抑癌基因Maspin的分子机制

郑国强 马锦琪

江苏省无锡市人民医院妇产科 214000

Maspin作为丝氨酸蛋白酶抑制剂超家族的一员最早是通过筛选乳腺癌抑癌基因时被发现的，Maspin在正常的乳腺上皮中高表达但在乳腺癌中的表达明显降低。虽然在后续的研究中发现Maspin与经典的抑癌基因相比有较大差距[1]，但Maspin在肿瘤的生长、分化、转移、凋亡及血管生成的方面都有重要的调控作用[2-3]。同时也有研究表明Maspin与子痫前期的发生有关，Maspin可以调控绒毛外滋养细胞的侵袭与迁移功能。本文对与Maspin有关分子机制研究进行总结，探讨Maspin在不同细胞结构下表现出的作用特点。

1 Maspin的基因机构及分子特点

人的Maspin基因位于18号染色体长臂的21.3到23区间内，跨越由7个外显子和6个内含子组成28kb基因片段，可翻译成375个氨基酸组成的42kD的蛋白。Maspin蛋白的三维空间结构包含3个β折叠和9个α螺旋结构，和其他的丝氨酸蛋白酶抑制剂一样Maspin蛋白也有一个反应中心环(RCL)[4]。作为丝氨酸蛋白酶抑制剂超家族的独特结构，RCL是暴露在Maspin蛋白上部的可变结构，在抑制蛋白酶功能上发挥诱饵作用，同时也决定着被抑制蛋白酶的特异性。RCL结构与一些直接参与细胞生长、浸润的因子或相关的酶结合时，则发挥肿瘤抑制作用；当RCL被水解时，则关闭Maspin功能，使细胞生长、浸润的因子或相关的酶发挥其作用，促进细胞生长及迁移。然而Maspin蛋白拥有一个相对较短的且疏水的RCL，这种结构限制了Maspin对蛋白酶的抑制作用。

2 Maspin的表达调控

2.1 Maspin的转录调控 Maspin基因转录起始点上游的一千个碱基对的调控区域足够诱导Maspin基因的转录，这一区域包含了ETS和AP1转录位点和组电白反应元件。姜忠敏等研究发现，Maspin在胃肠道间质瘤中的表达较对照组显著降低，且随着侵袭危险性的增加Maspin表达显著降低，且Maspin表达与p53呈显著负相关[5]。进一步的研究发现，p53与Maspin基因启动子结合可以诱导Maspin基因的表达，后来的组织学实验也证实Maspin基因可能是p53下游的靶基因。许多其他与调控Maspin表达的蛋白及信号通路都是依赖p53，TGFβ被发现需要p53的激活来增加Maspin基因的表达[6]。还有一些其他因子调剂Maspin基因的表达不依赖于p53，人乳腺癌和前列腺癌细胞中的抗氧化剂锰超氧化物歧化酶可以增加Maspin mRNA的稳定性，这种效果不受p53的影响。

2.2 Maspin的表观遗传学调控 Domann等人发现正常人乳腺上皮细胞中Maspin基因启动子没有甲基化的发生，而乳腺癌细胞启动子的甲基化状态抑制了Maspin基因的表达。脱甲基化药物5-氮杂- 2’-脱氧胞苷可以剂量依赖性的增加乳腺癌细胞Maspin基因的表达[7]。Futscher等人证明组蛋白乙酰化和CpG岛的甲基化都与维持染色质不同机构有关，在启动子无甲基化Maspin表达阳性的人乳腺细胞和表皮角化细胞Maspin启动子中富含乙酰化的H3、H4组蛋白。Maspin能显著抑制胶质瘤细胞增殖，使胶质瘤细胞停滞在S期，表明Maspin在胶质瘤中可能具有抑癌基因特性。在胶质瘤中，Maspin的表达抑制与其启动子CpG岛甲基化相关；5-Aza-DC能恢复Maspin在胶质瘤细胞系中的转录[8]。这些表观遗传学的改变通过抑制抑癌基因的作用参入肿瘤的发生，后续的实验进一步证明曲古抑菌素A(一种组蛋白脱乙酰化抑制剂)可以诱导Maspin基因的表达，这也为癌症的治疗提供了有效的理论支持。

2.3 Maspin的磷酸化调控 在早期对正常乳腺上皮细胞及乳腺癌细胞的研究中不管是内源性的Maspin蛋白还是人工诱导的Maspin蛋白都发现了酪氨酸的磷酸化。尽管诱导Maspin蛋白磷酸化的激酶还没有确定，但TKD38表皮生长因子受体激酶结构域可以在细胞外诱导重组Maspin蛋白的酪氨酸磷酸化。Tamazato等人在人乳腺上皮细胞株中发现三种Maspin蛋白的磷酸化形式，并且证明抑制Maspin蛋白的酪氨酸磷酸化可以增加Maspin蛋白的表达进一步导致Maspin蛋白在细胞质的聚集[9]。关于Maspin蛋白磷酸化位点及磷酸化在Maspin蛋白哪些方面发挥着作用仍需要进一步的研究。

2.4 其他分子对Maspin表达的调控 Khalkhali等人发现在乳腺癌细胞株中NO可以诱导Maspin基因的表达，进一步引起乳腺癌细胞运动及侵袭能力的降低及凋亡指数的升高。Lim等人进一步证明在成神经瘤细胞株中NO诱导的凋亡及Maspin的表达均需要p53的转录活性[10]。由于乙酰水杨酸可以促进NO的生成，这也为非甾体抗炎药治疗乳腺癌提供可能途径[11]。Jiang等人证明γ柠檬酸(一种必需脂肪酸)可以上调Maspin的表达，同时可以抑制结肠癌、乳腺癌及黑色素瘤细胞株的运动能力。最近关于不饱和脂肪酸在人体重大疾病发生方面的发生越来越多，这也可能为我们研究Maspin作用机制提供帮助。

3 Maspin与尿激酶型纤溶酶原激活剂(uPA)

McGowen等人首先发现了在细胞外的溶液中Maspin蛋白不抑制包括组织型纤溶酶原激活剂和尿激酶型纤溶酶原激活剂(uPA)丝氨酸蛋白酶的活性，但在前列腺癌细胞株DU145表面重组Maspin蛋白表现出对uPA的强烈抑制作用，这种抑制效应与DU145细胞运动能力的降低密切相关。后来的研究进一步证明内源性的Maspin蛋白亦可以表现同样的抑制作用，Maspin蛋白与细胞表面的结合依赖于其与uPA及uPA受体复合物的相互作用，从而促发一个快速的低密度脂蛋白相关蛋白依赖的对uPA及uPA受体的内化过程。同时还发现了Maspin蛋白表现出对uPA前体的独特亲和力，从而抑制纤溶酶介导的uPA前体的水解过程[12]。uPA前体与其受体结合后促发蛋白水解反应，uPA前体水解成活化的uPA。活化的uPA水解纤溶酶原为纤溶酶，纤溶酶通过活化基质金属蛋白酶(MMP)成员直接降解细胞外基质的非纤维蛋白。Maspin对uPA及uPA受体的内化调节显示其在细胞外基质黏粘方面调控能力，也为其抑癌作用提供完整的信号通路。

4 其他与Maspin结合的蛋白

Bailey等人利用酵母双杂交实验发现干扰素调节因子6是一种Maspin结合蛋白，干扰素调节因子6作为干扰素调节因子家族中的一员，被熟知的是在病理刺激下可以调节干扰素及干扰素诱导基因的表达。他们还发现干扰素调节因子6与乳腺癌的侵袭程度呈反比，导入干扰素调节因子6可以诱导乳腺癌细胞向间叶细胞转化的改变，同时Maspin也在这一过程中发挥同样的调节作用，这可能有助于我们更好的理解Maspin的分子机制[13]。

Yin等人也利用相似的试验方法发现热休克蛋白90、谷胱甘肽硫转移酶、热休克蛋白70和Maspin相互作用最多。Maspin转染后或者重组Maspin蛋白干预的乳腺癌和前列腺癌细胞株都会表现较高的谷胱甘肽硫转移酶活性和活性氧产物的降低，这种效应在Maspin基因敲出或者谷胱甘肽硫转移酶受抑制情况下都会降低，这些都表明Maspin与谷胱甘肽硫转移酶的相互作用在降低细胞的氧化应激方面可能发挥作用[14]。热休克蛋白作为一种分子伴侣，在许多肿瘤中都是过表达状态，它们参入多种蛋白质的折叠过程。热休克蛋白90就参入了包括c-Src、AKT、FAK、EGFR、MEK、cRaf、HIF-1a等致癌及促生存蛋白的加工折叠过程[15]。这些与Maspin直接作用的蛋白的不断发现对我们进一步理解Maspin的各种功能背后的分子机制有着巨大帮助。

自1994年发现Maspin以来，我们对Maspin的分子机制基本的研究有了很大的提高。有关Maspin的结构、生物活性和转录翻译的研究为我们将重组Maspin作为一种可行的癌症治疗提供了新的见解。未来重要的任务是扩大对Maspin蛋白相互作用的理解，探索其在肿瘤转移中的作用。在以后的研究中无论是单独使用还是与其他已知的抗癌药物结合使用，Maspin都可以发挥巨大作用。