王巧巧,陈建芳,贾彦彬,2,3
(1.包头医学院基础医学与法医学院,内蒙古 包头 014060;2.包头医学院第二附属医院内蒙古消化病研究所;3.包头医学院护理学院)
世界卫生组织国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer,IARC)发布的2020年全球最新癌症数据显示,我国2020年癌症新发病例数达457万例,死亡病例300万例;新发病例排名前5位的依次为肺癌、结直肠癌、胃癌、乳腺癌及肝癌,这5种恶性肿瘤占中国所有新发病例数的58.7 %;其中胃癌、结直肠癌、食管癌发病占比及排名均高于世界水平;死亡病例数排名前5位的是肺癌、肝癌、胃癌、食管癌及结直肠癌,占全国癌症死亡总数的68.7 %[1-2]。恶性肿瘤已经成为威胁人类健康安全的重要因素,其中消化道恶性肿瘤已成为主要死因,必须引起高度重视。近年来研究发现,具有PDZ结合基序的转录共激活子(transcriptional co-activator with PDZ-binding motif,TAZ)在消化道恶性肿瘤中发挥重要作用,但其分子机制尚不完全清楚,进一步研究TAZ在多种恶性肿瘤中的表达及机制,有助于确立TAZ为肿瘤标志物,为肿瘤治疗提供新的思路。本文将对TAZ的结构、功能及其与消化道恶性肿瘤的相关性做一综述。
TAZ基因位于染色体3q23-24,可以编码一个含400个氨基酸的蛋白,经序列比对发现它与转录调控因子Yes相关蛋白(Yes-associated protein,YAP)为同源蛋白,也具有转录激活功能,所以也称含有 WW 结构域的转录调节子1(WW-domain containing transcription regulator 1,WWTR1)[3]。TAZ由一个中心WW结构域、1个在保守的N末端序列区内的14-3-3结合基序和一个C末端高度保守的PDZ结合基序组成;WW结构域可识别各种不同的富含脯氨酸的序列,能够与某些转录因子的PPXY结构结合,进而促进含有WW结构域的蛋白质的靶向特异性连接,发挥转录共激活作用;N末端的14-3-3结合基序89位处的丝氨酸被磷酸化后与14-3-3蛋白结合,将TAZ定位于细胞质区,使其不能进入细胞核发挥转录激活功能[4]。C末端的PDZ结合基序由8~90个氨基酸组成,可与Na(+)/H(+)交换调节因子2(Na-H exchanger regulatory factor 2,NHERF-2)等膜蛋白分子的PDZ结构域特异性结合,将TAZ定位到离散的核病灶中,并且对于TAZ刺激的基因转录至关重要,实验还发现,通过删除TAZ的最后四个C-末端残基破坏该基序,消除了TAZ介导的转录共激活,TAZ的转录共激活通过与PDZ结构域蛋白结合的正调控和与14-3-3蛋白隔离的负调控实现平衡[5]。
TAZ作为Hippo通路中的重要效应分子,在哺乳动物的胚胎发育、细胞的增殖、分化及去分化过程中发挥重要作用。TAZ被激活后,在核内聚集,与TEA结构域转录因子(TEA domain transcription factor,TEAD)等结合,增强其转录功能,能够抑制细胞的死亡,促进细胞的增殖[6-8]。TAZ特定部位的丝氨酸可被Hippo通路的上游调控因子大肿瘤抑制激酶(Large tumor suppressor kinase,LATS)磷酸化,磷酸化后的TAZ与相关蛋白结合而滞留在细胞质中,随后被泛素蛋白酶连接酶体依赖的蛋白酶水解,抑制TAZ的转录激活功能,从而抑制细胞的过度增殖,维持生命活动的正常进行。Lei和Li等[4,9]用体外上皮-间质转化(Epithelial-mesenchymal transition, EMT)模型实验证实TAZ可诱导EMT,也有研究通过小鼠模型、细胞干扰、免疫组织化学等实验发现TAZ在口腔癌、乳腺癌、胰腺癌、肝癌、肺癌中高表达[9-13]。Nguyen等[14-16]研究发现,TAZ表达水平越高,预后越差,同时也与转移及耐药有关。
2.1TAZ与结直肠癌的关系 研究发现,TAZ在结直肠癌组织中的表达明显高于癌旁正常组织,同时提示TAZ的表达水平与肿瘤的大小、结肠癌的病理分型及转移侵袭能力呈显著正相关[17-18]。Pan等[19]对结直肠癌组织进行基因表达谱分析,结果显示,在分析的多种结直肠癌类型中,TAZ广泛存在且高表达,说明TAZ在结直肠癌发展过程中有重要作用;如果用慢病毒介导的RNAi敲除TAZ,TAZ mRNA水平则显著下降,平均抑制率为80 %,敲除TAZ可导致结直肠癌细胞增殖减少,抑制肿瘤生长,提示慢病毒介导的靶向TAZ的RNAi在体内显著抑制了结直肠癌的细胞生长;同时下调TAZ增加了凋亡细胞的数量。Liang 等[20]发现,TAZ在直肠癌中的mRNA表达水平从癌旁正常组织到癌组织呈上升趋势。也有研究发现,TAZ的表达不仅与肿瘤大小、浸润深度、淋巴结转移和TNM分期呈正相关,而且与结肠癌的生存率呈负相关,TAZ阴性的结肠癌比TAZ阳性的结肠癌患者有更好的5年生存率,TAZ阳性表达是预测结肠癌预后不良的独立危险因素[21-23]。此外,有研究发现TAZ rs3811715基因多态性与结肠癌患者的3年复发率相关,其中rs3811715 CC基因型患者复发率高于CT或TT基因型患者[24]。上述研究提示,TAZ可能促进了结直肠癌的发生发展,抑制TAZ的活性可能遏制结直肠癌的恶化,未来TAZ可能会成为结直肠癌治疗的新靶点。
2.2TAZ与胰腺癌的关系 胰腺癌是一种异质性疾病,包含多个基因组、蛋白质组和表观遗传改变,这些改变与几个核心信号通路的改变有关[25 ],其中Hippo通路在胰腺癌中已得到广泛研究,研究结果证实了该途径的生物学重要性。与正常组织相比,胰腺癌组织中TAZ表达水平显著增加[26-27]。还有研究发现,TAZ的表达仅限于正常人胰腺的中央腺泡和导管细胞,但其在胰腺导管腺癌(PDAC)、胰腺上皮内瘤样病变(PanIN)以及与PDAC和慢性胰腺炎相关的星状细胞中表达上调;同时实验还发现患者胰腺组织的胰岛中TAZ的表达,提示TAZ可能参与胰腺组织再生[28]。Xia等[29]研究显示,与癌旁正常组织相比,胰腺癌组织中TAZ的 mRNA表达水平显著增加,同时发现,胰腺癌患者的胰腺组织、胰液和血清中TAZ mRNA表达上调;由于血液是肿瘤转移的共同通道,血液中TAZ蛋白的表达上调可能是由于胰腺癌的转移,胰液中TAZ蛋白的上调可能是由于大量的DNA和蛋白质从胰腺释放到胰液中;研究还显示,micro RNA-185可能通过靶向TAZ来调节胰腺癌的增殖,提示联合microRNA-185和TAZ检测可能成为诊断胰腺癌的可靠依据。还有研究发现,TAZ与胰腺癌的化疗耐药性和不良预后有关[30]。
2.3TAZ与肝癌的关系 研究发现,TAZ在肝癌组织中的表达明显高于癌旁正常组织,且表达水平与肿瘤大小呈正相关[31]。相关研究表明,采用RNA干扰技术在肝癌细胞株MHCC97H中干预TAZ的表达,TAZ的mRNA与蛋白表达水平均会出现下调,MHCC97H细胞活性和增殖能力也下降;如果过表达TAZ,则MHCC97H细胞活性和增殖能力升高[32],提示TAZ促进了肝癌细胞的增殖。此外,Van Haele等[33]研究发现,当TAZ存在于细胞核中时,患者总生存率和预后较差,提示TAZ可能会成为肝癌的预后标志物。也有研究检测了TAZ的基因多态性,如 rs16861979、rs2043550、rs16861985、rs1055153、rs7630434 与肝癌预后的关系,结果显示这些多态性与肝癌预后没有关联[34],有待进一步扩大样本量,分析该基因位点与肝癌的关系。
2.4TAZ与胃癌的关系 研究发现,从正常胃组织、癌旁正常组织到胃癌组织,TAZ表达水平呈上升趋势;同时也发现,胃癌组织中TAZ的表达水平与其mRNA表达水平呈正相关;与正常胃组织相比,胃癌组织中TAZ的mRNA表达水平显著升高,课题组还发现,TAZ的表达水平在有淋巴结转移的患者中明显高于无淋巴结转移的患者[35 ],提示TAZ可能促进了胃癌的发生和发展并在胃癌的转移中起重要作用。还有研究发现,胃贲门腺癌患者组织中TAZ的表达水平明显高于正常组织,且与患者的累积生存期呈负相关,与肿瘤的侵袭和转移呈正相关,但与性别、肿瘤大小和分级(分化)无显著相关性[36]。也有研究数据表明,TAZ高表达与不良的预后相关[37],提示TAZ可能作为临床预后的判定指标。
2.5TAZ与食道癌的关系 有研究表明,在食管鳞状细胞癌中,TAZ呈高表达,且与不良预后相关[38-39]。但也有研究表明TAZ在食管癌组织中的表达水平低于邻近的正常组织[40],此实验可能存在一些局限性,还需通过抑制或过表达实验来进一步研究。Barrett食管恶性进展研究中发现,TAZ的mRNA水平较正常组织显著增加[41],提示TAZ可能作为早期生物标志物来判断Barrett食管患者发展为癌症的风险。同时相关研究表明,TAZ是食管癌预后的最强危险因素,TAZ的下调抑制肿瘤的进展,增强了肿瘤细胞的放射敏感性[42]。因此,TAZ抑制剂可能会增强食管癌的放射治疗,也是临床潜在的治疗靶点。
消化道恶性肿瘤已成为全球的一个公共卫生问题,我们越多了解恶性肿瘤的发生机制和生存结果的影响因素,就可以提供越有价值的信息来辅助临床决策、优化治疗,进而提高恶性肿瘤患者的生存率。TAZ在多种消化道恶性肿瘤中发挥作用,TAZ的激活与恶性肿瘤的进展高度相关[43],可能成为恶性肿瘤患者有前途的生物标志物。在消化道恶性肿瘤中,联合检测TAZ和其他肿瘤生物标志物,将为恶性肿瘤的诊断提供有力依据。同时,TAZ的高表达与不良的总体生存率(Overall survival,OS)、更晚期的TNM分期、不良的肿瘤分化和癌症患者的淋巴结转移及预后有关,可能成为恶性肿瘤的预后指标及治疗的药物靶点。