G蛋白偶联受体在乳腺癌中的研究进展

张雯琼，金春明，孙 楠，尹贵彬,李亚南

(1.牡丹江医学院；2.牡丹江医学院附属红旗医院，黑龙江 牡丹江 157011)

乳腺癌是影响女性身体健康最常见的恶性肿瘤,我国乳腺癌发病率的增长速度逐年递增[1]。乳腺癌的病因尚未完全清楚，初期乳腺癌没有明显的体征和症状，许多患者在出现临床表现时已经处于乳腺癌的中期或晚期[2]。G蛋白偶联受体(GPCR)是涉及信号传导的细胞膜受体中最大的一个受体家族[3]，研究表明其参与乳腺癌的发生、发展和侵袭转移过程。更好的了解GPCR在肿瘤中发生、发展和侵袭转移中的作用机制，有利于更有效的研制出用于肿瘤预防和治疗的靶向药物。本文是对GPCR在乳腺癌中的研究作一综述，为临床应用提出参考。

1 GPCR的研究背景

1.1 GPCR的结构G蛋白偶联受体均是膜内在蛋白(Integral membrane protein)，每个GPCR都是由膜外 N末端(N- terminus)，7个α螺旋组成的跨膜结构域，膜内C末端(C- terminus)，3个胞外环(Loop)和3个胞内环组成的[4]。膜外N端负责与配体结合，并带有糖基化修饰。两个半胱氨酸残基存在于膜外环上，它们可以通过结合形成二硫键从而稳固受体的空间结构。GPCR由于结构上的易变性使它成为极其特殊的蛋白质，这也使得该家族成员成为最重要的药物作用靶点[5]。

1.2 GPCR的分类研究者根据G蛋白偶联受体序列的相似性以及配基的结合情况将GPCR分为六种类型：A类：视紫红质样受体，B类：分泌素受体，C类：代谢型谷氨酸受体，D类：真菌交配信息素受体，E类：cAMP(环腺苷酸受体)，F类： Frizzled/ Smoothened家族[6]。其中，A类的视紫红质样受体在GPCR中含量最多[7]。F类受体的结构与GPCR的结构相似，作为Wnt(Wingless/ Integrated)信号通路和其他信号通路的受体[8]，当它被激活时，会引起信号通路下游一些蛋白产生活性。在调节胚胎发育，神经突出的形成，细胞的增殖等过程中起到重要作用。它的调控涉及到三个通路：经典Wnt/β-catenin信号通路，此通路激活核内靶基因的表达；Wnt/calcium通路；平面细胞极性(PCP)通路，此通路参与细胞骨架重排[9]。

1.3 GPCR功能与信号机制的多样性GPCR介导的信号通路包括：神经传导、胚胎发育、免疫系统的调节、视嗅觉的控制等生理活动[10]。GPCR能够将神经递质，激素等各种细胞外信号转入细胞内，从而在细胞功能调节中起到重要作用，这也和人类多种肿瘤的发生、发展和转移有着密切联系。GPCR对肿瘤的调控主要是先改变细胞内第二信使的水平，然后在通过与其相关的信号转导通路来实现这一过程[11]。在β肾上腺素受体激酶提纯过程中科学家们发现了一个重要信号调控因子即β-抑制蛋白(β-arrestins)。有研究表明，β-arrestin蛋白在调控GPCR信号机制中起着重要作用，它可以直接活化GPCR或其他受体从而启动信号传导[12]。G蛋白偶联受体激酶(GRK)属于丝氨酸/苏氨酸激酶家族的一员，它可以通过磷酸化从而激发GPCR的信号转导[13]。β-arrestin与GPK联合作用，可以使GPCR发生脱敏反应，从而调控受体内吞、循环、复敏、降解、信号传导等功能[14]。不同的GPCR与不同的配体结合，或与不同的G蛋白偶联，这些因素都可以导致GPCR信号机制的多样性。

2 GPCR与乳腺癌

乳腺癌作为一种异质性肿瘤，它的发生发展是复杂多变的。有研究表明GPCR在乳腺癌的发生、发展与侵袭转移中起到重要作用。

2.1 GPCR与乳腺癌的发生、发展GPR116也属于GPCR家族中的一员。Tang[15]等通过研究发现，GPR116可以通过激活Gaq-p63RhoGEF-Rho GTPase信号传导途径来调控乳腺癌的转移。孙哲[16]等通过RNA-seq分析发现干扰乳腺癌中GPR116会导致相应乳腺癌中的MMP8显著上调。又通过实验发现，干扰乳腺癌中的GPR116会产生大量的中性粒细胞，并且上调的MMP8会通过阻断TGF-β信号通路从而导致乳腺癌细胞最初的生长受阻。最后得出GPR116通过MMP8信号通路调控中性粒细胞的极性从而影响乳腺癌的生长。卷曲蛋白受体(Frizzled/FZD)是GPCR家族中F类的一员，由于它与GPCR结构十分相似，可以作为许多信号传导通路的受体，其中最为重要的就是作为Wnt信号通路的受体。Wnt/FZD信号转导通路的原理是：Wni蛋白通过Wnt配体于FZD反应，在由反应产物与低密度脂蛋白受体相关蛋白(LPR)反应从而启动信号转导通路。Hyunk[17]等研究表明，在乳腺癌中通过抑制LPR6受体，从而抑制了Wnt/FZD信号转导通路，最终抑制了乳腺癌细胞的增殖。生长抑制素受体(SSTR)属于GPCR家族中的重要一员，SSTR分为5种不同的亚型，即SSTR1-5。SSTR不同亚型之间可以相互形成异源性二聚体，相同亚型可以自身形成同源二聚体，这些都可以影响下游信号从而调控整个信号传导通路。SSTR在正常组织及多种肿瘤中有不同程度的表达。钟文萍[18]等通过对176例乳腺癌组织进行免疫组化，免疫共沉淀检测，流式细胞技术等实验分析。最终得出，SSTR主要位于乳腺癌的胞浆和细胞膜上，SSTR1-5在乳腺癌中均有表达，其中SSTR1和SSTR4与乳腺癌分化程度呈负相关。

2.2 GPCR与乳腺癌的侵袭、转移GPR54是20世纪90年代科学家在老鼠脑cDNA中发现的一种孤儿GPCR[19]。研究表明，Kisspeptin(转移抑制性蛋白)是GPR54的内源性配体，GPR54/Kisspeptin在许多肿瘤的发生发展中都起到重要作用。Tan[20]等研究发现，GPR54/Kisspeptin可以通过Gaq/11亚单位来激活磷脂酶C(PLC)，生成三磷酸肌醇(IP3)与二酰甘油(DAG)，然后DAG在促进磷酸化蛋白激酶D(PKD1)的表达从而抑制乳腺癌细胞的增殖与转移。GPR30是上世纪90年代发现的一种可以与雌二醇结合的雌激素受体。后有研究表明，GPR30也属于GPCR家族中A类成员。阮姝琴[21]等通过Western blot方法与Transwell方法发现了，GPR30可以通过激活HER2-ERK1/2信号转导途径来促进乳腺癌MCF-7细胞的迁移与侵袭。Ruan[22]等通过研究发现，GPR30可以通过激活ErbB2/ErbB3-MAPK/ERK信号转导途径来促进乳腺癌的转移与侵袭。促性腺激素释放激素(GnRHR)是由下丘脑分泌的激素，其结构在GPCR家族中属于较小者。祝明洁[23]等通过收集上海交通大学医学院附属新华医院的50例乳腺浸润性导管癌患者和18例拥有正常乳腺组织患者的样本，并采用了免疫组化的方法进行实验，最后得出大多数正常乳腺组织的GnRHR呈弱阳性表达，而绝大多数的浸润性导管癌患者的乳腺组织中GnRHR高表达，这表示随着乳腺组织的分化程度不同GnRHR的表达程度也有所不同。趋化因子受体包括CXCR，CCR，CR与CX3CR，这些都属于GPCR家族成员。因此，CXCR4也属于GPCR家族的一员。研究表明，SDF-1/CXCR4对肿瘤的发生，发展与转移过程发挥着重要作用。Muller[24]等研究发现，通过SDF-1/CXCR4之间的相互作用可以促进乳腺癌中肌动蛋白与伪足的形成，从而促进乳腺癌细胞的转移与侵袭。蛋白酶活化受体1(PAR1)属于GPCR家族的一员。PAR1是2005年由英国曼彻斯特大学Kuliopulos教授通过Cell上发表的文章提出的，研究表明PAR1是乳腺癌细胞转移与侵袭中的重要因素，PAR1被凝血酶激活后导致蛋白质水解，从而调控EGFR信号传导通路，最终影响乳腺癌细胞的转移与侵袭[25]。

以上研究都能证明GPCR在乳腺癌中的发生，发展和侵袭移中起到重要作用。

3 发展前景

因为GPCR是一类具有7个跨膜域特殊结构的蛋白，所以获取具有活性的正确拓扑结构的GPCR显的尤为重要。但由于体内GPCR表达水平低，提取、提纯与结晶都很困难，所以我们需要在体外将GPCR进行过表达后准确的折叠得到有活性的GPCR，为了解GPCR的结构和功能奠定理论基础，但同时也增加了体外获取的难度。因此，研究出更多能够准确获取体外实验的方法也成了许多研究者们研究的关键点。目前，对于GPCR的信号传导机制与功能的多样性，我们已经有了一定的了解。研究表明，GPCR可以参与许多生理和病理过程，并且还参与肿瘤的发生，发展与转移的过程，这些研究都有助于我们更好的了解肿瘤的形成与转移的机制，进而为肿瘤的预防与治疗奠定理论基础。尽管，GPCR是由占据人类基因组3%的基因编码的一类细胞膜表面跨膜蛋白受体的超级家族，但由于技术水平尚未达到一定高度对于GPCR的结构认识尚未完全，可能还存在许多未知的GPCR；许多孤儿GPCR的配体及与其参与的调控机制尚未完全清楚；多种信号传导通路的整个发生过程尚未完全理解。以上都是至今还存在的一些问题，还需要研究者们进一步进行研究。

随着科学技术的发展，通过对蛋白质组学和基因组学的不断研究，我们相信在不久的将来GPCR在肿瘤调控和机制等方面的研究必将取得突破性的进展。