癌基因DEPDC1B及其编码蛋白功能结构域DEP的研究进展

何雪铼 综述，庞明辉 审校

(四川省医学科学院·四川省人民医院胃肠外科，四川 成都 610072)

肿瘤是全球性的公共健康问题，相关资料显示，2012年全球新确诊恶性肿瘤人数约1400万，且全年死于该类疾病的人约有800万[1]。我国的患癌率和癌症致死率逐年增加，据估计2015年癌症新确诊人数超过429万，肿瘤引起的死亡病例数达281万余例[2]。早诊断、早治疗对降低癌症的发病率与死亡率至关重要，而有效的早期诊断标志物和治疗靶点是实施早诊断与早治疗的关键[3]。肿瘤具有持续增殖、组织侵犯与转移、永生化复制、诱导血管新生、能量代谢重编程和免疫逃逸等突出特征[4]。在分子水平上，这些特征往往涉及癌基因和(或)抑癌基因表达失调；在细胞水平上，则涉及细胞生存和死亡的失衡。因此，发现新的癌基因并阐明其在细胞生存和死亡调控中的作用，则有可能发现新的癌症诊断标志物和治疗靶点。癌基因DEPDC1B(DEP DomainContaning 1B)位于5号染色体12.1，编码DEPDC1B蛋白，编码蛋白主要存在于细胞核和细胞质高尔基体内，DEP结构域是其重要功能区。现对DEP结构域及功能做一综述。

1 DEP结构域

DEP结构域是在Deshevelld、EGL-10和Pleckstrin 3种蛋白中被发现，因而以这三种蛋白质的首字母命名。它有约100个氨基酸残基形成a螺旋与b发卡二级结构而组成DEP结构域。在许多哺乳动物细胞中都有DEP结构蛋白的表达，其中鼠科表达65种，人类表达54种[5，6]。通过多序列比对和构建系统进化树，Civera等[7]将含DEP结构域的蛋白质分为6个亚族，包含酵母菌含DEP蛋白质亚族、含FYVE模序激酶亚族、Deshevelld亚族、RGS蛋白亚族、Epac蛋白亚族和Pleckstrin蛋白亚族。这些含DEP结构域的蛋白质分别参与细胞信号转导、细胞极性确定和细胞膜锚定等多种生理功能[8～10]。

1.1 DEP结构域的细胞膜锚定功能DEP结构域能够通过不同的机制与膜结合。许多蛋白中含有DEP高度同源的结构域，比如Deshevelld(Dvl)、Epac1、Epac2、G蛋白信号调节蛋白(regulatorof G proteinsignaling，RGS)、Sat2和哺乳动物中RGS蛋白R7家族(RGS6、7、9、11)[11]。其中，Dvl蛋白中的DEP结构域功能研究最早，它包括三个保守的结构域：DIX(Dis/Axinhomologousdomain)、PDZ(PSD-95 and ZO-1 domain)、DEP。Dvl蛋白是细胞中一个非常重要的调节蛋白。N末端DIX结构域主要跟经典的Wnt/β-catenin信号通路有关，PDZ与细胞质面Wnt蛋白受体Fz的尾部结合，DEP参与Dvl蛋白由胞质到包膜的锚定。并且和非经典的细胞极性(noncanonicalpalnarcellpolarity，PCP)细胞通路有关[12]。经典的Wnt/b-catenin信号通路活化需要Dvl蛋白多聚化，连同Fz的共受体低密度脂蛋白受体相关联蛋白6一起形成一个超级复合体-Wnt-Fz-低密度脂蛋白受体相关蛋白6-Dvl。通过Fz的C末端结合FDZ结构域亲和力比较弱[13]，需要DEP结构域的协助作用。因此DEP结构域对于形成经典的Wnt/β-catenin信号通路和非经典的PCP通路都发挥重要作用。

1.2 DEP结构域调节小分子GTP酶和下游因子的功能

1.2.1DEP结构域与G蛋白的相互作用 DEP结构域出现在大量的信号分子中(包括RGS)，它能够与膜上突出的可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感性的融合蛋白附着蛋白受体家族蛋白结合，使蛋白定位于膜上发挥活性作用。RGS蛋白通过DEP结构域介导与G蛋白受体蛋白C末端结合，使RGS蛋白停靠于接近G蛋白亚单位的位置[14]。通过调节G蛋白亚单位尿苷三磷酸酶(guanosinetriphosphatase，GTP)的活性调节信号转导。

1.2.2Epac1蛋白的功能 Epac1是环腺苷酸依赖性的鸟嘌呤交换因子，具有1个或2个环腺苷酸结合位点、一个DEP结构域和GEF催化位点。通过与环腺苷酸结合和分离诱导Epac1发生活化与失活的转变。当DEP结构域发生缺失突变，会使Epac1完全丧失膜定位功能。如果Epac1中DEP结构域第82位精氨酸突变，也会是环腺苷酸诱导的Epac1活性功能丧失[15]。进一步说明了DEP结构域在Epac1活化过程中发挥着重要作用。

1.2.3Dvl1-3与LRRK2的相互作用 Dvl1-3与LRRK2对于轴突和突触的建立非常重要。编码富亮氨酸重复激酶2(leucine-richrepeatkinase 2，LRRK2)基因发生突变会导致帕金森病。LRRK2复杂Ras蛋白复合体C末端结构域能抑制GTP酶的活性，调节LRRK2激酶活性。而Dvls与LRRK2-Ras复杂蛋白C末端结构域的结构相似，也能够与小GTP酶结合并调节GTP酶的活性[16]。Dvls与LRRK2共表达能够增加LRRK2稳定期蛋白水平，这种作用依赖于DEP结构域的功能。

1.3 DEP结构域促进细胞极性确定的功能DEP结构域在PCP信号通路中是必须的，这是一条非经典的Wnt通路，研究表明[17]，PCP信号通路可以调控细胞极性排列，完成细胞形态发生(如上皮细胞)的细胞极性的确立以及在胚胎形成过程中参与原肠胚/神经胚期汇聚延伸运动，参与调节神经管闭合过程。通过构建包含DEP的结构域(但不含催化点的小分子蛋白)来研究DEP结构域能够促使纺锤体正确形成，Dvl蛋白通过细胞内或细胞间的信号限制了DEP结构域的作用[18]。结构域是蛋白结构和功能的基本单位决定着蛋白质的功能。DEP结构域的功能与细胞膜的锚定、信号转导、小分子GTP酶活性的调节以及细胞极性的确立等密切相关，并且从生物大分子的结构分析，取得了对细胞功能活动更加深入的认识。

2 DEPDC1B调控细胞周期进展

意大利学者在斑马鱼的细胞有丝分裂的研究中发现[19]，DEPDC1B是一个细胞周期调节的基因，介导有丝分裂进入细胞周期进展和脱粘事件之间的相互作用。DEPDC1B蛋白特异性地积聚在细胞周期的G2期，在G2/M转换期间作为RhoA/ROCK/MLC2途径的抑制剂起作用，从而实现粘着斑与细胞的粘附与脱离。除此之外，细胞需要通过DEPDC1B的合成启动来完成有丝分裂的形态学重塑，实现细胞变圆、与基质失去附着、细胞骨架张力形成从而皮质硬度增加等形态学变化。特异性敲除DEPDC1B后，细胞粘着斑去粘附，有丝分裂显著延迟。

3 DEPDC1B基因与人类肿瘤发生发展的关系

DEPDC1B是一种潜在的Rho GTPase激活蛋白，但DEP结构域在信号转导途径中的功能尚不完全清楚。有学者发现，DEPDC1B是一种鸟嘌呤核苷酸交换因子，在胚胎成纤维细胞系中诱导细胞迁移与侵袭。进一步对口腔癌转移机制的研究中发现，它在口腔癌组织中的表达显著上调，通过DEPDC1B-Rac1-ERK1/2信号转导通路调节Rac1转位到细胞膜发挥作用[20]。DEPDC1B被报道与多种肿瘤的恶性生物学行为相关，非小细胞肺癌一种发生率和死亡率均较高的肿瘤，了解NSCLC肿瘤发生和进展中涉及的分子事件，有助于找到新的治疗靶点。研究发现[21]，DEPDC1B在非小细胞肺癌的临床肿瘤组织样本和细胞系中表达均上调，并且与患者的生存时间呈负相关。过表达DEPDC1B增强了NSCLC细胞的迁移和侵袭能力，而沉默其表达后，细胞系的迁移和侵袭能力则减弱。进一步发现DEPDC1B在A549和Calu-3细胞系中的过表达诱导了Wnt/β-catenin信号通路下游基因的转录，如Axin2、Dkk1、MMP7、MMP9和SOX2等。同时沉默DEPDC1B引起了这些基因的表达下调和细胞内β-catenin核转位的降低，表明DEPDC1B通过激活Wnt/β-catenin信号通路增强非小细胞肺癌细胞的迁移和侵袭。有研究报道，EPDC1B至少改变2个人类淋巴母细胞瘤细胞系对放射治疗的敏感性[22]。除此之外，中国学者的研究发现，DEPDC1B的表达与前列腺癌患者的临床病理学特征相关。研究通过免疫组织化学染色的方法发现DEPDC1B在前列腺癌组织中表达明显高于正常前列腺组织，这种表达上调的趋势尤其提示患者临床T分期较晚和淋巴结转移，提示患者较差的临床无复发生存期。进一步通过cox回归模型分析发现，DEPDC1B的表达上调是临床前列腺癌患者的独立预后因素[23]。

综上所述，寻找新型肿瘤标志物及治疗靶点已逐渐成为当今肿瘤科研领域的热点之一。诸多研究显示，DEPDC1B在非小细胞肺癌、前列腺癌等癌组织中高表达，并与这些肿瘤的的发生发展有着密不可分的关联。目前DEPDC1B是一个研究相对较少的肿瘤相关基因，其调控肿瘤恶性生物学行为的机制仍有待深入探索。DEP结构域参与细胞信号转导等多种生理功能，并且DEPDC1B基因与有丝分裂周期进展密切相关。虽然关于DEPDC1B 在肿瘤中的作用还需广泛深入的研究，但其作为肿瘤标志物及治疗靶点的应用具有广阔的前景。