 的異常積累和驅(qū)動靶基因的轉(zhuǎn)錄有關(guān)[11，14]。此外，CTNNB1 基因的遺傳變異可能有助于宮頸癌的發(fā)展，β-catenin 相關(guān)細(xì)胞黏附的改變可能與宮頸癌的發(fā)病機(jī)制有關(guān)[15]。另有研究證明，β-catenin 在宮頸癌組織中高表達(dá)，導(dǎo)致了Wnt/β-catenin 信號通路的激活，證實(shí)β-catenin 可能參與了宮頸癌的發(fā)生及發(fā)展[16]。CTNNB1 基因的遺傳變異可能有助于宮頸癌的發(fā)展[15]。β-catenin 的積累在Wnt/β-catenin 信號通路中占據(jù)核心位置[17]，通過降低β-catenin 的表達(dá)，抑制Wnt/β-catenin 信號通路，最終觸發(fā)細(xì)胞周期停滯，阻滯宮頸癌細(xì)胞周期的進(jìn)展[18]。此外，某些特定的表觀遺傳學(xué)改變可激活Wnt/β-catenin 信號通路，加重宮頸癌的惡性程度[19]，抑制Wnt/β-catenin 信號通路可緩解宮頸癌的進(jìn)展[20]。這進(jìn)一步表明β-catenin 通過Wnt/β-catenin信號通路參與了宮頸癌的發(fā)生及發(fā)展。

2.3 Wnt/β-catenin 信號通路與DKK3DKK3 可通過調(diào)控Wnt/β-catenin 信號通路來控制疾病的發(fā)生與發(fā)展。Wnt/β-catenin 信號通路涉及廣泛的生理和病理過程，調(diào)節(jié)關(guān)鍵的發(fā)育和生理過程，包括細(xì)胞增殖、分化、遷移和凋亡，為了啟動這一信號通路，Wnt 配體與其同源FZL/LRP 受體復(fù)合物結(jié)合，βcatenin 從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，充當(dāng)轉(zhuǎn)錄因子激活劑。目前已報道的細(xì)胞外Wnt 拮抗劑，包括分泌型Wnt 抑制劑、分泌型卷曲相關(guān)蛋白（SFRP）、Wnt 抑制因子1（WIF1）和DKK。前兩種分泌蛋白直接阻斷Wnt 受體與配體結(jié)合[21]，抑制Wnt 信號。與這些蛋白質(zhì)不同，DKK1、DKK2 和DKK4 通過與共受體跨膜蛋白Kremen1（Krm1）結(jié)合來抑制Wnt 信號，并通過胞內(nèi)作用誘導(dǎo)LRP5/6 的內(nèi)化，阻斷Wnt 信號，而DKK3 缺乏與LRP5/6 或Krm1 結(jié)合的能力。但是，DKK3 基因還編碼一種細(xì)胞質(zhì)非分泌型同工型DKK3b，其通過與β-TrCP（含有β 轉(zhuǎn)導(dǎo)素的重復(fù)蛋白）泛素連接酶結(jié)合來切斷Wnt/β-catenin 信號，這抑制了CTNNB1 核移位[22]。DKK3 還參與β-catenin的降解，抑制β-catenin 下游基因表達(dá)[23]。DKK3b 的起始密碼子遠(yuǎn)離CpG 島，不會影響Wnt 抑制基因的表達(dá)[6]。DKK3 還可通過阻斷β-catenin 的核轉(zhuǎn)運(yùn)，抑制Wnt 信號[23]。以上研究表明DKK3 可能抑制Wnt/β-catenin 信號通路。

3 Wnt/β-catenin 信號通路與宮頸癌

Wnt/β-catenin 信號通路已經(jīng)涉及不同類型的癌癥[24-25]，包括結(jié)直腸癌、肝癌、髓母細(xì)胞瘤、卵巢癌和乳腺癌，Wnt 信號的激活促進(jìn)了癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，促進(jìn)腫瘤發(fā)生和發(fā)展。關(guān)于婦科惡性腫瘤，在子宮內(nèi)膜癌、卵巢子宮內(nèi)膜樣癌和卵巢透明細(xì)胞癌中檢測到了CTNNB1 突變，CTNNB1 基因突變改變了β-catenin 的氨基端，并阻止其被破壞復(fù)合物磷酸化和降解[26]。Wnt/β-catenin 信號通路的過度激活與包括婦科惡性腫瘤在內(nèi)的多種癌癥的發(fā)生、進(jìn)展、復(fù)發(fā)和耐藥性有關(guān)。

研究表明，β-catenin 在宮頸癌中高表達(dá)[13]，βcatenin 在細(xì)胞質(zhì)中的積累和向細(xì)胞質(zhì)的移位對激活Wnt/β-catenin 信號通路至關(guān)重要。在宮頸癌發(fā)生過程中，β-catenin 的異常表達(dá)或異常分布常見，證實(shí)β-catenin 確實(shí)在宮頸癌組織中高表達(dá)，其表達(dá)水平與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[15]。Wnt 信號通路的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)，β-catenin 的積累參與宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展，淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移以及宮頸癌的預(yù)后[27]。該通路的激活參與宮頸癌發(fā)生、發(fā)展中多個過程的失調(diào)。

4 DKK3、Wnt/β-catenin 信號通路與宮頸癌

Wnt/β-catenin 信號通路在腫瘤進(jìn)展中的關(guān)鍵作用已被普遍接受，宮頸癌與Wnt/β-catenin 信號通路的異常激活有關(guān)[28]。DKK3 可能參與宮頸癌腫瘤生長過程并且在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移中起重要作用[29]。抑制DKK3 蛋白的表達(dá)可促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞的存活和侵襲[30]。此外，DKK3 防止β-catenin 積累，阻斷Wnt/β-catenin 信號通路，強(qiáng)烈抑制癌細(xì)胞增殖和遷移。DKK3 可表現(xiàn)出對β-catenin 的強(qiáng)調(diào)節(jié)作用，DKK3 間接結(jié)合β-catenin，其可以與β-TrCP 相互作用，增強(qiáng)細(xì)胞質(zhì)β-catenin 的降解，并抑制其增殖活性[24]。DKK3 抑制β-catenin 的傳導(dǎo)作用，可視為β-catenin 的負(fù)調(diào)節(jié)因子[31]。研究發(fā)現(xiàn)，Wnt/β-catenin信號在宮頸癌的許多致癌過程中起著重要作用，且在宮頸癌中被過度激活，參與腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移[26]。研究表明，β-catenin 在宮頸癌細(xì)胞的細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中過表達(dá)[15]。

Wnt/β-catenin 信號通路中遺傳或表觀遺傳變化可導(dǎo)致Wnt 信號成分如Wnt 配體、Wnt 抑制劑、膜受體和細(xì)胞內(nèi)介質(zhì)的突變，導(dǎo)致異常的Wnt 途徑激活，在各種癌癥中Wnt 途徑常異常激活。一些研究表明某些Wnt 信號基因參與了宮頸癌的發(fā)病機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，DKK3 在宮頸癌組織中表達(dá)降低[23]。提示DKK3 表達(dá)降低可能促進(jìn)了宮頸癌的發(fā)生。如果將DKK3 重新引入宮頸癌HeLa 細(xì)胞可導(dǎo)致菌落形成減少和細(xì)胞生長遲緩。DKK3 的過表達(dá)顯著減弱了β-catenin 的活性，并降低了β-catenin 水平。通過酵母雙雜交篩選，β-catenin 的負(fù)調(diào)節(jié)因子β-TrCP 被鑒定為新的DKK3 相互作用伴侶。DKK3 與β-TrCP共表達(dá)共同增強(qiáng)了DKK3 對β-catenin 的抑制作用。DKK3 的過表達(dá)阻斷了β-catenin 的核轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致其下游靶基因表達(dá)下調(diào)，而敲除DKK3 則消除了這種阻斷作用。因此，DKK3 可能通過β-catenin調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin 信號通路，抑制宮頸癌的發(fā)生、發(fā)展。

5 結(jié)語

目前Wnt/β-catenin 信號通路在宮頸癌發(fā)生、發(fā)展中的關(guān)鍵作用已成為研究熱點(diǎn)，研究DKK3調(diào)節(jié)Wnt/β-catenin 信號通路的具體機(jī)制，有望為宮頸癌發(fā)病機(jī)制提供更多依據(jù)。但是，Wnt/β-catenin 信號通路與其他多條信號通路相互級聯(lián)，共同促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展，成為目前研究宮頸癌發(fā)生機(jī)制的難點(diǎn)。因此，深入研究DKK3 在不同信號通路中對宮頸癌的調(diào)控及其相互關(guān)系可能更有意義，這也為今后的研究提供了新的方向。