钙激活氯离子通道TMEM16G的研究进展

张 磊，李 明，王呈程，韩 江，孙美艳 (吉林医药学院检验学院，吉林 吉林 132013)

TMEM16G是一种特异性存在于前列腺中的蛋白，隶属于跨膜蛋白16(transmembrane protein 16,TMEM16)家族，具有钙离子激活的氯离子通道(Calcium-activated chloride channels，CaCCs)功能。TMEM16家族与肿瘤发生密切相关[1-2]。目前研究较多的是TMEM16A通道蛋白，其在多种癌细胞中表达量上调[3-5]。而针对TMEM16G的研究多集中在TMEM16G的结构、功能、表达位置及其与前列腺癌的关系，本文将就此进行综述。

1 MEM16G蛋白的发现

2004年，Tapan等[1]通过对表达序列标签(EST)数据库的分析，首次发现了一种在前列腺中表达的新基因并将之命名为NGEP(new gene expressed in prostate，NGEP)。之后的研究表明，NGEP的编码产物是细胞的一种CaCCs蛋白,TMEM16家族及anoctamins(ANO)家族[6]，并将其命名为TMEM16G(或ANO7)。

CaCCs是一种广泛存在于人体细胞表面的阴离子通道，可被细胞内钙离子调节而诱导氯离子的胞内外转运。20世纪80年代，Miledi[6]在非洲爪蟾的卵母细胞中首次发现了CaCCs，因其在体内多种细胞均有分布并参与多种生理、病理过程而广受关注[2-3]。CaCCs在体内分布广泛,参与多种生理活动，如嗅觉生理、蛋白的分泌、盐分子的跨上皮转运、神经信号传导及细胞增殖等[2]。然而，人类最初仅是认识到了这种氯离子通道的存在和功能，但对其分子结构知之甚少。直到2008年，三个独立研究团队分别证实CaCCs的分子基础是一种跨膜蛋白anoctamins(ANO)[5-7]。ANO蛋白广泛存在于真核生物中，因其具有8个跨膜的结构域，又称之为跨膜蛋白16(TMEM16)，最初认为CaCCs的分子基础为TMEM16A。之后发现，TMEM16A只是anoctamins基因家族或TMEM16蛋白家族的一员，又称anoctamins 1(ANO1)。至今，已发现TMEM16家族在哺乳动物中有10个成员，分别是TMEM16A～TMEM16K[2]。

TMEM16G基因定位于2号染色体上，其潜在的膜定位信号主要位于NH2-端。如将TMEM16G的NH2-末端替换为TMEM16A的NH2-端，则这种TMEM16G蛋白不能定位于细胞膜上[8]。TMEM16G的编码基因NGEP有两个重要的亚型：即NGEP-S和NGEP-L。其来源于NGEP mRNA转录本的两种剪接形式：较小的转录本(NGEP-S)编码179个氨基酸残基的蛋白，此蛋白定位于细胞质中；而较大的转录本(NGEP-L)编码933个氨基酸残基的蛋白，此蛋白定位于细胞膜上，两种亚型共享一个共同的NH2终端[9-10]。NGEP-L的NH2-和COOH-端均位于细胞内，其编码的蛋白产物即为TMEM16G蛋白，TMEM16G蛋白分子量为95 kDa，是一种具有8次跨膜结构的糖蛋白，在N809及N824位点存在糖基化结构[11]。

2 TMEM16G的功能

TMEM16家族蛋白均定位于细胞的生物膜系统中，常由800～1000个氨基酸残基组成，涉及离子运输及磷脂爬行等功能，其中某些成员功能已演变为纯通道，例如TMEM16A和TMEM16B。TMEM16G是新近发现的TMEM16蛋白家族成员，这些成员在分子结构上具有很高的同源性。TMEM16G也具有氯离子通道功能，研究表明，当TMEM16G在FRT细胞中表达过量时，可诱导氯离子电流[9]。

研究表明，原癌基因Bcl-2蛋白的过表达可增加Ca2+内流和Cl-外流，从而导致细胞迁移并抑制细胞凋亡[12]，这表明钙激活的氯离子通道与肿瘤的发生、发展相关。已有研究发现在部分肿瘤组织中通常存在TMEM16A的高表达,如口腔鳞状细胞癌、胃肠道间质瘤[4-5]等,而在相应的正常组织不表达或低表达。故TMEM16A抗体现在已成为检测胃肠道间质瘤的一种敏感、特异性的肿瘤标志物。

与TMEM16A相似，TMEM16蛋白家族的多个成员与肿瘤发生、发展相关[10-12]。TMEM16G(即ANO7)已经被证明具有氯离子通道的功能[13]，而其与肿瘤的发生、发展的关系也日渐明晰。TMEM16G是一种膜抗原，其表达主要见于前列腺组织。TMEM16G仅在正常前列腺、良性前列腺增生和前列腺癌组织中可检测到[14-15]。研究表明，TMEM16G可以介导前列腺上皮的细胞与细胞接触依赖性的相互作用，其在促进前列腺细胞的相互聚集及黏附过程具有重要作用[16]。刘雯[4]等研究发现，TMEM16A在人前列腺癌组织中的表达显著升高，而在前列腺癌癌旁组织及前列腺增生组织中无表达或低表达，且随着前列腺癌恶性程度增加，TMEM16A表达水平逐渐上升,故抑制TMEM16A表达可抑制前列腺癌细胞系体外增殖、迁移和侵袭。与TMEM16A相似的是，TMEM16G与前列腺癌的关系亦十分密切，不同的是，TMEM16A除了在前列腺癌组织中高表达外，在其他多种癌组织中表达量也见显著增高，因此TMEM16A用于研究前列腺癌时缺乏组织特异性。但TMEM16G只在前列腺癌组织中表达，且在良性前列腺组织中的表达量显著高于在前列腺癌中的表达量，即前列腺组织的癌变伴随着TMEM16G表达量的显著降低，这使得TMEM16G用于前列腺癌的特异性诊断具有重要的意义。

Vittore等[14]的研究表明，HLA-A2可结合细胞膜上的TMEM16G表位，且这种结合体在局限性和转移性前列腺癌患者体内均可产生T细胞株。这些T细胞株可特异性地裂解表达TMEM16G的人前列腺癌细胞，从而表明了TMEM16G在前列腺癌中的存在免疫原性，这一研究确定了TMEM16G可作为T细胞介导的前列腺癌免疫治疗的潜在靶点。另有研究表明，TMEM16G通常在正常前列腺组织和前列腺癌细胞的顶端和侧表面高表达，且可在细胞接触面高度聚集[17]。TMEM16G在雄激素依赖性的前列腺癌细胞LNCaP细胞系中表达，而在非雄激素依赖性细胞PC-3及DU-145细胞系中不表达。在LNCaP细胞系中，TMEM16G的表达局限在细胞接触面，随着细胞密度的增加，可促进细胞形成高度聚集体，转染了TMEM16G基因的LNCaP细胞更容易形成细胞聚集体[14]，这说明TMEM16G与雄激素依赖性前列腺癌细胞的聚集接触行为密切相关。

TMEM16家族的蛋白质有多种已被证明在癌症的发生和发展中起着重要的作用，TMEM16G特异性存在于前列腺组织中，良性前列腺组织TMEM16G的表达水平明显高于恶性前列腺组织。在前列腺癌标本中，TMEM16G的表达强度与Gleason评分增高呈显著负相关，其表达强度与恶性程度成反比，因此TMEM16G有望成为前列腺癌特异性诊断的新靶标。同时，TMEM16G在前列腺癌中的存在及免疫原性，可作为一种特异性的前列腺抗原。目前，应用单克隆抗体进行肿瘤的靶向治疗已成为肿瘤治疗的重要方法。在临床上，转移性和激素依赖性前列腺癌预后不佳，而TMEM16G在雄激素依赖性的前列腺癌细胞中表达，但在非雄激素依赖性细胞细胞中不表达。不久的将来，细胞膜表面的TMEM16G蛋白或可作为一个免疫靶点用于T细胞介导的前列腺癌的靶向治疗，可能成为常规治疗的替代方案。