Erbin在肿瘤中的功能及作用机制*

谷红丽甄艳姚卫民

Erbin在肿瘤中的功能及作用机制*

谷红丽①甄艳①姚卫民①

Erbin基因是一个新型的基因，定位于人类5号染色体长臂，其表达的蛋白简称Erbin蛋白。Erbin蛋白含有LAP和PDZ两个功能结构域，可与多种蛋白结合，具有维持细胞结构完整、调节细胞增殖和分化、信号转导途径等功能作用。大量研究显示Erbin在肿瘤发生、发展中具有两面性，在不同的背景下，Erbin可以激活不同的信号通路，表现出抑癌或促癌的作用，且Erbin表达量的多少与肿瘤的分期、预后密切相关。因此，研究Erbin基因在肿瘤中的发病机制将为肿瘤靶向治疗提供坚实的理论基础，Erbin基因将有希望成为新的癌症药物作用靶点。

Erbin；肿瘤；机制

Erbin（ErbB2-interacting protein）是2000年Borg等[1]通过酵母双杂交法发现的一个新的ERBB2相互作用蛋白。Erbin蛋白广泛表达于人体组织中，具有多种生物学功能，其对维持上皮细胞极性、形态完整性以及信号转导通路方面的功能尤为重要。近年来已有多项研究证实Erbin表达的异常与肿瘤的发生发展有关，现就Erbin在肿瘤中的功能和作用机制进行阐述。

1 Erbin的分子结构及生物学功能

Erbin属于LAP（leucine-rich repeat and PDZ domain）蛋白家族的新成员，其N端含有16个LRR结构域，C端含一个PDZ结构域[2]。LAP蛋白家族为一组进化上连锁相关的蛋白家族，其包括果蝇的Scribble、秀丽线虫的LET-413、哺乳动物的Densin-180（为一种神经元特异性蛋白，是在哺乳动物中首先发现的LAP家族成员）、erbin、hScribble（人Scribble同源物）及Lano。Erbin基因定位于5号染色体长臂5q12.3，其mRNA由26个外显子组成，其中21-26号外显子的选择性剪接可翻译形成7种突变体。目前只有两种突变体的表达产物已被证实，其中一种突变体由1371个氨基酸残基组成，另一种由1412个氨基酸残基组成[3]。Erbin基因可在大多数人组织中表达，在脑、心脏、肾脏、肌肉及胃组织中较为丰富，其对维持细胞结构完整、调节细胞增殖和分化、发育过程中器官形态的发生及信号转导途径等具有重要作用。

2 Erbin与肿瘤发生发展的相关性

早在10年前已有研究报道，LAP家族的其他成员，如Scribble和Let413等具有肿瘤抑制因子的功能[4-7]，然而，关于Erbin的研究则少之又少，经过近10年的努力，现有研究表明Erbin与肿瘤、心血管疾病、肾脏疾病、糖尿病、炎症等疾病的发生发展密切相关，但Erbin在肿瘤的发生发展中究竟扮演着什么样的角色尚不明确。

Erbin在肿瘤的发生、发展中具有两面性。胡雅彬等[8]通过基因芯片及免疫组化检测人正常乳腺组织和乳腺癌组织Erbin的表达证实Erbin在人乳腺癌组织中的表达显著降低，同时也通过体外实验表明在乳腺癌细胞中抑制Erbin的表达可诱导细胞对靶向治疗药物赫赛汀单抗产生抗性。此外Dan等[9]也报道在Her-2阳性的乳腺癌组织中Erbin的表达水平显著下降，且Erbin表达的缺失可促进乳腺癌细胞的侵袭、转移。由此可见，在乳腺癌中Erbin表现为抑癌的一面，但也有研究表明Erbin可促进乳腺癌的发生发展，Tao等[10]研究证实在ErbB2阳性的乳腺癌中Erbin的表达增加，Erbin可通过调节ErbB2的稳定性和活性来调控乳腺癌的发生、发展。同时，也有研究报道抑制Erbin的表达可增强MCF-7乳腺癌细胞对肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体TRAIL的敏感性，从而促进细胞的凋亡[11]。Erbin在乳腺癌中的功能作用仍存在一定的争议，且其具体机制尚未明确，有待进一步研究。

同时，近期也有学者报道Erbin表达的缺失与宫颈癌的发生发展相关，Hu等[12]研究表明Erbin在宫颈癌组织中表达水平普遍降低甚至缺失，并推测IL-6/ STAT3/Erbin形成一个负反馈环路，Erbin可能作为负调控分子，抑制STAT3信号通路的活化， Erbin缺失导致的STAT3活化诱导宫颈癌细胞抗失巢凋亡，从而促进肿瘤转移。

但也有研究证实Erbin基因在有些肿瘤中表达上调。近期Yao等[13]研究表明Erbin基因在结直肠癌中的表达是上调的，且其表达量与肿瘤的分期、进展密切相关，Erbin通过调节表皮生长因子受体（EGFR）的表达来调节肿瘤的发展演变。

还有研究报道Erbin基因参与神经纤维瘤的发生发展，其可能机制是通过调节蛋白激酶PAK2的活性而影响抑癌基因Merlin的表达[14]。

3 Erbin在肿瘤发生发展中可能的机制

Erbin作为LAP蛋白家族的新成员，可作为一种支架蛋白，在细胞极性形成、维持上皮细胞内环境的稳定及介导ErbinB2等分子在细胞中的定位具有重要作用。LAP蛋白常定位于果蝇、线虫和人极性上皮细胞的基底外侧膜或者附着于侧膜连接结构，有研究发现，在秀丽隐杆线虫中LET-413基因突变可使上皮细胞形态的完整性受到破坏，并导致细胞之间粘附连接缺失[11]，并且类似现象在黑腹果蝇Scribble基因突变中也可发生，Thornberry[15]研究也提示在哺乳动物中Scribble缺失可降低细胞间粘附能力，并诱导细胞的定向迁移。Erbin作为一种支架蛋白，其可与多种蛋白结合，现越来越多的研究发现，Erbin常与细胞黏附连接的组分相互作用或与某些参与细胞-基质黏附蛋白形成复合物，这均提示Erbin参与细胞极性的形成[10]。然而，众所周知，细胞极性和形态的完整性对于上皮细胞行使正常的功能至关重要，上皮细胞极性的丧失和形态完整性破坏与肿瘤的发生发展密切相关。因此，笔者推测Erbin表达的异常或者引导相互结合蛋白的错误定位可能与细胞极性的丧失有关，进而导致肿瘤的发生发展。

Erbin不仅可以作为一种支架蛋白，参与细胞结构的形成，其还可作为一种接头蛋白，可与多种信号蛋白相互作用，参与细胞内信号转导网络的形成，信号转导通路的异常与肿瘤的发生发展密切相关。Erbin在MAPK、NF-κB 、TGFβ信号通路的调节中发挥着重要作用。

丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）是一组能被不同的细胞外刺激，如细胞因子、神经递质、激素、细胞应激及细胞黏附等激活的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶，其主要包括ERK、JNK、P38MAPK、ENK5四个亚家族。MAPK信号通路参与调节细胞的生长、分化、对环境的应激适应、炎症反应等多种重要的细胞生理、病理过程。然而，Erbin在MAPK信号通路中的角色仍存在一定的争议，有研究表明，在神经元和心脏组织中Erbin可促进ERK信号通路[16-17]，而在上皮细胞中及其他特定环境中Erbin则表现为抑制ERK信号通路[18-19]，这表明在不同的组织细胞、作用环境下Erbin表现出不同的功能作用，这可能与Erbin作用的功能域（LRR或PDZ）不同有关，并且在不同的作用环境下erbin对ERK信号通路的调节机制不同。有研究表明Erbin通过其LRR功能结构域的相互作用可影响ERK的磷酸化，导致ERK激酶活性的下调，且这种效应是呈Erbin剂量依赖性的，同时Erbin还可抑制表皮生长因子（EGF）和神经生长因子（NGF）诱导的ERK活化[20]。Erbin还可通过与活化的Ras-GTP间接作用阻断Raf-Ras1的相互作用，从而抑制ERK通路。同时也有学者认为Erbin通过其LRR结构域可与Sur-8（一种支架蛋白，是Ras-Raf形成所必须的）相互作用，阻断Sur-8与活化的Ras-Raf相结合，从而抑制ERK的活性[21]。然而，也有研究表明Erbin通过其PDZ结构域介导儿茶酚胺相关的ERK激活。10多年前Rangwala等[22]就报道，Erbin通过MAPK依赖的途径参与神经胶质瘤的发生发展，其具体机制为Erbin可与Merlin蛋白（Ⅱ型神经纤维瘤病NF2的基因产物）通过MAPK依赖的途径间接作用，调节细胞间粘合连接的解离，从而抑制Schwann细胞中Erbin的表达，改变细胞间的相互作用，阻滞钙黏蛋白依赖的粘合连接，从而促进细胞的增殖、转移。然而，在不同肿瘤中Erbin在MAPK信号通路中的角色仍尚未明确。

作为一个转录因子蛋白家族，NF-κB（nuclear factor-kappa B）信号通路包括受体和受体近端信号衔接蛋白，IκB激酶复合物，IκB蛋白和NF-κB二聚体，其与肿瘤的发生、增殖、分化、凋亡、侵袭、转移密切相关。Erbin在调节含核苷酸结合和寡聚化结构域的蛋白（Nod2）依赖的NF-κB信号途径中发挥重要作用，Erbin可与Nod 2特异性结合，从而活化其下游的NF-κB信号通路。用MDP刺激HEK293T细胞和结肠上皮细胞系LoVo细胞可增强Nod2依赖的NF-κB活性，而转染erbin基因后则可明显降低NF-κB的活性。NF-κB信号通路在维持细胞增殖和凋亡的动态平衡中发挥着重要的作用，其调节的异常与肿瘤的发生发展密切相关。TRAIL（Tumor necrosis factor related apoptosis-inducing ligand）属于肿瘤坏死因子超家族成员，其可诱导肿瘤细胞的凋亡，其不仅可以通过激活caspase（细胞凋亡蛋白酶）级联放大反应诱导细胞凋亡，还可以通过NF-κB信号通路调节细胞的凋亡。Brog等研究表明在用重组TRAIL即rsTRAIL治疗的Jurkat白血病T淋巴细胞中Erbin的表达是下调的，也有Dan等[2]证实在Erbin表达缺失的人乳腺癌细胞MCF-7中IκB（NF-κB的抑制剂）的磷酸化减少且NF-κB的活性下降，Erbin表达的下调通过抑制ErbB2/AKT/NF-κB信号通路促进MCF-7细胞对rsTRAIL诱导凋亡的敏感性。

TGF-β家族是一类在结构上相关的转化生长因子，其包括TGF-β、活化素（activin）等，他们参与细胞的生长、黏附、分化、迁移及凋亡。TGF-β家族主要通过smad蛋白传递信号，其所形成的信号网络参与肿瘤的发生发展[23]。近期有研究发现，Erbin参与TGF-β信号通路的调节，Warner等[24]通过酵母双杂交方法在小鼠组织中筛查发现Erbin为一种新型的Smad3结合蛋白，Erbin与其他Smad3结合蛋白有许多相似的结构、功能特点，每个Smad3结合蛋白都至少有一个PDZ结构域。然而Dai等[25]发现缺失PDZ结构域的Erbin突变体蛋白仍可与Smad3结合，其还证实在毗邻Erbin PDZ结构域处还有一个新型的与Smad3相互作用结构域。Erbin可以特异性的与Smad3/ Smad2结合，Erbin表达的增加可抑制Smad3/Smad2与Smad4聚集，这表明Erbin可负向调节Smad3/Smad2的功能，进而负向调控TGF-β信号通路的激活。有学者报道Erbin可通过对TGF-β信号通路的调节参与神经胶质瘤的发生发展。此外，Erbin的表达还具有细胞周期依赖性，其在G2/M期表达最多，因此，笔者推测Erbin可以调节细胞周期的进程，且其调节的异常与肿瘤的发生发展密切相关[26]。

综上所述，Erbin在肿瘤的发生、发展中发挥着重要作用，但目前研究显示Erbin的调节具有两面性，可能与其特殊的分子结构、反应机制有关，正是这些特殊性使Erbin的调控作用变得极其复杂。在不同的肿瘤中、作用环境下表现出不同的功能作用。Erbin在肿瘤中的作用表现为两面性可能与其参与的功能结构域、相互作用的蛋白、信号通路不同相关，但其具体作用机制目前仍未明确。对其进一步深入研究，将为针对Erbin作为靶点的肿瘤靶向治疗提供坚实的理论基础。

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10.3969/j.issn.1674-4985.2015.33.047

2015-06-01） （本文编辑：陈丹云）

2014国家自然科学基金（1814019061）；广东省医学院校级重点学科（X21120）

①广东医学院附属医院 广东 湛江 524000

姚卫民