MKK4与恶性肿瘤相关性的研究进展

鲁明骞 ，许新华 *

(1宜昌市中心人民医院，三峡大学第一临床医学院，湖北宜昌 443003;2三峡大学肿瘤研究所)

随着生物学研究的不断深入，临床对受体型酪氨酸激酶(PTK)及其相关信号通路在肿瘤生长、侵袭、血管生成中的作用有了更加深入的了解。丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)作为信号传导通路的重要组成部分，是细胞内的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，其信号转导通路存在于大多数细胞内，将细胞外刺激信号转导至细胞及其核内，引起细胞丝裂原活化蛋白激酶增殖、分化、转化及凋亡等生物学行为[1]。细胞外的不同刺激可产生不同的MAPKs信号通路，通过其相互调控而介导不同的细胞生物学反应。MKK 4(mitogen-activated protein kinase kinase 4)是丝裂原活化蛋白激酶的激酶，是 MAPK信号传导通路的组成部分，是癌基因Ras信号传导通路的中心环节。现将MKK 4与恶性肿瘤相关性中的研究进展综述如下。

1 MKK 4的结构、分布及作用机制

MKK4位于染色体 17p 11.2，其编码由 399个氨基酸组成。主要位于细胞质中，细胞核中也能检测出 MKK 4。Sanchez等[2]1993年第一次在鼠体内克隆出SEK 1(srtess-activated protein kinase kinase)，Derijard等[3]首次在人体内克隆出 MKK 4。MKK 4蛋白含有 2个停泊位点，即位于 N端的D区停泊位点和位于C端的DVD区停泊位点。MKK4 MRNA几乎在人类的各种组织中均有表达，其中在脑组织中的表达水平最高。

MKK4作为MAPK信号传导通路的重要组成部分，主要通过 JNK通路与 p38通路发挥作用。c-Jun氨基末端激酶(JNK)又称为应激活化蛋白激酶(SAPK)，在目前成熟人脑细胞中已克隆了 10个JNK异构体，它们分别由 JNK 1、JNK 2和 JNK3基因编码，相对分子质量 46k D的 JNK 1和 55k D的JNK2在各种组织细胞中广泛表达，而JNK3选择性在脑细胞中表达。

JNK/SAPK信号通路可被应激刺激、细胞因子、生长因子及某些 G蛋白偶联的受体激活。外界刺激可通过 Ras依赖或非 Ras依赖的两条途径激活 JNK，小分子 G蛋白 Ras超家族的成员之一 Rho可能也是 JNK激活的上游信号，Rho蛋白 Rac及 cdc42的作用可能是与 p21激活的丝/苏氨酸激酶PAK结合，使其自身磷酸化而被激活，而活化的PAK进一步使JNK激活。已有研究证实，双特异性激酶 JNK Kinase(JNKK)是 JNK/SAPK的上游激活物，包括 MKK4(JNKK1)、MKK7(JNKK 2)，其中 MKK 7/JNKK 2可特异性地激活JNK[4]，而 MKK4则可同时激活 JNK1和 p38。JNKK的上游激活物为 MEKK，MEKK1在体外过表达时可激活 MEK，但MEKK 1在体内高度选择性地磷酸化 MKK4，从而激活JNK[5]。MEKK2也可通过 MKK4激活 JNK和 p38。JNK/SAPK接受上游信号被激活后，可进一步使核内的转录因子c-Jun氨基末端63及 73位的丝氨酸残基磷酸化，进而激活c-Jun而增强其转录活性[6]。

p38MAPK存在于哺乳动物的细胞内，其通路激活剂与JNK通路相似。部分能够激活JNK的促炎因子、应激刺激亦可激活 p38，此外，p 38还可被脂多糖及 G+细菌细胞壁成分所激活。p38信号通路也由三级激酶链组成，其上游激活物为 MKK3、MKK4及 MKK6，与 MKK4不同，MKK3、MKK6仅特异性激活 p38[7]。体外细胞转染实验表明，MEKK2、MEKK3可通过激活 MKK 4同时激活 JNK和 p38，而 MEKK 3通过激活MKK 3特异性激活 p38。不同的 p38异构体对同一刺激可有不同的反应，不同的异构体对底物的作用也具有选择性。

2 MKK4与恶性肿瘤的关系

近来研究表明，丝裂原活化蛋白激酶信号转导功能是控制细胞过程的关键因素，参与许多生物学途径。MKK 4在恶性肿瘤的发生发展过程中的调节作用，部分研究认为有肿瘤抑制作用，但也有研究认为有促肿瘤作用。

2.1 MKK 4的肿瘤抑制作用 MKK4基因位于人类染色体17p11.2，与抑癌基因 p53相距约 10 cm，文献报道约 5%的肿瘤组织会发生 MKK4基因突变，因此认为 MKK4对恶性肿瘤有直接的抑制作用;对前列腺癌和卵巢癌转移也具有抑制作用。研究发现，编码 MKK 4蛋白的基因位点均表现为纯合子缺失;在对 88株杂合子人类细胞株进行研究，发现在胰腺癌、乳腺癌、结直肠癌、睾丸癌中，MKK4突变的发生率是 6/213，约 3%，主要表现为同合子缺失和基因突变，因此，MKK4可能对某些类型的肿瘤或细胞转移具有抑制作用。Yeasmin等[8]在研究MKK4蛋白表达下调与卵巢癌的发展机制中发现，过度表达的 MKK4 TOV-21 G细胞，在纯合子缺失时可出现散在的、成纤维细胞样集聚性生长的细胞形态学变化，通过传染表达 MKK4得到的 TOV-21 G细胞，细胞侵袭能力明显下降。在具有MKK4高度表达能力的 MDAH 2774细胞中敲除基因 MKK4后，浸润明显加强;对 SKOV 3细胞的研究也出现了上述与 TOV-21 G细胞相同的结果，这种突变导致 E-钙黏蛋白(E-cad)表达下调，使上皮细胞间质转化增强，导致肿瘤细胞转移。上皮细胞间质转化(EMT)是具有极性的上皮细胞转换成为具有移行能力的间质细胞并获得侵袭和迁移能力的过程，其存在于人体多个生理和病理过程中。EM与肿瘤细胞的侵袭和转移有着密切的关系。E-钙黏蛋白用于维持正常细胞间连接的稳定性，其表达水平与EMT的发生以及肿瘤的侵袭能力呈负相关，是EMT的关键分子，Twist也可诱导 EMT的发生，EMT的肿瘤细胞可获得某些类似于干细胞的能力如自我更新等，而胚胎干细胞在分化时伴有类似 EMT过程的分子生物学事件。

3.2 MKK 4对肿瘤的促进作用 Wu等[9]报道胃腺癌组织中表达 MKK4蛋白者无复发生存率和总生存率明显低于不表达者。Lotan等[10]报道 MKK4、MKK 6和 MKK 7在人前列腺癌组织及具有广泛的高级别前列腺上皮内瘤患者(HGPIN)和小鼠前列腺癌组织中表达增加。Khatlani等[11]研究发现突变体有丝分裂原激活蛋白激酶激酶 4(MKK 4)进入人体支气管上皮细胞系 BEAS-2B和 HB56B可增加细胞增殖、迁移、侵袭和聚落生成。由于 MKK 4的突变，导致 RNA BEAS-2B细胞转化表型的逆转，从而使JNK通路的活化，导致肿瘤发生。

3.3MKK 4与恶性肿瘤临床及预后的关系 Cunningham等[12]采用基因芯片技术测定133例胃癌术后患者的正常胃组织、肠上皮化生组织和异型增生上皮组织 MKK4表达，认为MKK 4有助于诊断胃癌癌前病变。Cunningham等[13]回顾性分析了 1983～1995年 124例胃癌术后患者的预后，发现 5年生存率随MKK 4表达增强而升高，认为MKK 4蛋白表达的高低可预测胃癌患者预后。

综上所述，MKK4在恶性肿瘤中扮演着重要角色，主要通过 JNK通路和P38通路来发挥作用。其在恶性肿瘤的发生、发展中起促进作用还是抑制作用目前尚无定论，有必要积累资料对其传导通路及其生物学功能进一步深入研究。

[1]Lin A，Minden A，Martinetto H，et al.Identification of a dual specificity kinase that activatesthe Jun kinasesand p38-Mpk2[J].Science，1995，268(5208):286-290.

[2]Sanchez I，Hughes RT，Barrett T，et al.Role of SAPK/ERK kinase-1 in the stress-activated pathway regulating the transcription factor c-Jun[J].Nature，1994，372(6508):794-798.

[3]Derijard B，Raingeaud J，Barrett T，et al.Independent human MAP kinase signal transduction pathways defined by MEK and MKK isoforms[J].Science，1995，267(5198):682-685.

[4]Tournier C，Whitmarsh AJ，Cavanagh J，et al.Mitogen-activated protein kinase kinase 7 is an activator of the c-Jun NH 2-terminal kina[J].Proc Natl Acad Sci USA，1997，94(14):7337-7342.

[5]Minden A，Lin A，McMahon M，et al.Differential activation of ERK and JNK mitogen-activated protein kinases by Raf-1 and MEKK[J].Science，1994，266(5191):1719-1723.

[6]Minden A，Lin A，Smeal T，et al.c-Jun N-terminal phosphorylation correlates with activation of the JNK subgroup but not the ERK subgroup of mitogen-activated protein kinases[J].Mol Cell Biol，1994，14(10):6683-6688.

[7]Raingeaud J，Whitmarsh AJ，Barrett T，et al.MKK3-and MKK6-regulated gene expression is mediated by the p 38 mitogen-activated protein kinase signal transduction pathway[J].Mol Cell Biol，1996，16(3):1247-1255.

[8]Yeasmin S，Nakayama K，Rahman MT，et al.Loss of MKK4 expression in ovarian cancer:A potential role for the epithelial to mesenchymal transition[J].Int J Cancer，2010，128(1):94-104.

[9]Wu CW，Li AF，Chi CW，et al.Human gastric cancer kinase profile and prognostic significance of MKK4 kinase[J].Am J Pathol，2000，156(6):2007-2015.

[10]Lotan TL，Lyon M，Huo D，et al.Up-regulation of MKK4，MKK6 and MKK7 during prostate cancer progression:an important role for SAPK signalling in prostatic neoplasia[J].J Pathol，2007，212(4):386-394.

[11]Khatlani TS，Wislez M，Sun M，et al.c-Jun N-terminal kinase is activated in non-small-cell lung cancer and promotes neoplastic transformation in human bronchial epithelial cells[J].Oncogene，2007，26(18):2658-2666.

[12]Cunningham SC，Kamangar F，Kim MP，et al.Claudin-4，mitogen-activated protein kinase kinase 4，and stratifin are markers of gastric adenocarcinomaprecursor lesions[J].Cancer Epidemiol Biomarkers Prev，2006，15(2):281-287.

[13]Cunningham SC，Kamangar F，Kim MP，et al.MKK4 status predicts survival after resection of gastric adenocarcinoma[J].Arch Surg，2006，141(11):1095-1099.