卷曲螺旋蛋白在胃癌发生发展中的研究进展

王启吉, 袁学敏

王启吉, 山东第一医科大学(山东省医学科学院)研究生部 山东省济南市 250000

袁学敏, 临沂市人民医院消化内科 山东省临沂市 276000

王启吉, 研究生, 研究方向为消化内科学.

0 引言

胃癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤之一, 最新的调查显示, 2018年全球约有超过100万胃癌新发病例, 造成约78.3万人死亡, 使其成为世界第五大常见的癌症和第三大癌症死亡原因. 在我国, 胃癌的发病率和死亡率均高居恶性肿瘤的第二位. 胃癌早期常发病隐匿, 无特殊临床表现, 多数病人确诊时已为进展期. 因此, 找到与胃癌发生发展相关的基因, 并对之加以研究, 将有助于我们了解胃癌发生、演变的分子机制, 并从中寻找到新的治疗靶点, 对于胃癌的早期发现、早期治疗和预后的判断具有重要的价值. 卷曲螺旋蛋白(coiled-coil domain containing protein, CCDC)是一类由两个及以上的卷曲螺旋结构域组成的同寡聚体或寡聚体序列蛋白, 是一类看似结构简单但高度通用的蛋白折叠域; 约40个卷曲螺旋蛋白家族基因与疾病相关, 在肿瘤的发病过程中, 卷曲螺旋蛋白基因既可以作为促癌基因也可作为抑癌基因, 调控肿瘤的增殖、转移、血管生成和凋亡, 与肿瘤的发生发展有着密切的关系.

目前发现与胃癌发生发展及侵袭相关的卷曲螺旋蛋白有CCDC34、CCDC43、CCDC49、CCDC67、CCDC134及CCDC178等分子, 这些CCDC家族成员分子在肿瘤的发生演变中发挥着不同的作用与功能, 下面对他们与胃癌间的关系作一综述.

1 CCDC34可促进胃癌血管生成

基因位于11号染色体p14.1, 编码的蛋白质产物由373个氨基酸组成. 有研究发现CCDC34在膀胱癌组织和细胞系中表达升高, 调控膀胱癌细胞增殖、凋亡和迁移. Lin等采用实时聚合酶链反应(RT-PCR)、Western blot、Transwell法和RNA测序等一系列实验探究了CCDC34与肝细胞癌之间的关系, 发现CCDC34在肝癌组织中被显著诱导, 而CCDC34的过表达预示着肝癌患者预后不良, 下调CCDC34可有效抑制肝癌细胞的增殖和转移, 其机制可能与抑制CCDC34可以影响蛋白激酶B的激活以及上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)过程有关. 赵亚军运用免疫组化等方法检测CCDC34在胃癌及癌旁组织中蛋白表达情况, 发现CCDC34在胃癌患者中呈显著高表达, 且高表达患者的预后差, 根据免疫组化数据对CCDC34与肿瘤血管生成相关指标血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、CD31标记的肿瘤微血管密度(microvessel density, MVD)值进行相关性分析, 推测其机制可能与CCDC34促进肿瘤血管生成有关, 上述结果提示CCDC34可能成为胃癌抗血管生成治疗的潜在靶点.

2 CCDC43高表达促进胃癌的增殖与侵袭

基因位于17号染色体q21.31上, GENT数据库显示, CCDC43 mRNA在卵巢癌、肺癌、头颈癌、宫颈癌、乳腺癌、肾上腺癌、胃癌、肝癌及食道癌中均表达上调. 先前一项研究采用免疫组织化学、流式细胞术、western blot、EdU法、荧光素酶法、染色质免疫沉淀法和细胞侵袭法测定CCDC43在EMT中的功能作用, 发现基因在人结直肠癌中过表达, 并且CCDC43蛋白的高表达与CRC患者的肿瘤进展和不良预后相关; 其机制可能为CCDC43通过TGF-B信号通路促进了EMT的进展, CCDC43也是结直肠癌细胞中FOXK1的直接转录靶点. Wang等发现CCDC43在胃组织中过表达, 过表达CCDC43可促进胃癌细胞的增殖、侵袭和转移, 具体机制可能为CCDC43上调和稳定黏附调节分子1(adhesion regulating molecule 1, ADRM1)的表达, 导致泛素介导的蛋白酶体的构建, 并且抑制ADRM1在体内外均可逆转CCDC43在胃癌中的作用; 转录因子YY1直接与CCDC43和ADRM1基因启动子结合, 导致CCDC43和ADRM1过表达, 体外实验表明, 下调CCDC43或ADRM1可减弱YY1转录因子介导的恶性表型, 揭示了YY1转录因子调控的CCDC43-ADRM1轴促进了胃癌的增殖和转移, 该轴可能是胃癌潜在的治疗靶点.

3 血清CCDC49的表达对于胃癌的早期诊断具有重要价值

Schulte等在一个典型的乳腺癌细胞株ZR-75-30中, 通过分析基因组重排发现等12个与白血病相似的表达融合基因. 徐小虹等应用ELISA检测205例胃癌组、96例癌前病变组及94例正常对照组共395例血清样本中CCDC49及胃动蛋白2(gastrokines-2, GKN2)的表达水平, 结果显示胃癌组血清CCDC49表达水平高于正常对照组及癌前病变组(＜0.05), 胃癌组血清GKN2表达水平低于正常对照组及癌前病变组(＜0.05), 对结果进行统计学分析, 以ROC曲线(receiver operating characteristic curve, ROC)下面积评价诊断的准确性, 用Logistic回归方程求出CCDC49和GKN2联合预测因子Y, Y的ROC曲线下面积为0.88, 95%CI: 0.85-0.92, 当Y取临界值为2.4时, 其诊断胃癌的灵敏度和特异度为84.9%(174/205)和65.8%(125/190), 验证了血清CCDC49的高表达水平及GKN2的低表达水平对胃癌具有一定的诊断价值, CCDC49和GKN2联合预测因子Y可作为一种新的、较好的胃癌诊断参考指标.

4 CCDC67抑制胃癌的侵袭及转移

基因位于11号染色体q2.1, 编码的蛋白质产物由604个氨基酸组成. Park等通过限制性标志基因组扫描发现胃癌细胞系和原代胃癌中,基因的启动子经常发生甲基化, 在72.7%的胃癌细胞系中CCDC67表达下调, 并且在大多数情况下, 基因下调与启动子的CpG高甲基化相关; 通过焦磷酸测序分析150对原发性胃癌样本检测发现, 与癌旁及正常组织相比, 74%的被测肿瘤启动子CpG甲基化水平升高, 且这种高甲基化与的下调显著相关, 得出可能是胃癌中由于启动子CpG甲基化而沉默的抑癌基因, 其可能在肿瘤发生相关的细胞信号转导和迁移中发挥重要作用. 另外有研究表明作为一种抑癌基因对肝癌、甲状腺癌及前列腺癌具有显著的抑制作用. Yin等通过对200例原发性甲状腺乳头状癌组织和匹配的正常甲状腺组织, 分别采用RT-PCR和Western blot检测CCDC67 mRNA和蛋白,通过基因组DNA测序检测甲状腺乳头状癌中BRAF的突变, 使用稳定转染CCDC67的甲状腺乳头状癌细胞株TPC-1研究CCDC67的功能,发现与正常甲状腺组织相比, 甲状腺乳头状癌中CCDC67在mRNA和蛋白水平的表达均显著下调, CCDC67表达降低与肿瘤侵袭性行为, 如肿瘤晚期、淋巴结转移以及BRAF突变显著相关, CCDC67在TPC-1细胞中的表达能显著抑制细胞增殖、集落形成和迁移, 诱导G1期细胞周期阻滞, 增加细胞凋亡.

5 CCDC134加快胃癌的迁移和侵袭

基因位于22号染色体q13.2. CCDC134 mRNA包含1280个核苷酸, 可编码含有229个氨基酸的蛋白质. 丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)是细胞内高度保守的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶, MAPK通路作为细胞内信号转导通路, 可接受广泛的细胞外信号刺激, 并将其转导至细胞核内, 在调节细胞增殖、凋亡分化和侵袭等方面发挥着重要作用, 当MAPK通路异常活化时则可能引起细胞恶化, 导致癌症的发生. Huang等通过Northern blot、RT-PCR、免疫组织化学和Western blot的表达谱分析, CCDC134在正常成人组织、肿瘤组织和细胞系中广泛表达. 功能研究显示, 过表达CCDC134及其纯化蛋白显著抑制了Elk1的转录活性, 抑制了ERK和JNK/SAPK的磷酸化, 但抑制不了p38 MAPK的激活; 相反, 特异性siRNA对抗CCDC134激活Elk1的转录活性, 促进ERK和JNK/SAPK的磷酸化, 表明CCDC134可能在MAPK介导的Elk1转录中发挥了抑制作用. Zhong采用免疫组化染色法发现CCDC134在正常胃组织、病变组织和癌组织中的阳性率分别为32.0、29.4和4.2%, 与正常组织(＜0.001)和病变组织(＜0.001)相比, CCDC134在胃癌组织中的表达显著降低,正常组织与病变组织间差异无统计学意义(= 0.842). 具体机制可能为CCDC134的减弱表达促进了ERK1/2和JNK/SAPK的激活, 而对p38无影响, 并且ERK1/2和JNK/SAPK的激活是CCDC134介导的迁移和侵袭所必需的. 此外, CCDC134-RNAi可诱导MMP-2和MMP-9的表达, 这是调控细胞迁移和侵袭的关键分子. 因此, CCDC134可能是肿瘤恶性转化的候选生物标志物, 它具有调节细胞迁移和侵袭的作用, 可能成为胃癌的治疗靶点.

6 CCDC178与胃癌关系研究甚少

基因属于CCDC家族成员之一, 位于18号染色体q12.1, 编码的蛋白质产物由867个氨基酸组成. 失巢凋亡是一种上皮细胞脱离细胞外基质而导致的细胞程序性死亡, 其被认为是一种生理屏障, 可以阻止转移, 是预防癌症转移的早期步骤. 失巢凋亡抗性有助于癌细胞的存活, 使得癌细胞从起源部位脱离, 从而促进转移. 对失巢凋亡的放松管制正在成为癌症的一个标志, 并有助于形成远处器官的转移. Huang等通过外显子组测序发现在肝细胞癌中发生突变. Hu等发现与癌旁非癌组织相比, CCDC178在肝癌标本中显著上调, 其过表达与病理分期相关(= 0.003), CCDC178缺陷降低了肝癌细胞的非锚固性生长和抗失巢凋亡能力, 抑制了肝癌细胞的体内转移, CCDC178的过表达而非功能丧失可能在肝细胞癌的发展中发挥重要作用. 机制上, BRCA1相关蛋白2(BRCA1-associated protein 2, BRAP2)是ERK通路的负调控因子, CCDC178与BRAP2相互作用并促进其降解, 然后激活ERK信号通路. 确定了是一个参与抗失巢凋亡, 促进肝细胞癌转移的新的候选癌基因. Tomasini等研究发现CCDC178与肺癌脑转移相关. Zhang等通过全基因组测序发现基因在胃癌组织中发生, 但其在胃癌发生发展中的具体机制研究较少.

7 小结与展望

综上所述, 卷曲螺旋蛋白家族基因与胃癌的发生发展及侵袭转移有着密切的关联, 它们既可作为促癌基因也可作为抑癌基因, 调控肿瘤的增殖、转移、血管生成和凋亡. 虽然对CCDC家族基因中的部分基因与胃癌及其他肿瘤的研究取得了一定的进展, 加强了我们对肿瘤早期诊断、临床治疗、预后判断的认识, 但更多类型的卷曲螺旋蛋白基因在胃癌及其他肿瘤中的发病机制亟待我们进一步研究.