FAK 与消化系统肿瘤相关性的研究进展

杨 甜，常 圆，关景明

哈尔滨医科大学第二附属医院消化内科，黑龙江 哈尔滨 150086

局部黏着斑激酶(focal adhesion kinase，FAK)是一种非受体型酪氨酸蛋白激酶，最初由Hanks等［1］从v-src转染的鸡胚成纤维细胞中克隆鉴定出来，由于其与肿瘤间的紧密联系而备受关注，最初研究发现，FAK在许多肿瘤细胞中表达上调，如肺癌、乳腺癌、膀胱癌等［2-4］，随后发现，FAK可通过多条信号通路参与细胞的增殖、黏附、侵袭、凋亡等生物学过程［5-6］。近年来发现，FAK的作用涉及肿瘤发生、发展过程的多个环节，FAK 高表达现象存在于大多数肿瘤中，尤其是消化系肿瘤，其表达水平可以作为肿瘤诊断、治疗、预后评价的指标。本文结合国内外文献对FAK 在消化系肿瘤发生发展及其转移过程的研究进展作一综述。

1 FAK的结构特点、活化调节及信号通路

1.1 FAK的结构特点和活化 人类FAK 基因定位于8q24，小鼠FAK 基因位于15号染色体［7］。FAK的氨基酸序列在人、小鼠、鸡和非洲爪蟾中的同源性达到90%以上。FAK 蛋白质大致可分为:N-端的FERM 区域(Band 4.1 ezrin-radixin-moesin)、中间的激酶功能区和C-端的黏着斑靶向区(focal adhesion target，FAT)［8］。此外，分子中含有6个磷酸化的位点:Y397、Y407、Y576、Y577、Y861和Y925。N-端含有自主磷酸化位点Y397和FERM 区域，FERM 大约由300个氨基酸组成，并与膜带蛋白4.1/ERM 具有相同序列，FERM 区域介导蛋白与膜蛋白间的相互作用，并能与整合素、生长因子受体等调节细胞运动和信号的蛋白结合［9-10］，FAK的FERM 构域可作为其自身活性和磷酸化状态的负调控因子，与激酶结构域相结合阻断其活化，并抑制G 蛋白调控的细胞转移。近期研究发现，FERM 能与p53 分子相互作用，调节肿瘤细胞的存活［10-11］。FAK的C-端含有FAT 区域和激酶区域，相对分子质量为15.5 K的FAT 区域能使FAK 分子定位至局部黏着斑复合物上，若将FAT 区域融合至其他蛋白，也能将该蛋白定位至局部黏着斑上，FAT 能与黏着相关蛋白相互结合，如桩蛋白(paxillin)和踝蛋白(talin)［12］。仅含有C 末端非催化结构域的FAK 变体也被称为FRNK，仅在某些细胞中表达，对FAK的活性起到负调控的作用。FRNK 能竞争性抑制FAK 在黏着斑部位的结合，从而抑制FAK 信号的传递［13］。FAK的激酶结构域位于N 端和C 端之间，与其他受体和非受体蛋白质酪氨酸激酶结构域有明显的序列相似性，可以使相应蛋白质的酪氨酸残基磷酸化，介导相应的生物学功能。

FAK 分子存在多个酪氨酸磷酸化位点，其中Y397是惟一能自身磷酸化的位点，其他位点的磷酸化均需要其他激酶的催化作用。Y397 位于激酶区域的上游，对细胞迁移、细胞周期调控和细胞凋亡具有重要的调节作用。

1.2 FAK的功能及信号调节 FAK 是一种重要的调节细胞生长、增殖、存活和迁移的介质，常在肿瘤细胞中表达失调，有研究表明，FAK的高表达介导p53 基因的低表达，导致肿瘤的发生［14-15］。FAK C 端结构域与整联蛋白paxillin(桩蛋白)和talin(踝蛋白)相结合，导致FAK的Y397 磷酸化及FAK的活化，FAK的Y397 磷酸化能为细胞内的Src 分子SH2 结构域提供结合位点，结合后的Src 解除分子内抑制而活化［16］，活化的Src 进一步催化Tyr 576/577 磷酸化，使FAK完全活化。整联蛋白paxillin和p130Cas 是FAK-Src复合物磷酸化的两个主要蛋白。磷酸化的paxillin和p130Cas 能与Crk 蛋白的SH2 区相互作用，从而激活小G 蛋白，如Rac-1、cdc42和JNK等，促进细胞膜的出芽和细胞迁移［17］。胞内活化的Src 也能催化Tyr 407、Tyr 861和Tyr 925 磷酸化，从而提供相互作用位点，实现与含有SH2 结构域的蛋白(如Grb2)之间的相互结合［18］，Grb2 含有两个SH2和一个SH3 结构域，它通过SH3 结构域招募Ras的鸟苷酸交换因子SOS 并与之结合将其激活，随后活化Ras，由此将FAK 与Ras/MAPK信号通路偶联［19］。

2 FAK 与消化系肿瘤

2.1 FAK 与食管癌 我国是世界上食管癌的高发国家，但食管癌的确切病因目前尚不清楚，环境和遗传等因素均可引起食管癌的发生，其分子生物学基础目前认为是癌基因的激活和抑癌基因的失活所致。庞霞等［20］利用免疫组化SP 法检测了59例食管鳞状细胞癌组织、27例癌旁不典型增生组织及36例健康食管黏膜组织中FAK的表达，结果表明，FAK 在上述组织中的表达率分别是79.7%、59.3%、19.4%，食管鳞癌组织中FAK 表达显著高于癌旁及健康对照组(P＜0.05)，提示其过度表达可能与食管癌发生、发展及浸润转移密切相关。Cai等［21］利用PT-PCR 法检测了121例食管癌组织中FAK mRNA 表达，结果显示，食管癌组织中FAK mRNA的表达率是80.17%，表明FAK的过表达与食管癌的发生、发展有关。

2.2 FAK 与胃癌 Park等［22］利用免疫组化和基因扩增方法检测胃癌组织中FAK 表达，结果显示，使用免疫组化方法检测444例外科手术切除的胃癌组织中，FAK 在细胞质中的表达率是54%，并且与肿瘤的大小、浸润深度、淋巴结转移和远端转移有关(P＜0.001)，使用基因扩增法检测384例胃癌组织中FAK 基因扩增，荧光原位杂交分析FAK的扩增率为8.9%，而在萎缩性胃炎组织、胃肠化生组织、胃腺瘤组织中，没有扩增，因此认为，FAK 与胃癌的发生发展有关，并且提示预后不良。刘丽等［23］使用免疫组织化学方法检测100例胃腺癌组织中FAK的表达情况，结果显示，FAK的阳性表达率为71%，在胃癌中的表达与胃腺癌的浸润深度、淋巴结转移及TNM 分期呈正相关(P＜0.05)，与分化程度呈负相关(P＜0.05)。

2.3 FAK 与大肠癌 FAK 在细胞的增殖、分化、转移过程中起关键作用，这也体现在FAK 人类大肠癌组织中的过表达［24］。在Lei等［25］的实验中，在体外使用shRNA 敲除FAK 基因在人类大肠癌细胞SW480中的表达，并将编码有FAK shRNA的质粒转染入感染人类大肠癌细胞SW480的裸鼠体内作为实验组，结果显示，相比于对照组，实验组约有86%的小鼠肿瘤体积缩小，并伴有血管生成减少，细胞增殖受抑制，细胞凋亡，认为干扰FAK的表达可能成为治疗人类大肠癌的一种新方法。王吉明等［26］分别应用免疫组化、Western blot 方法检测34例结肠癌患者肿瘤组织及相应正常组织的FAK 表达，结果显示，FAK 在肿瘤组织和正常组织中均有表达，在肿瘤组织中的表达明显高于正常组织，FAK的表达在结肠癌TNM 分期、有无远处转移和有无淋巴转移方面差异有显著意义(P＜0.01)，与患者的年龄、性别之间未发现有关系，说明FAK 在结肠癌的发生发展过程中扮演着重要角色。

2.4 FAK 与胰腺癌 胰腺癌是一种恶性程度高、发展较快、预后较差的恶性肿瘤，早期诊断十分困难，其病因与发病机制至今未明，可能与癌基因的激活和抑癌基因的失活有关。吴晓媚等［27］使用免疫组织化学SP 法检测40例胰腺癌组织和15例癌旁正常组织中FAK的表达水平，结果显示，FAK 在胰腺癌中阳性表达率为72.50%，在癌旁组织中表达率为13.30%，FAK的表达与临床分期、肿瘤分化程度及淋巴结转移相关(P＜0.05)，提示FAK 在胰腺癌的发生、发展、侵袭与转移中起重要作用，FAK的表达异常可以作为预测胰腺癌预后的指标。Stokes等［28］通过实验发现，FAK的抑制剂具有抑制肿瘤生长、侵袭和转移的作用，他们认为，FAK 与胰腺癌的发生发展有重要的关系，FAK 抑制剂可能成为治疗胰腺癌的一种有效方法。

3 结论

诸多的研究都为FAK 在消化系肿瘤的发生、发展、侵袭转移中的重要作用提供了有力的证据，FAK将成为消化系肿瘤防治研究的一个新靶点［29］。通过研究FAK的靶向药物，对人类的多种恶性肿瘤的治疗取得突破性的进展［30-31］。Kim等［32］通过实验证明5＇-NIO 能够抑制FAK 通路从而抑制肿瘤的生长和转移。因此对FAK的进一步研究和对他在肿瘤发生发展中作用的深入认识以及后续的通路研究必将为消化系肿瘤的预防和治疗开创新的思路和途径。

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