趋化素样因子超家族成员3研究进展

胡风战，盛正祚，秦彩朋，徐　涛

北京大学人民医院泌尿外科，北京 100044



·综述·

趋化素样因子超家族成员3研究进展

胡风战，盛正祚，秦彩朋，徐涛

北京大学人民医院泌尿外科，北京 100044

摘要：人趋化素样因子超家族成员3(CKLFSF3/CMTM3)是一种新发现的肿瘤抑制基因，在进化过程中高度保守，广泛表达于人类正常组织，尤其在睾丸、脾、白细胞中高度表达，但在大多数肿瘤细胞系和组织中表达下调或不表达，恢复其表达可抑制肿瘤细胞的增殖、黏附和迁移等生物学行为。CKLFSF3/CMTM3的抗肿瘤机制目前尚不明确，研究显示其在肿瘤发生发展过程中与机体免疫系统密切相关，并与性别相关。本文总结了CKLFSF/CMTM家族成员、肿瘤抑制基因CKLFSF3/CMTM3的结构功能特点及进展。

关键词：人趋化素样因子超家族成员3；肿瘤抑制基因；MARVEL

ActaAcadMedSin，2016,38(3)：360-363

人趋化素样因子超家族(chemokine-like factor super family member，CKLFSF)是北京大学人类疾病基因研究中心在国际上首次克隆的具有自主知识产权的新基因家族，该家族成员的编码产物具有MARVEL结构域[1]，由9个基因，即趋化素样因子(chemokine-like factor，CKLF)和CKLFSF1～8组成。2005年12月，国际命名委员会将CKLFSF1～8重新命名为CKLF样MARVEL穿膜结构域超家族1～8(CKLF-like MARVEL transmembrane domain containing 1- 8)，即CMTM1～8。CKLFSF3/CMTM3是CKLFSF/CMTM家族的一员，在进化过程中高度保守[2]，广泛表达于人类正常组织，尤其在睾丸、脾、白细胞中高度表达，但在大多数肿瘤细胞系和组织中表达下调或不表达，恢复其表达可抑制肿瘤细胞的增殖、黏附和迁移等生物学行为。研究显示，CKLFSF3/CMTM3与机体的免疫、生殖、造血紧密相关，并参与机体多种肿瘤的发生、发展和转移[3- 9]，是一个新的肿瘤抑制基因，有望成为肿瘤基因治疗，尤其是泌尿生殖系统肿瘤的新靶标。本文总结了CKLFSF/CMTM家族成员、肿瘤抑制基因CKLFSF3/CMTM3的结构功能特点及进展。

CKLFSF3/CMTM3的发现

2003年，北京大学人类疾病基因组中心Han等[1]发表文章报道采用抑制性减数杂交技术研究白细胞介素- 10(interleukin- 10，IL- 10)抑制的人髓系白血病细胞系U937细胞表达基因时，首次成功克隆到1个新的细胞因子——CKLF1，依据生物信息学相关知识与逆转录聚合酶链式反应(reverse transcription-PCR，RT-PCR)等技术成功克隆并验证了CMTM1～8，随后又制备了鼠抗人CMTM3多肽的单克隆抗体，为CKLFSF3/ CMTM3生物学功能的研究奠定了基础[1- 4]。

CKLFSF3/CMTM3的基本结构和特点

基因组数据库显示，CKLF和CMTM1～4在人类染色体16q22.1上形成1个基因簇，CMTM6～8在3p23上成簇存在，它们具有蛋白质产物的序列同源性以及潜在的四次跨膜结构，而CMTM5则单独定位于14q11.2。CKLFSF3/CMTM3是该家族中较为保守的成员之一，在免疫系统和男性生殖系统中均有表达。CKLFSF3/CMTM3具有人CKLFSF/CMTM的典型MARVEL结构域，其蛋白产物与四跨膜蛋白超家族(transmembrane- 4 superfamily，TM4SF)密切相关，TM4SF包括Tetranspanin和MARVEL结构域蛋白等，Tetranspanin与骨肉瘤的发生、发展密切相关，而MARVEL结构域在髓鞘与淋巴细胞蛋白(myelin and lymphocyte，MAL)、physins、occludin等多个家族有表达，进而在消化系统肿瘤中发挥作用。Wang等[10]研究发现，CKLFSF3/CMTM3对雄激素受体具有调控作用。已知TM4SF与细胞的增殖、分化密切相关，而CKLFSF3/CMTM3具有典型的四跨膜受体TM4SF结构，研究显示其作为肿瘤抑制性基因具有潜在的靶向治疗价值[11]。

CKLFSF3/CMTM3与肿瘤的关系

位于人类染色体16q22.1上的CKLFSF3/CMTM3基因缺失、甲基化等表观遗传学改变可导致肿瘤发生[12]，对其在胃癌、鼻咽癌、前列腺癌、肾癌、睾丸癌组织中的表达谱分析结果发现，CKLFSF3/CMTM3表达水平较对照组下调或缺如；在多种肿瘤细胞系中可发现由药物或者敲出甲基化转移酶基因后的逆转效应，过表达CKLFSF3/CMTM3基因可对肿瘤细胞系的迁移、侵袭、增殖能力产生影响，且在不同组织来源的肿瘤细胞系效果不同，选择性沉默CKLFSF3/CMTM3的表达可增强肿瘤细胞系的迁移、侵袭等肿瘤恶性程度增强的指标[13]。

CKLFSF3/CMTM3与肾癌CKLFSF3/CMTM3在肾小管上皮细胞的胞膜与胞浆高表达，在肾小球细胞中表达很低[14]。CKLFSF3/CMTM3在多个肾癌细胞系中表达下调，恢复其表达后，可明显抑制肾癌细胞系的迁移、侵袭、增殖能力，并影响肿瘤细胞对细胞外基质的黏附能力。对其癌旁组织与癌组织的临床病理组织与组织芯片的免疫组织化学染色分析结果显示，肾癌组织中的CKLFSF3/CMTM3表达水平明显下降，RT-PCR与Western blot结果同样显示CKLFSF3/CMTM3表达水平在肿瘤组织与肿瘤细胞系中较癌旁相对正常组织明显下调[15]。

CKLFSF3/CMTM3与男性生殖系统肿瘤CKLFSF3/ CMTM3在生殖系统的组织，尤其是睾丸中高表达，与睾丸癌、前列腺癌关系密切。Li等[16]对75例睾丸肿瘤组织的检测结果显示，84%的组织中CKLFSF3/CMTM3呈现不表达或者低表达，只有16%的组织中有中等程度的表达，而全部18例睾丸癌旁相对正常组织与8例睾丸萎缩组织中CKLFSF3/CMTM3呈现高表达。进一步研究结果显示，核心启动子Sp1/Sp3反应区域的CpG岛的甲基化与睾丸癌临床组织中CKLFSF3/CMTM3的表达下调明显相关，而过表达CKLFSF3/CMTM3可通过G2期细胞周期的阻滞与凋亡抑制肿瘤细胞系的迁移、增殖和集落形成能力。其相关机制可能为CKLFSF3/CMTM3可通过激活p53的转录和增加其积累，上调p21表达，并通过下游的caspase 9、8、3及聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerase，PARP)发挥作用。CKLFSF3/CMTM3的表达水平与睾丸癌的临床分期具有明显的相关性。意大利学者对IL- 30的研究结果显示，IL- 30的表达水平与前列腺癌分级分期成正相关[17- 19]。国内学者对于CKLFSF3/CMTM3与AR的相互关系研究表明，CMTM3可以影响前列腺癌细胞系LNCaP中前列腺特异抗原(prostate-specific antigen，PSA)的表达，而PSA目前作为前列腺癌重要的诊断参考指标，提示CKLFSF3/CMTM3的表达水平与前列腺癌具有潜在的负相关关系[20- 22]。

CKLFSF3/CMTM3与神经胶质瘤上海吉凯基因化学技术有限公司通过慢病毒干扰文库与高通量平台技术，对CKLFSF3/CMTM3在神经胶质瘤的作用进行了初步研究，挑选出与神经胶质瘤细胞系U251增殖密切相关的CKLFSF3/CMTM3基因，并对其消减后U251细胞系细胞周期、凋亡、集落形成能力进行分析，结果显示，抑制CKLFSF3/CMTM3基因的表达可明显抑制U251细胞系的增殖，增加细胞凋亡，下调克隆形成能力，与已有的其他多种组织的研究结果明显不同，推测其原因可能与CKLFSF3/CMTM3在不同组织、不同细胞系中的差异作用有关，但尚无进一步相关研究文献可供参考。

CKLFSF3/CMTM3与胃癌Su等[3]研究结果显示，CKLFSF3/CMTM3的表达水平虽然与胃癌转移没有明显相关性，但与胃癌的病理分级和原位肿瘤的分期明显相关。采用RT-PCR、甲基化特异性PCR和非甲基化特异性PCR等技术进行的胃癌细胞系表观遗传学分析结果显示，CKLFSF3/CMTM3在胃癌细胞系与癌组织中可能是通过CKLFSF3/CMTM3的甲基化实现表达下调或者不表达[23- 24]。在胃癌细胞系进行的体外恢复CKLFSF3/CMTM3的表达可明显抑制肿瘤细胞系的迁移和侵袭能力，裸鼠腹腔转移模型也进一步验证了上述结果。CKLFSF3/CMTM3过表达的胃癌细胞系基质金属蛋白酶2与细胞外调节蛋白激酶的磷酸化水平明显下降，提示CKLFSF3/CMTM3很可能是通过Erk信号通路发挥对胃癌肿瘤生物学的影响。

综上，CKLFSF3/CMTM3具有四次跨膜蛋白TM4SF和特征性的MARVEL结构域，与多种肿瘤疾病密切相关，在大多数组织细胞中表达，尤其是睾丸与免疫系统。在多种肿瘤中表达下调，与启动子甲基化修饰等表观遗传学变化有关，而在肿瘤细胞系中恢复其表达可以对肿瘤细胞系的迁移、侵袭和增殖产生影响[25- 29]。在这些肿瘤中，CKLFSF3/CMTM3作为抑癌基因具有潜在治疗靶点的应用价值，虽然在一些肿瘤中关于细胞周期与信号通路的研究有了初步的进展，然而，CKLFSF3/CMTM3是否在所有肿瘤中均发挥同样的作用以及其具体机制尚不十分清楚。因此，进一步加强对CKLFSF3/CMTM3在广度与深度上的研究对于肿瘤基因治疗的进展具有十分重大的意义。

参考文献

[1]Han W，Ding P，Xu M，et al. Identification of eight genes encoding chemokine-like factor superfamily members 1- 8 (CKLFSF1- 8) by in silico cloning and experimental validation[J].Genomics，2003，81(6)：609- 617.

[2]Ji Z，Wang Y，Qiu X，et al. Characterization and expression profile of CMTM3/CKLFSF3[J]. J Biochem Mol Biol，2006，39(5)：537- 545.

[3]Su Y，Lin Y，Zhang L，et al. CMTM3 inhibits cell migration and invasion and correlates with favorable prognosis in gastric cancer[J]. Cancer Sci，2014，105(1)：26- 34.

[4]韩文玲，芮珉，张颖妹，等.趋化素样因子对骨髓细胞增殖活性的研究[J].中国医学科学院学报，2001，23(2)：119- 122.

[5]龚艳君，洪涛，蒋捷，等.大鼠趋化素样因子2mRNA在心肌梗死大鼠心脏中的表达[J].北京大学学报：医学版，2003，35(4)：438- 440.

[6]沈晨阳，张小明，何培英.趋化素样因子1对大鼠血管平滑肌细胞增殖活性的影响[J].中华实验外科杂志，2006，23(4)：540- 541.

[7]Liu G，Xin ZC，Chen L，et al.Expression and localization of CKLFSF2 in human spermatogenesis[J].Asian J Andro，2007，9(2)：189- 198.

[8]黄玉敏，杜英.新型人趋化素样因子超家族成员8对肿瘤细胞增殖和EGFR表达的影响[J].细胞与分子免疫学杂志，2006，22(4)：466- 468.

[9]查鹏，姜冠潮，王俊.食管、贲门癌组织中CMTM4、CMTM8的表达及意义[J].山东医药，2009，49(6)：21- 22.

[10]Wang Y，Li T，Qiu X，et al. CMTM3 can affect the transcription activity of androgen receptor and inhibit the expression level of PSA in LNCaP cells[J]. Biochem Biophys Res Commun，2008，371(1)：54- 58.

[11]Liu Z，Zhang S，Li H，et al. Characterization and expression profile of AmphiCD63 encoding a novel member of TM4SF proteins from amphioxus Branchiostoma belcheri tsingtauense[J]. DNA Seq，2005，16(3)：195- 201.

[12]Zhuang H，Ma X，Lai Y，et al. Effect of siRNA targeting HDAC1 gene on proliferation，apoptosis，histone acetylation，and histone methylation in gastric cancer cellsinvitro[J]. Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao，2014，34(2)：246- 250.

[13]高翔，丁士刚. CMTM3和 CMTM7基因与消化道肿瘤的关系及研究进展[J].胃肠病学，2015，20(7)：428- 430.

[14]谢京，萧云备，刘振华，等.肾透明细胞癌组织中CMTM家族的表达及意义[J].中华泌尿外科杂志，2013,34(2)：123- 125.

[15]Xie J，Yuan Y，Liu Z，et al. CMTM3 is frequently reduced in clear cell renal cell carcinoma and exhibits tumor suppressor activities[J]. Clin Transl Oncol，2014，16(4)：402- 409.

[16]Li Z，Xie J，Wu J，et al. CMTM3 inhibits human testicular cancer cell growth through inducing cell-cycle arrest and apoptosis[J].PLoS One，2014，9(2)：e88965.DOI：10.1371/journal.pone.0088965.

[17]Xiao Y，Yuan Y，Zhang Y，et al. CMTM5 is reduced in prostate cancer and inhibits cancer cell growthinvitroandinvivo[J]. Clin Transl Oncol，2015，17(6)：431- 417.

[18]Jin C，Ding P，Wang Y，et al. Regulation of EGF receptor signaling by the MARVEL domain-containing protein CKLFSF8[J]. FEBS Lett， 2005， 579(28)：6375- 6382.

[19]Di Meo S，Airodi I，Sorrentino C，et al，Interleukin- 30 expression in prostate cancer and its draining lymph nodes correlates with advanced grade and stage[J]. Clin Cancer Res，2014，20(3)：585- 594.

[20]Hu F，Yuan W，Wang X，et al. CMTM3 is reduced in prostate cancer and inhibits migration，invasion and growth of LNCaP cells[J]. Clin Transl Oncol，2015，17(8)：632- 639.

[21]Han W，Lou Y，Tang J，et al. Molecular cloning and characterization of chemokine-like factor 1(CKLF1)，a novel human cytokine with unique structure and potential chemotactic activity[J]. Biochem J，2001，357(Pt1)：127- 135.

[22]韩文玲，李莹，张颖妹，等.利用抑制性减数杂交技术(SSH)研究IL- 10抑制表达的新基因[J].中华微生物学和免疫学杂志，2000，20(2)：128- 131.

[23]Wang S，Li Y，Han F，et al. Identification and characterization of MARVELD1，a novel nuclear protein that is down-regulated in multiple cancers and silenced by DNA methylation[J]. Cancer Lett，2009，282(1)：77- 86.

[24]Zhang Y，Wang R，Song H，et al. Methylation of multiple genes as a candidate biomarker in non-small cell lung cancer[J]. Cancer Lett，2011，303(1)：21- 28.

[25]Culig Z，Santer FR. Molecular aspects of androgenic signaling and possible targets for therapeutic intervention in prostate cancer[J]. Steroids，2013，78(9)：851- 859.

[26]Hemler ME.Tetraspanin proteins promote multiple cancer stages[J].Nat Rev Cancer，2013，14(1)：49- 60.

[27]袁也晴，萧云备，刘振华，等.趋化素样因子超家族成员5研究进展[J]. 中国医学科学院学报，2012，34(6)：625- 628.

[28]胡浩，陈京文，许克新，等. CMTM8与E-cadherin在原发性和转移性肾透明细胞癌中的表达[J]. 北京大学学报：医学版，2013，45(4)：537- 541.

[29]Chen Y，Zheng L，Liu J，et al. Shikonin inhibits prostate cancer cells metastasis by reducing matrix metalloproteinase- 2/- 9 expression via AKT/mTOR and ROS/ERK1/2 pathways[J]. Int Immunopharmacol，2014，21(2)：447- 455.

基金项目：国家自然科学基金(81072099) Supported by the National Natural Sciences Foundation of China (81072099)

通信作者：徐涛电话：010- 88325911，电子邮件：xutao@medmail.com.cn

中图分类号:R730.2

文献标志码:A

文章编号：1000- 503X(2016)03- 0360- 04

DOI：10.3881/j.issn.1000- 503X.2016.03.022

Corresponding author：XU TaoTel：010- 88325911，E-mail：xutao@medmail.com.cn

(收稿日期：2015- 01- 21)

Research Advances in CKLFSF-like MARVEL Transmembrane Domain Containing Member 3

HU Feng-zhan，SHENG Zheng-zuo，QIN Cai-peng，XU Tao

Department of Urology，Peking University People’s Hospital，Beijing 100044，China

ABSTRACT：CKLF-like MARVEL transmembrane domain containing member/chemokine-like factor super family member (CKLFSF/CMTM) is a novel tumor suppressor gene. CMTM3 is broadly expressed in normal human tissues and evolutionary conserved，especially in testis，spleen，and some cells of peripheral blood mononuclear cells. However，its expression is undetectable or down-regulated in most carcinoma cell lines and tissues. Restoration of CMTM3 may inhibit the proliferation，migration，and invasion of carcinoma cells. Although the exact mechanism of its anti-tumor activity remains unclear，CKLFSF3/CMTM3 is closely connected with immune system and associated with sex during tumorigenesis. The study advances of CKLFSF3/CMTM3 are elaborated in this review as CMTM3 may be a new target in the gene therapies for tumors，especially genitourinary tumors，while further studies on CMTM3 and its anti-tumor mechanisms are warranted.

Key words：chemokine-like factor super family member 3；tumor suppressor gene；MARVEL