肌球蛋白监管轻链基因在非小细胞肺癌研究新进展

肌球蛋白监管轻链基因在非小细胞肺癌研究新进展

赵真庆,陈铭伍*,冼磊,王永勇

(广西医科大学,广西 南宁530021)

20 KD人类肌球蛋白监管轻链基因(MYL9),位于人类染色体20q11.23上,由其表达的肌球蛋白监管轻链是肌球蛋白的重要组成部分。肌球蛋白轻链激酶(MLCK)等多种调节因子通过调节MYL9的磷酸化和去磷酸化使得肌球蛋白参与了几乎所有细胞生理病理过程,如细胞迁移、黏附、胞质分裂、囊泡转移、细胞吞饮和基因转录等。最新研究表明MYL9基因在非小细胞肺癌癌细胞的增殖、侵袭和迁移中发挥重要作用。

1MYL9基因及表达产物

MYL9基因位于人类染色体20q11.23上,包含8621个碱基,8个内含子,17个外显子。编码的20 KD肌球蛋白监管轻链,是肌球蛋白的重要组成部分。而后者基本结构是由两条重链和四条轻链构成,作为一种超家族蛋白质,是肌细胞和部分非肌细胞骨架的重要组成部分,各种调节因子通过对其轻链磷酸化和去磷酸化调节[1],参与了几乎所有的细胞生理、病理过程,尤其在肿瘤细胞的增殖、侵袭和迁移中发挥重要作用。

2MYL9基因参与的细胞通路

根据现有研究发现,MYL9基因参与多达28条细胞通路,如Rho/ ROCK/ MY L9信号传导通路、PKA信号传导通路、PAK信号传导通路、ZIP信号传导通路、PKC细胞通路等等。通过各细胞通路的调节广泛参与细胞内吞、细胞器运动、细胞迁移、物质运输、细胞质流动、有丝分裂、胞外分泌和信号转导等生物学过程,是细胞骨架的分子马达[2]。下面着重阐述一下Rho细胞通路及MYL9基因如何通过Rho/ROCK / MYL9通路在非小细胞肺癌癌细胞的转移过程中发挥着重要作用。

Rho是Ras超家族的一员,Rho激酶的上游激活蛋白,为一种小分子鸟苷酸结合蛋白,因具有GTP酶活性,又称为Rho GTP酶( 如RhoA,Rac1和Cdc42)[3]。现在人类身体中发现有三种Rho,分别是RhoA、RhoB、RhoC,因为RhoB、RhoC与RhoA高度同源,研究较少。RhoA可被各种细胞因子,生长因子,激素,整合素等激活,也同样有许多靶蛋白,PAK(p21-Activated Kinase)家族,RhoKinase/ROK/ROCK(Rho-Associated Coiled -Coil-Containing Prot- ein Kinase)等等[4],但其中ROCK为其最主要的靶蛋白,ROCK 接受Rho传递的活化信号,发生多个氨基酸位点的磷酸化而激活,并

介导其下游一系列磷酸化/脱磷酸化反应。肌球蛋白磷酸酶作为ROCK活化的底物,它接受Rho及Rho激酶的活化信号而使调节亚基发生磷酸化,最终导致自身失活,失活的肌球蛋白磷酸酶不能将肌球蛋白轻链MYL9脱磷酸化,使得细胞质内MYL9磷酸化水平增加,促进肌动蛋白和肌球蛋白相互作用[5]。另有相关报道ROCK可促进细胞内Ca2+浓度的增加,通过激活Ca2+/钙调蛋白依赖的MLCK,在MLCK 的作用下引起MYL9的磷酸化[7]。

3MYL9与非小细胞肺癌

关于MYL9基因及其表达产物与各种肿瘤的相关研究已经很多,其中包括前列腺癌,大肠癌,乳腺癌等,如MYL9可通过多种调节机制对MYL9磷酸化增强,导致乳腺癌癌细胞的转移及入侵作用加强[7]。但关于MYL9基因在非小细胞肺癌的相关研究却很少,在已知的MYL9基因参与的28条细胞通路中Rho/ROCK/MYL9通路为28条通路中最主要的通路之一,研究发现其中Rho/ROCK/MYL9通路与非小细胞肺癌的转移关系密切。

癌细胞的迁移需要Rho-GTPases和它的信号转导相关的组件,而ROCK和MYL9可以起关键作用。活化的ROCK可以特异性磷酸化肌球蛋白轻链(MYL9)位点Ser19,也正因此,这种特定ROCK-磷酸化物一直广泛作为ROCK活性指标的指示物[8]。在MYL9的Ser19位点磷酸化对肌球蛋白的收缩和迁移是很重要的。在研究原癌基因DEK对非小细胞肺癌的负性调节时发现,随着原癌基因DEK的消耗,细胞中RhoA RNA和蛋白质水平显著降低,同时RhoA-GTP活性水平和下游效应器MYL9的磷酸化也随之减少。因此,DEK介导细胞的能动性是通过Rho/ROCK/MYL9信号转导通路,从而促进细胞骨架动力学和细胞运动。研究中也发现,DEK的减少可直接负性调节Rho/ROCK/MYL9通路[9]。同样在乳腺癌的转移过程中也得到印证,srGAP3在介导乳腺癌细胞转移过程中,正是通过Rho/ROCK/MYL9发挥作用。在另一实验探索DEK介导非小细胞肺癌转移的机制时,首先检验了Rho-GTPase家族的几个成员,这包括RhoA、RhoB、RhoC。当DEK消耗时,只有RhoA在rna和蛋白质水平上明显下降,而RhoB、RhoC变化不大。与此同时,微小RNA介导的RhoA抑制减少了DEK介导的癌细胞转移。这说明RhoA在DEK介导的肿瘤细胞转移过程中是必不可少的。换言之,DEK发挥的作用正是通过Rho/ROCK/MYL9通路起作用。

尽管在MYL9基因在非小细胞肺癌(NSCLC)中的相关研究较少,但是相关研究已经表明在非小细胞肺癌的侵袭转移过程中,MYL9基因及其产物起着重要作用。就目前研究而言,MYL9基因参与的28条细胞通路中,Rho/ROCK/MYL9通路在调节非小细胞肺癌转移侵袭过程中具有重要意义。本课题组实验探讨肌球蛋白轻链激酶(myosin light chain kinase,MYLK)和肌球蛋白轻链(myosin regulatory light chain9,MYL9)在非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)组织的表达情况及临床意义。结果显示：NSCLC中MYLK和MYL9mRNA及蛋白表达均明显低于癌旁及正常组织,且在淋巴结转移的癌组织中表达均高于无淋巴结转移组。女性、无吸烟及淋巴结转移是MYLK及MYL9表达量增高的主要影响因素[10]。

4一种治疗肿瘤的新方法

4.1　分子靶向治疗的应用进展

肿瘤的发生在基因水平是由于基因突变,致细胞的分裂和生长失去控制而异常增生和功能失调所造成的一种疾病。而肺癌是目前世界上发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一,其中80%-85%为非小细胞肺癌(NSCLC)[11]。现代医学高速发展,治疗手段多种多样,这其中包括手术、放疗和化疗等治疗方法,但其5年生存率仍低于15%[12],在这种背景下分子靶向药物作为一种新型治疗药物,与传统治疗药物(如细胞毒类药物)相比的优势就在于具有更强的针对性,可以增强对肿瘤的杀伤力同时,减少对正常细胞的毒副作用,现已成为NSCLC药物治疗的研究热点。

表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(EGFR-TKI),在NSCLC研究中研究最充分,应用最广泛,因其对NSCLC的治疗有显著疗效,将肺癌的治疗模式引入到了分子靶向治疗时代。肺癌癌细胞中其他多个潜在靶点,如腺癌中EGFR、MMEK1、ERBB2、KRAS、ET 扩增、PIK3CA、融合基因(ALK、ROS、RET)、BRAF 等,鳞癌中包括FGFR 扩增、DDR2、PTEN、PIK3CA等[13],在肺癌的靶向治疗中已经应用较多,而MYL9基因具有作为一种潜在的分子靶向治疗药物靶点具有重要意义。

4.2　MYL9基因及产物或可成为一种潜在抑癌靶点

MYL9基因介导了细胞多种功能运动,诸如转移、侵袭和黏附等重要过程,这为治疗肿瘤提供了新的方向。观察一对具有非常相似的结构的RKIs,RKI- 18 (强效,ROCK1的IC50为397nM ROCK2的IC50为349nM)和RKI-11(弱效,ROCK1的IC50为38 μM ROCK2的IC 50为45 μM)作为对比,来研究他们在细胞骨架结构,信号转导,细胞凋亡,转移,侵袭等细胞活动的作用。发现RKI-18在人类乳腺癌,肺癌,大肠癌,前列腺癌等癌细胞内明显抑制了磷酸化MYL9的水平,而对乳腺癌转移有明显的抑制作用,并且与P-S6,p-AKT 和 p-ERK1/2等相比,在降低磷酸化MYL9具有高度选择性。

类似的实验,在肝星状细胞依然有效,观察Rho/ROck激酶信号转导通路抑制剂—法舒地尔,对肝星状细胞(Hsc)黏附、迁移和增殖的影响时将培养的Hsc分为以下5组：对照组；法舒地尔12.5 μmol/L组；法舒地尔25 μmol/L组；法舒地尔50 μmol/L组；法舒地尔100 μmol/L组。采用甲苯胺蓝染色法测定细胞黏附率,Boyden Chanlber小室测定HSc跨膜迁移数量,用四甲基偶氮唑盐法检测细胞增殖,westem blot检测Hsc RhoA、Pmyl9(Thrl8/serl9)和α-平滑肌肌动蛋白的表达。结果法舒地尔对Hsc的黏附、迁移和增殖均具有抑制作用,随着浓度增加,抑制作用加强；法舒地尔抑制Hsc的α-平滑肌肌动蛋白表达,并且对Rho/ROcK信号转导通路关键信号分子矿MYL9(Thrl8/serl9)的蛋白表达有抑制作用[14]。卵巢癌具有高侵袭性,法舒地尔是ROCK 特异性抑制剂,法舒地尔通过Rho /ROCK 途径抑制MYL9的磷酸化,导致MYL9磷酸化降低,引起细胞内细胞骨架的重组缺失,进而对细胞的运动起抑制作用,减弱了卵巢癌的侵袭性[16]。hARD1 是一种MLCK抑制剂,可以同MLCK氨基端结合,使MLCK Lys608发生乙酰化,乙酰化的MLCK 抑制肌球蛋白调节性轻链的磷酸化,影响肿瘤细胞的迁移和侵袭[22],因此在不远的未来,或许RKIs在治疗和防止肿瘤细胞的迁移和远处侵袭具有非常广阔的前景。

5结语

MYL9基因在前列腺癌、大肠癌、乳腺癌等癌细胞的远处转移及侵袭过程中起着非常重要的作用,可以通过多种细胞通路,多种方式参与调节前列腺癌、大肠癌、乳腺癌等癌细胞的转移侵袭等作用。现已发现的MYL9参与的28条通路中,Rho/ROCK/MYL9在NSCLC中尤为重要。而应用相关的RKIs可以有效抑制MYL9的磷酸化,为预防和治疗癌细胞的远处转移侵袭提供了一种相当不错的治疗方法。然而,MYL9基因在NSCLC的相关研究仍处于初始阶段,MYL9基因参与的除去Rho/ROCK/MYL9通路之外的27条通路是否与NSCLC也有密切关系,在外周血中MYL9基因的转录翻译产物是否可以作为一种NSCLC标志物尚不清楚,因此在接下来的研究中应加强其他通路与NSCLC的关系的研究,NSCLC与正常肺组织及外周血中MYL9的转录翻译产物是否具有显著不同等等,以为临床早期诊断和临床治疗监测提供相关依据。

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收稿日期：(2014-06-14)

文章编号：1007-4287(2015)04-0687-03

通讯作者*

基金项目：广西科学研究与技术开发项目(桂科攻10124001A-47)