膜型雌激素受体ER-α36的分子结构及相关信号传导途径研究进展

徐雪芬，吴水水，王衡，黄剑

(广东医科大学,广东湛江524023)

雌激素受体(ER)与多种肿瘤的发生发展密切相关。大约70%的乳腺癌ER表达阳性[1]。ER阳性表达的肿瘤往往预后好、对内分泌治疗敏感。遗憾的是，大多数患者经过1年多的治疗后，将产生不同程度耐药，给临床治疗带来极大挑战[2～4]。ER主要包含ER-α和ER-β两种类型。ER-α的主要类型ER-α66位于细胞核，属于核型雌激素受体，而ER-α36定位于细胞膜，属膜型雌激素受体。探索膜型雌激素受体的结构特点及其相关信号通路，有助于了解其在肿瘤发生发展中的作用，甚至发现逆转ER相关肿瘤耐药的方法。现将膜型雌激素受体ER-α36的分子结构和相关信号通路研究进展综述如下。

1 ER-α36的分子结构

2005年Wang等[5]从人的子宫内膜cDNA库发现了一种全长的cDNA克隆基因，这种基因完全契合了ER-α66配体依赖区基因转录的DNA序列。其cDNA全长5.4 kb，可以转录形成310个氨基酸开放阅读框，编码出分子量约为35.7 KDa蛋白，即ER-α36。ER-α36缺乏ER-α66的转录激活区(AF-1 和AF-2)，保留了DNA结合区域、部分二聚体和配体结合区域。其cDNA序列的开放阅读框完好地匹配了ER-α66基因DNA序列的外显子2至外显子6区域[6]。ER-α36的配体结合区可以进行转录后的棕榈酰化修饰，还有3个潜在的豆蔻酰化位点[7, 8]。因此，ER-α36可能在雌激素的基因组或非基因组信号途径中都发挥一定作用。

Wang等[5]认为，ER-α36能够抑制ER-α66和ER-β的基因组信号转导途径，而ER-α66又可以抑制ER-α36的AP1启动子活性，这种抑制可以被ER-α36和ER-α46本身解除。此外，ER-α46又可以抑制ER-α66的AF-1结构域的转录活性[6]。所以在同一细胞中，ER-α66、46和36的相对水平决定着细胞选择基因组还是非基因信号转导途径[9]。17-β雌二醇(E2)能够激活快速激活ER-α36，引起MAPK / ERK与PI3K/ Akt信号通路的激活，导致ERK、Akt磷酸化[10, 11]。其他雌激素包括雌酮(E1)、17-α雌二醇(E2α)、雌三醇(E3)和雌四醇(E4)都可以与ER-α36并发挥类似作用。表明ER-α36可能比ER-α66具有更广泛的配体结合谱[12]。

ER通过蛋白与蛋白、蛋白与DNA锚定转录因子之间相互作用调节雌激素下游的信号转录。ERs甚至可以与上皮生长因子受体(EGFR)超家族相互作用，产生同源或异源二聚体，上调或下调乳腺肿瘤细胞对雌激素的敏感性。有研究用低浓度(nmol/L)的雌激素作用于高表达ER-α36的乳腺癌细胞，能快速激活ERs信号通路引起的细胞增殖活化；但高浓度(μmol/L)的雌激素会抑制高表达ER-α36乳腺癌细胞的增殖[8, 13, 14]。ER-α36对激素作用敏感，用E2-BSA(一种结合牛血清蛋白，具有不渗透细胞膜特性的雌二醇)处理ER-α36高表达乳腺癌细胞，数分钟后即可引起ERK磷酸化[12]，表明ER-α36能介导快速、非基因组的雌激素信号途径。

ER-α36主要定位于细胞膜[15]，其表达不受ER-α66的影响。无论在ER阴性还是ER阳性乳腺癌中均可被检测到，但在ER-α66阴性乳腺癌中呈现出高表达特性[16]。约40% ER-α66阳性的乳腺癌组织ER-α36高表达。然而在人正常乳腺细胞系MCF-10A中 ER-α36和ER-α66的表达均呈阴性。另外，高表达ER-α36的乳腺癌细胞ER-α66和ER-β依赖和非依赖的雌激素基因组信号转录活性下降[12]，提示ER-α36有可能抑制雌激素的基因组信号。三阴(ER阴、PR阴、HER-2阴)乳腺癌细胞MDA-MA-231和MDA-MA-436 中ER-α36呈高表达。ER-α36与ER-α66这种双向抑制效应产生的机制尚不明确[17]，但较为肯定的是ER-α36与配体结合后可激活下游信号激发多种细胞内信号级联反应，调控肿瘤细胞的增殖、分化和凋亡，甚至参与了肿瘤耐药。我们前期研究发现，82例三阴型(Basal-like 型)乳腺癌患者ER-α36阳性表达率96.3%，p-ERK及p-AKT阳性表达率均为97.6%，这些患者均具有肿瘤体积大、易转移和预后差的特点。表明ER-α36对于乳腺癌患者预后具有重要监测价值。

2 ER-α36相关信号传导途径

膜型雌激素受体与胞内多种信号存在着交叉对话现象，并参与介导细胞内的快速信号途径[14]，如腺苷酸环化酶途径(AC)、蛋白激酶C途径(PKC)、G蛋白偶联途径、磷脂酰三磷酸肌醇激酶PI3K/AKT信号途径、丝裂原活化蛋白激酶MAPK/ERK信号途径[18]、Ca2+通路[19]和Src激酶激活的信号途径等[20]。总结上述激活事件，可归纳为3种主要的信号通路：Ras-Raf-MEK-MAPK通路、G蛋白-Src-PI3K-AKt通路、PLC-PKC-cAMP-PKA通路[21]。

2.1 Ras-Raf-MEK-MAPK-Erk途径 丝裂原激活的蛋白激酶途径在许多肿瘤的发生、发展中扮演重要角色，如乳腺癌、前列腺癌、结直肠癌等。Wang等[12]发现用E2β-BSA作用于转染了ER-α36的HEK293细胞，与对照组相比，细胞ERK磷酸化水平明显升高。表明ER-α36能够激活MAPK/ERK信号通路。MAPK又可以被MAPK激酶(MEKs)的特定苏氨酸和酪氨酸残基磷酸化而激活，MEKs本身又被其上游蛋白激酶Raf激活，Raf蛋白同时又受到Ras蛋白家族的调节。有趣的是低浓度雌激素作用于三阴性乳腺癌细胞株，激活了原癌基因Src，并使酪氨酸激酶位点Src-Y416磷酸化，通过胞内信号级联反应激活MAPK/ERK途径，促进细胞有丝分裂，加速肿瘤进展。高浓度时则使Src-Y527磷酸化，抑制肿瘤细胞生长[22, 23]。通过研究ER阳性乳腺癌细胞株发现，Src和EGFR对雌激素刺激生长起重要作用，并调节了信号转录激活因子5(STAT5)活性[24]。E2诱导激活Src-Y416磷酸化同时伴随EGFR-Y845磷酸化[12]。

2.2 G蛋白-Src-PI3K-AKt途径 丝/苏氨酸蛋白激酶Akt又名蛋白激酶B(PKB)，在细胞增殖、生存和凋亡过程中发挥重要作用。Lin等[25]发现，用睾酮、E2或tamoxifen作用于子宫内膜癌Hec1A细胞，均能激活PI3K/Akt信号通路，使其发生磷酸化，敲除ER-α36后该信号通路不能被引出。另外，用tamoxifen作用于高表达ER-α36的MCF-7细胞，能诱导Akt磷酸化，这种作用能被PI3K抑制剂LY294002阻断[26]。

2.3 PLC-PKC-AC-cAMP-PKA途径 E2可以通过ER-α36快速作用于神经元GABA受体上的G蛋白门控内向整流钾通道(GIRK)[19, 27]，调节神经元的兴奋性。PKCs本身位于磷脂酶C(PLC)-三磷酸肌醇(PI3)-二酯酰甘油(DAG)信号下游。PKC的活化可以抑制海马CA1区GABA受体激活GIRK通道。Qiu等[27, 28]发现E2可以激活PKC和PKA，从而改变雌性豚鼠下丘脑GRCPs偶联的K+通量。E2通过激活cAMP瀑布式信号增强红藻氨酸盐/海仁酸诱导的K+电流，PKA的特异性抑制剂(Rp-cAMP)减弱了E2的这种效应[28]。E2诱导的快速PLC-PKC-PKA信号途径可能参与协同中枢神经系统(CNS)递质的传递，并能增强大脑回路的突触效应，这对维持CNS的稳态至关重要。

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