譚 云 綜述，鐘 東 審校

（重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)外科 400016）

含有PDZ結(jié)構(gòu)域的蛋白屬于支架蛋白，在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng)中起承上啟下的作用，在細(xì)胞分裂、蛋白質(zhì)運(yùn)輸及降解、基因表達(dá)等多種體內(nèi)重要的生物學(xué)過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。PDZ是由最早發(fā)現(xiàn)含有此結(jié)構(gòu)域的post－synaptic density protein－95，drosophila disc large tumor suppressor，zonula occludens－13種蛋白質(zhì)首字母的縮寫(xiě)而得名，由80～90個(gè)氨基酸組成，包含兩個(gè)α螺旋和6個(gè)β折疊。黑色素瘤分化相關(guān)基因mda－9／Syntenin是PDZ結(jié)構(gòu)域蛋白家族成員之一，其通過(guò)特異性的定位調(diào)控體內(nèi)多種分子事件。本文主要就含PDZ結(jié)構(gòu)域的mda－9／Syntenin在腫瘤的侵襲，轉(zhuǎn)移過(guò)程中的作用及其機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 mda－9／Syntenin的克隆及與分布

黑色素瘤分化相關(guān)基因9（mda－9）是首先在人黑色素瘤細(xì)胞中作為差異表達(dá)基因被克隆出來(lái)。采用干擾素β（IFN－β）和蛋白激酶C激動(dòng)劑mezerein聯(lián)合治療可重新啟動(dòng)人黑色素瘤細(xì)胞的終末分化過(guò)程，并伴隨著其增殖能力的永久性喪失、黑色素合成增加、細(xì)胞表面抗原和表達(dá)基因改變以及細(xì)胞形態(tài)趨于正常黑色素細(xì)胞等變化。通過(guò)減差雜交技術(shù)對(duì)正常和終末分化人黑色素瘤細(xì)胞的比較，進(jìn)一步確定了黑色素瘤分化相關(guān)基因9（mda－9）的表達(dá)。mda－9cDNA全長(zhǎng)約2.1kb，其開(kāi)放閱讀框架含有894bp，編碼298個(gè)氨基酸，預(yù)測(cè)相對(duì)分子量約為33×103，具有PDZ－1和PDZ－22個(gè)PDZ結(jié)構(gòu)域，這一基因隨后被克隆并重新命名為Syntenin。

2 mda－9／Syntenin與腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)系及其分子機(jī)制

惡性腫瘤細(xì)胞具有向遠(yuǎn)處組織侵襲并形成轉(zhuǎn)移灶的能力。這一過(guò)程首先需要腫瘤細(xì)胞黏附到多種基質(zhì)蛋白上，然后通過(guò)基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）降解細(xì)胞外基質(zhì)，隨后遷移進(jìn)入周圍的間質(zhì)中。抑制消減雜交技術(shù)對(duì)非轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞株MCF－7和轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞株 MDA－MB－435進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，mda－9／Syntenin在轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞株中呈過(guò)表達(dá)。最近的研究發(fā)現(xiàn)，MDA－MB－435細(xì)胞系是由M14黑色素瘤細(xì)胞系衍生的而并非是一種原發(fā)的乳腺癌細(xì)胞系，提示mda－9／Syntenin的表達(dá)可能與腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移有關(guān)［1］。與原發(fā)性或者非轉(zhuǎn)移性腫瘤相比，多種轉(zhuǎn)移性乳腺癌和消化道腫瘤細(xì)胞系中均發(fā)現(xiàn)mda－9／Syntenin的過(guò)表達(dá)；通過(guò)促使非轉(zhuǎn)移性的乳腺癌細(xì)胞 MCF－7以及消化系統(tǒng)腫瘤細(xì)胞 Az－521過(guò)表達(dá) mda－9／Syntenin后發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞伴隨著偽足形成增加等形態(tài)學(xué)改變，腫瘤細(xì)胞遷移和侵襲的能力明顯增強(qiáng)。mda－9／Syntenin結(jié)構(gòu)域缺失分析的結(jié)果顯示，PDZ－2結(jié)構(gòu)域是該基因促進(jìn)細(xì)胞遷移運(yùn)動(dòng)的有效結(jié)構(gòu)域。

對(duì)原發(fā)性黑色素瘤和轉(zhuǎn)移性黑色素瘤的研究發(fā)現(xiàn)，mda－9／Syntenin的表達(dá)隨腫瘤轉(zhuǎn)移的進(jìn)展而上調(diào)［2］。免疫組織化學(xué)分析結(jié)果顯示，黑色素細(xì)胞向原發(fā)性黑色素瘤進(jìn)展過(guò)程中都表現(xiàn)出mda－9／Syntenin表達(dá)水平逐漸增加的趨勢(shì)［3］。采用分泌蛋白質(zhì)組生物標(biāo)記技術(shù)在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤病人的葡萄膜黑色素瘤細(xì)胞中亦檢測(cè)到mda－9／Syntenin的表達(dá)［4］。臨床研究發(fā)現(xiàn)，9個(gè)正常皮膚樣本中均未見(jiàn)mda－9／Syntenin表達(dá)，15個(gè)皮膚痣中僅檢測(cè)到1例mda－9／Syntenin的陽(yáng)性表達(dá)，30個(gè)垂直生長(zhǎng)期原發(fā)性黑色素瘤中有24例表達(dá)mda－9／Syntenin，12個(gè)轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)中有8個(gè)呈陽(yáng)性表達(dá)，提示mda－9／Syntenin的表達(dá)隨腫瘤的進(jìn)展顯著增加；體外研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)高轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞T1P26中mda－9／Syntenin的表達(dá)顯著高于低轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞系M4Beu，明確了mda－9／Syntenin具有參與調(diào)節(jié)腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程的能力［5］。將重組 mda－9／Syntenin腺病毒（Ad.mda－9／S）轉(zhuǎn)染低轉(zhuǎn)移性FM516－SV和M4Beu細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞的遷移、侵襲以及錨定依賴性生長(zhǎng)能力顯著增加；而轉(zhuǎn)染重組反義 mda－9／Syntenin腺病毒（Ad.mda－9／AS）的高轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞T1P26惡性生物學(xué)特征受到明顯抑制。將穩(wěn)定轉(zhuǎn)染mda－9／Syntenin的FM516－SV和M4Beu細(xì)胞通過(guò)皮下注射方式植入到免疫能力低下的新生大鼠體內(nèi)可顯著增加其自發(fā)性肺轉(zhuǎn)移的能力，而在相同實(shí)驗(yàn)條件下轉(zhuǎn)染重組反義mda－9／Syntenin的T1P26細(xì)胞自發(fā)性肺轉(zhuǎn)移的能力明顯下降，進(jìn)一步證實(shí)了mda－9／Syntenin在調(diào)節(jié)腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程中的關(guān)鍵作用［6］。

分子結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，mda－9／Syntenin調(diào)節(jié)黑色素瘤轉(zhuǎn)移的過(guò)程可能是通過(guò)黏著斑激酶（FAK），p38絲裂原激活蛋白激酶（p38MAPK），c－JNK，核因子κB（NF－κB）和膜型基質(zhì)金屬蛋白酶－1（MT1－MMP）信號(hào)通路介導(dǎo)的［6－7］。mda－9／Syntenin具有優(yōu)先與纖維連接蛋白信號(hào)相互作用的特點(diǎn)，將過(guò)表達(dá)mda－9／Syntenin的FM516－SV和 M4Beu細(xì)胞接種到纖維連接蛋白上，可產(chǎn)生更多的肌動(dòng)蛋白應(yīng)力纖維。而表達(dá)反義mda－9／Syntenin的T1P26細(xì)胞中肌動(dòng)蛋白微絲和黏著斑的形成減少。提示mda－9／Syntenin表達(dá)引起的細(xì)胞骨架組成和形態(tài)的改變可能與黏著斑激酶FAK相關(guān)。FAK是整合素相關(guān)信號(hào)通路的關(guān)鍵成份，在調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和侵襲過(guò)程中具有重要作用。在低轉(zhuǎn)移性M4Beu細(xì)胞中過(guò)表達(dá)mda－9／Syntenin可見(jiàn)磷酸化的FAK顯著增加，而在高轉(zhuǎn)移性T1P26細(xì)胞中下調(diào)mda－9／Syntenin的表達(dá)則伴隨著FAK磷酸化作用的明顯減少。共聚焦研究顯示，WM1341D黑色素瘤細(xì)胞中mda－9／Syntenin與磷酸化的FAK共表達(dá)；在纖維連接蛋白上，mda－9／Syntenin促進(jìn)FAK的磷酸化，繼而激活 MAPK、c－Jun氨基末端激酶（JUK）以及 NF－κB；采用 FAK，p38MAPK，JNK 或者NF－κB任一信號(hào)分子的抑制劑處理后，均可顯著抑制mda－9／Syntenin增加細(xì)胞遷移和侵襲能力的特性。人色素瘤細(xì)胞中mda－9／Syntenin通過(guò)活化 NF－κB和 MT1－MMP而啟動(dòng)后續(xù)的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)并通過(guò)以下模式促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移：腫瘤細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）結(jié)合后，mda－9／Syntenin誘導(dǎo) FAK 的磷酸化，后者通過(guò)磷酸化作用激活p38MAPK，進(jìn)而引起IκB的降解以及胞漿中p65與p50解聚后與靶基因MT1－MMP結(jié)合，大量產(chǎn)生的MT1－MMP與TIMP－2結(jié)合后活化pro MMP－2進(jìn)而產(chǎn)生MMP－2，從而引起腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、侵襲以及生長(zhǎng)能力增加［7］。然而在乳腺癌細(xì)胞中，mda－9／Syntenin并不能誘導(dǎo)MMP－2或者M(jìn)MP－9的產(chǎn)生。由于上述觀察到的黑色素瘤細(xì)胞表現(xiàn)都是種植在纖維連接蛋白上的，因此這一差異可能與細(xì)胞類型以及ECM的誘導(dǎo)信號(hào)有關(guān)。

然而，在FAK的C末端序列中也未能發(fā)現(xiàn)與PDZ結(jié)構(gòu)域結(jié)合的基序，提示mda－9／Syntenin可能與黏著斑中調(diào)節(jié)黏著斑激酶磷酸化作用的其他成份發(fā)生作用。因此，確定mda－9／Syntenin激活FAK過(guò)程中的關(guān)鍵作用蛋白，以及后續(xù)的信號(hào)事件是了解這一接頭蛋白控制腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程的分子的關(guān)鍵。Boukerche等［8－9］發(fā)現(xiàn)了mda－9／Syntenin首先激活c－Src介導(dǎo)c－Src／FAK信號(hào)復(fù)合體大量聚集在細(xì)胞膜上，通過(guò)FAK的自身磷酸化作用放大后續(xù)信號(hào)或者 mda－9／Syntenin激活c－Src后形成的 mda－9／Syntenin／c－Src復(fù)合體直接與 NF－κB作用以發(fā)揮其促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的能力。Hwangbo等［10］認(rèn)為FN首先激活 mda－9／Syntenin，其通過(guò)PDZ結(jié)構(gòu)域與PKCα對(duì)話激活FAK及其后續(xù)信號(hào)途徑發(fā)揮其促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移的作用。

缺失突變分析結(jié)果顯示，在HEK 293T向I型膠原侵襲過(guò)程中需要mda－9／Syntenin 2個(gè)PDZ結(jié)構(gòu)域的共同作用；而在乳腺癌細(xì)胞中PDZ－2結(jié)構(gòu)域在mda－9／Syntenin功能中占據(jù)了主導(dǎo)地位。晶體學(xué)研究顯示，PDZ－1結(jié)構(gòu)域K124，R128和K130突變體在多肽結(jié)合界面周圍形成一個(gè)高度正電荷的表面有利于脂類結(jié)合，這一界面可抑制mda－9／Syntenin與磷酸肌醇的結(jié)合及其侵襲作用的發(fā)揮。mda－9／Syntenin的這一突變并不影響其與syndecan－2的相互作用卻明顯干擾其與抑癌蛋白 merlin／schwannomin－1（sch－1）的相互作用，提示與之結(jié)合的配體（脂類／多肽）對(duì) mda－9／Syntenin的功能具有調(diào)節(jié)作用［11］。研究發(fā)現(xiàn)，mda－9／Syntenin介導(dǎo)I型膠原侵襲作用的增加過(guò)程需要Rho家族中小的 GTPases，RhoA，cdc42，Rac－1以及活化的H－ras參與，作為Ras下游信號(hào)的磷脂酰肌醇－3激酶（PI3K）／Akt以及 MAPK通路在 mda－9／Syntenin誘導(dǎo)的侵襲作用中發(fā)揮重要作用［12］。mda－9／Syntenin過(guò)表達(dá)可導(dǎo)致Akt S473和胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）－1／2的磷酸化作用增加。然而，抑制p38MAPK或者JNK對(duì)于mda－9／Syntenin誘導(dǎo)的I型膠原上的侵襲作用沒(méi)有任何影響。由此可見(jiàn)，ECM不同成分的相互作用可通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)途徑影響mda－9／Syntenin的表達(dá)及其后續(xù)的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，但mda－9／Syntenin表達(dá)的最終結(jié)果都會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞遷移和侵襲能力增加。

3 mda－9／Syntenin與腫瘤相關(guān)蛋白的作用

大量mda－9／Syntenin調(diào)節(jié)Syndecans循環(huán)研究發(fā)現(xiàn)Syndecans可調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖，黏附及運(yùn)動(dòng)能力，從而成為判定腫瘤進(jìn)展和病人存活的指標(biāo)。Syndecan－1參與了 Wnt－1誘導(dǎo)的小鼠乳腺癌的發(fā)生，并可促進(jìn)肺鱗癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。在胰腺癌、消化道腫瘤、乳腺癌和黑色素瘤中均觀察到Syndecan－1表達(dá)上調(diào)；在肝細(xì)胞癌和惡性間皮瘤中Syndecan－4表達(dá)增加并可能與腫瘤細(xì)胞的增殖相關(guān)。與正常組織相比，Lewis肺癌細(xì)胞和間皮瘤細(xì)胞中Syndecan－2表達(dá)上調(diào)，其在結(jié)腸癌細(xì)胞中的表達(dá)可達(dá)到正常水平2～5倍，并為細(xì)胞周期過(guò)程和細(xì)胞外基質(zhì)之間的相互作用所必需［13］。

酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)中采用Syndecans胞漿結(jié)構(gòu)域作為誘餌首次發(fā)現(xiàn) mda－9／Syntenin是Syndecan的結(jié)合蛋白。Syndecans家族4個(gè)蛋白質(zhì)的近膜面以及小的胞漿結(jié)構(gòu)域在結(jié)構(gòu)上極其相似并在進(jìn)化上高度保守，提示這一部分對(duì)于Syndecan功能的發(fā)揮至關(guān)重要。mda－9／Syntenin缺失突變體分析顯示，mda－9／Syntenin通過(guò)FYA－C末端氨基酸序列與Syndecans相互作用，但需要mda－9／Syntenin的兩個(gè)PDZ結(jié)構(gòu)域同時(shí)存在；而mda－9／Syntenin的N末端于其功能的發(fā)揮無(wú)關(guān)緊要。mda－9／Syntenin與Syndecans在細(xì)胞膜和細(xì)胞內(nèi)囊泡上共同表達(dá)。進(jìn)一步研究顯示，mda－9／Syntenin的PDZ結(jié)構(gòu)域與PIP2的相互作用控制著Syndecan從內(nèi)涵體腔返回細(xì)胞膜的循環(huán)過(guò)程。mda－9／Syntenin的兩個(gè)PDZ結(jié)構(gòu)域均可與syndecan或者PIP2相互作用，其中PIP2對(duì)PDZ1的親和性高于PDZ2。細(xì)胞膜中高水平的PIP2可以完全取代Syndecans，使其離開(kāi)mda－9／Syntenin并返回到細(xì)胞表面。缺乏與PDZ相互作用的Syndecan不能通過(guò)這一通路進(jìn)行循環(huán)而被包裹在胞漿的內(nèi)涵體或者核周區(qū)室內(nèi)，并由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)系統(tǒng)快速降解。與此同時(shí)，大量結(jié)合到Syndecans硫酸肝素鏈上的黏附分子和信號(hào)蛋白（FGF受體和整合素）也被包裹到這些內(nèi)涵體中，使得細(xì)胞表面的受體數(shù)量失衡最終導(dǎo)致細(xì)胞擴(kuò)散、黏附及運(yùn)動(dòng)功能受到抑制。

mda－9／Syntenin與 NF2／schwannomin／merlin NF2 基 因的失活突變體可導(dǎo)致神經(jīng)鞘瘤、腦膜瘤，室管膜瘤和其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的發(fā)生；NF2基因的產(chǎn)物稱為NF2蛋白、schwannomin－1（sch－1）或者 merlin，該蛋白的失活可導(dǎo)致甲狀腺癌、肝細(xì)胞癌、神經(jīng)束膜瘤腫瘤的發(fā)生［14］。

NF2在胞膜相關(guān)蛋白和細(xì)胞骨架之間提供調(diào)節(jié)性的連接，作為一種新的抑癌基因通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞外信號(hào)與細(xì)胞骨架之間的連接而在細(xì)胞生長(zhǎng)和黏附過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。依據(jù)羧基端16個(gè)氨基酸的不同可將NF2蛋白分為2種亞型，即sch－1和sch－2。只有sch－1過(guò)表達(dá)時(shí)具有抑制生長(zhǎng)的能力，提示其羧基端16個(gè)氨基酸在調(diào)節(jié)抑癌功能方面具有重要作用。sch－1在C末端的25個(gè)氨基酸可與mda－9／Syntenin的兩個(gè)PDZ結(jié)構(gòu)域共同調(diào)節(jié)二者的結(jié)合；sch－1的VAFFEEL區(qū)域突變分析確定了這一序列對(duì)于mda－9／Syntenin的識(shí)別至關(guān)重要。在體內(nèi)和離體情況下，兩種蛋白相互作用并共表達(dá)于細(xì)胞膜內(nèi)面和斑點(diǎn)狀細(xì)胞囊泡中。表達(dá)反義mda－9／Syntenin的成纖維細(xì)胞出現(xiàn)了sch－1亞細(xì)胞定位的改變，提示Syntenin／sch－1相互作用在將sch－1運(yùn)輸并錨定在細(xì)胞膜過(guò)程中具有重要作用。

Syntenin與其他蛋白的相互作用 mda－9／Syntenin還分別與白細(xì)胞介素－5（IL－5）受體以及轉(zhuǎn)錄因子Sox4，ephrin B1，谷氨酸受體以及Unc51.1和Rab5相互作用，從而B(niǎo)細(xì)胞發(fā)育和分化的調(diào)節(jié)、控制軸突延伸方向、調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)傳遞等多種生物過(guò)程中發(fā)揮重要作用。而且有最近研究表明mda－9／Syntenin通過(guò)與泛素相互作用在調(diào)控腫瘤轉(zhuǎn)移和侵襲中起著重要的作用［15］。

［1］Rae JM，Creighton CJ，Meck JM，et al.MDA－MB－435cells are derived from M14melanoma cells－－a loss for breast Cancer，but a boon for melanoma research［J］.Breast Cancer Res Treat，2007，104（1）：13－19.

［2］Gangemi R，Mirisola V，Barisione G，et al.Mda－9／syntenin is expressed in uveal melanoma and correlates with metastatic progression［J］.PLoS One，2012，7（1）：e29989.

［3］Helmke BM，Polychronidis M，Benner A，et al.Melanoma metastasis is associated with enhanced expression of the syntenin gene［J］.Oncol Rep，2004，12（2）：221－228.

［4］Pardo M，García A，Antrobus R，et al.Biomarker discovery from uveal melanoma secretomes：identification of gp100and cathepsin D in patient serum［J］.J Proteome Res，2007，6（7）：2802－2811.

［5］Das SK，Bhutia SK，Kegelman TP，et al.MDA－9／syntenin：apositive gatekeeper of melanoma metastasis［J］.Frontiers in bioscience （Landmark edition），2012，17（17）：1－15.

［6］Das SK，Bhutia SK，Kegelman TP，et al.MDA－9／syntenin：apositive gatekeeper of melanoma metastasis［J］.Cancer Res，2012，17：1－15.

［7］Boukerche H，Su ZZ，Emdad L，et al.mda－9／syntenin regulates the metastatic phenotype in human melanoma cells by activating nuclear factor－kappaB［J］.Cancer Res，2007，67（4）：1812－1822.

［8］Boukerche H，Su ZZ，Prévot C，et al.mda－9／syntenin promotes metastasis in human melanoma cells by activating c－Src［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2008，105（41）：15914－15919.

［9］Boukerche H，Aissaoui H，Prévost C，et al.Src kinase activation is mandatory for MDA－9／syntenin－mediated activation of nuclear factor－kappaB［J］.Oncogene，2010，29（21）：3054－3066.

［10］Hwangbo C，Kim J，Lee JJ，et al.Activation of the integrin effector kinase focal adhesion kinase in Cancer cells is regulated by crosstalk between protein kinase Calpha and the PDZ adapter protein mda－9／Syntenin［J］.Cancer Res，2010，70（4）：1645－1655.

［11］Meerschaert K，Bruyneel E，De Wever O，et al.The tandem PDZ domains of syntenin promote cell invasion［J］.Exp Cell Res，2007，313（9）：1790－1804.

［12］Hwangbo C，Park J，Lee JH.mda－9／syntenin protein positively regulates the activation of Akt protein by facilitating integrin－linked kinase adaptor function during adhesion to type I collagen［J］.J Biol Chem，2011，286（38）：33601－33612.

［13］Han I，Park H，Oh ES.New insights into syndecan－2expression and tumourigenic activity in colon carcinoma cells［J］.J Mol Histol，2004，35（3）：319－326.

［14］Pineau P，Marchio A，Nagamori S，et al.Homozygous deletion scanning in hepatobiliary tumor cell lines reveals alternative pathways for liver carcinogenesis［J］.Hepatology，2003，37（4）：852－861.

［15］Okumura F，Yoshida K，Liang F，et al.MDA－9／syntenin interacts with ubiquitin via a novel ubiquitin－binding motif［J］.Mol Cell Biochem，2011，352（1／2）：163－172.