袁碧英　易斌　魯開智

【摘要】 小窩蛋白-1（Caveolin-1）是caveolae上的主要結(jié)構(gòu)功能蛋白，通過它的腳手架區(qū)（CSD）與多個重要蛋白直接結(jié)合，形成信號通路的樞紐中心，在細胞增殖、遷移和分化，腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移等生理、病理過程中發(fā)揮重要作用。在正常生理條件下和結(jié)腸癌、肝癌、乳腺癌等腫瘤的早期，Caveolin-1-信號分子復(fù)合物負性調(diào)控各種信號通路。而在泌尿系腫瘤的各個時期和其他大多數(shù)腫瘤的晚期，Caveolin-1異常表達，激活各種生長信號的傳導(dǎo)，促進腫瘤細胞生長、增殖和轉(zhuǎn)移。Caveolin-1在腫瘤中表現(xiàn)出的雙重效應(yīng)與它調(diào)控的信號通路相關(guān)。本文將就Caveolin-1在腫瘤細胞中調(diào)控的信號通路做具體闡述。

【關(guān)鍵詞】 Caveolin-1； 腫瘤； 信號通路

Caveolin-1是細胞膜上重要的結(jié)構(gòu)功能蛋白，其結(jié)構(gòu)中特殊的腳手架區(qū)（CSD）能特異性地與多種信號分子結(jié)合，抑制這些信號分子的活性，形成多條信號通路的樞紐中心，對細胞的增殖、遷移和分化具有重要的影響[1]。研究顯示，在多種不同腫瘤細胞中Caveolin-1的表達發(fā)生了明顯的變化，對腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移等生理、病理過程可能發(fā)揮重要作用，為腫瘤的治療提供新的靶點。

1 小窩蛋白-1（Caveolin-1）的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能

Caveolin-1是細胞膜向內(nèi)凹陷呈瓶頸狀的直徑約50～100 nm的囊泡結(jié)構(gòu)（caveolae）上的主要結(jié)構(gòu)蛋白和標志蛋白。根據(jù)其免疫性特征可分為Caveolin-1、Caveolin-2、Caveolae-3。Cacveolin-1廣泛存在于多種細胞中，對細胞的生物學(xué)功能發(fā)揮重要的作用。它主要由位于兩邊的N端、C端和中間高度保守的疏水區(qū)構(gòu)成，在N端存在含有與多種信號分子活化中心相似的氨基酸序列的腳手架區(qū)，通過該序列它能與多種信號分子（G蛋白亞單位、HA2Ras、Src酪氨酸激酶家族成員（Src、Fyn等）、EGF受體、胰島素受體、PKC、eNOS等）相連接，引起這些信號分子的變構(gòu)或共價修飾從而調(diào)控這些信號分子的活性狀態(tài)，對大多數(shù)信號分子主要發(fā)揮負性調(diào)節(jié)作用[2-3]。其C末端區(qū)域有兩個磷酸化位點Ser80、Tyr14。Src、Frn、Ab1絡(luò)氨酸激酶能使Tyr14位點磷酸化，影響細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細胞內(nèi)吞、遷移和黏附。而位點Ser80的磷酸化與Caveolin-1的分泌有關(guān)。Caveolin-1的功能有：（1）細胞內(nèi)吞作用，caveolae作為胞膜上的凹陷結(jié)構(gòu)，能夠選擇性的吞噬細胞外的大分子物質(zhì)，并將其運輸?shù)郊毎麅?nèi)特定區(qū)域[4]。Frank等通過破壞Caveolin-1，發(fā)現(xiàn)細胞對特定蛋白的內(nèi)吞作用減弱證明Caveolin-1在介導(dǎo)細胞的內(nèi)吞作用中發(fā)揮重要作用。它能內(nèi)吞細胞膜的主要成分膽固醇的載體-血清蛋白，穩(wěn)定細胞膜，維持細胞的正常通透性。（2）發(fā)揮信號通路的樞紐作用。Caveolin-1通過腳手架區(qū)能與多種信號蛋白相互結(jié)合，調(diào)節(jié)細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，在脂質(zhì)、胞膜交通、信號傳導(dǎo)中發(fā)揮重要的樞紐作用[5]。

2 Caveolin-1與腫瘤的關(guān)系

Caveolin-1與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、浸潤、轉(zhuǎn)移等可能存在密切的關(guān)系。在大多數(shù)腫瘤的研究中，包括乳腺癌、宮頸癌、結(jié)腸癌、胰腺癌、肺癌等都發(fā)現(xiàn)Caveolin-1的表達量是降低的，而相反在食道癌、前列腺癌和大部分泌尿系腫瘤如膀胱癌、骨肉瘤中，Caveolin-1的表達卻是增高的，并隨著腫瘤的分化程度的下降和侵蝕能力的增強表達升高[6-10]。Caveolin-1在腫瘤中究竟發(fā)揮抑癌或是促癌的作用，與腫瘤細胞的來源和類型相關(guān)。

2.1 Caveolin-1作為抑癌基因所介導(dǎo)的信號通路 Caveolin-1位于各種信號分子的匯聚之處，通過與它們的活化中心直接結(jié)合，參與細胞增殖、分化、遷移以及血管生成等多種型號通路的調(diào)控，以前多個研究發(fā)現(xiàn)Caveolin-1基因定位于7d31.1，而在肺癌、胰腺癌、結(jié)腸癌、宮頸癌等多種腫瘤中發(fā)現(xiàn)該位點常出現(xiàn)缺失、斷裂或突變，其蛋白和MRNA的表達量均下降，提示它在肺癌中是抑癌基因[11]。Caveolin-1表達的缺失，與其啟動子甲基化密切相關(guān)，在腫瘤中發(fā)現(xiàn)93%的cav-1啟動子被甲基化，致其表達量降低，影響Caveolin-1作為抑癌基因調(diào)控的信號通路。

2.1.1 G蛋白介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 G蛋白、GPCR（緩激肽、內(nèi)皮素、乙酰膽堿、β2腎上腺素能受體）、G蛋白的下游分子（緩激肽、內(nèi)皮素、乙酰膽堿、β2腎上腺素能受體）集中于caveolae上，細胞外信號分子作用于G蛋白偶聯(lián)受體上激活PKC，引起細胞質(zhì)內(nèi)信號級聯(lián)反應(yīng)和細胞核基因表達調(diào)控細胞分泌、增殖和分化。Caveolin-1與失活的Gsα亞單位（GDP-caveolin-1，聯(lián)結(jié)形式）結(jié)合成復(fù)合物，抑制G蛋白α亞單位與GTP結(jié)合，影響G蛋白的GDP/GTP轉(zhuǎn)換而抑制GTP酶活性，隨即抑制G蛋白介導(dǎo)的信號通路轉(zhuǎn)導(dǎo)的傳導(dǎo)。其中，在腫瘤研究中小分子G蛋白Ras中的研究甚多。在胰腺癌、結(jié)腸癌及乳腺癌中Caveolin-1的減少，致Ras與GTP結(jié)合，激活Ras-GTP與P13-K結(jié)合并激活其催化亞基使磷脂酰肌醇4，5-雙磷酸化轉(zhuǎn)變磷脂酰肌醇3，4，5-三磷酸化與一些細胞骨架激酶結(jié)合，調(diào)節(jié)細胞遷移活化，同時還可直接活化PKB/AKT，促進細胞增殖[12]。在乳腺癌細胞中發(fā)現(xiàn)Ras活化后促進黏著斑激酶鈍化，它主要通過增加與整合素的親和力，激活Rho和黏著斑的形成調(diào)節(jié)細胞粘附，相反Caveolin-1的下調(diào)通過使粘著斑激酶（FAK）失活，致細胞貼壁生長的能力減弱而懸浮生長，促進細胞增殖致細胞膜級性改變，從而在細胞運動和介導(dǎo)細胞黏附過程中發(fā)揮重用，是腫瘤細胞無限制增殖發(fā)生的基礎(chǔ)。

2.1.2 蛋白激酶C（PKC）介導(dǎo)的信號通路傳導(dǎo) 三磷酸肌醇依賴性蛋白激酶（PDK1）在耦合生長因子受體信號扮演了一個關(guān)鍵的角色，與腫瘤細胞增殖、生存和入侵密切相關(guān)。Zhou等[13]在乳腺癌中發(fā)現(xiàn)，PKC作為PDK1調(diào)控乳腺內(nèi)皮細胞表型轉(zhuǎn)換的下游靶基因發(fā)揮重要作用。生長因子受體（GFR）刺激磷脂酰肌醇3激酶的激活，致PDK1向細胞膜轉(zhuǎn)移。在多種腫瘤中發(fā)現(xiàn)激活的PDK1上調(diào)PDK1表達和β-catenin通路，β-catenin導(dǎo)致下游cyclin-D和c-Myc活性增加的同時發(fā)現(xiàn)Caveolin-1的表達量出現(xiàn)明顯變化[14]。在大多數(shù)腫瘤細胞組織中，Caveolin-1的表達是下降的，用病毒轉(zhuǎn)染的方法致Caveolin-1表達下調(diào)，發(fā)現(xiàn)活化的PK明顯增加，及該信號通路的下游底物如Raf，MEK和ERK等分子形成異構(gòu)體共存于caeolae上，活化的PKC能使其下游基因被磷酸化和激活，正性調(diào)節(jié)信號通路傳導(dǎo)，促進細胞的增長、遷移和分化。而與此同時發(fā)現(xiàn)活化的PCK與Caveolin-1連接在酶活性部位，故Caveolin-1與PCK的直接相連抑制該激酶活性，阻礙下游基因的激活，負責調(diào)節(jié)蛋白激酶c（PKC）介導(dǎo)的信號通路傳導(dǎo)。

2.1.3 酪氨酸激酶的級聯(lián)反應(yīng) Caveolin-1能與非受體酪氨酸激酶受體（SRC、JAK、FAK等）和受體酪氨酸激酶受體（胰島素和多種生長因子受體）結(jié)合形成復(fù)合物，抑制以上受體的自身磷酸化，阻斷以下信號通路：（1）在多種腫瘤發(fā)展的早期，Caveolin-1負性調(diào)控血管形成過程中關(guān)鍵的信號通路VEGF/VEGFR-2/eNOS途徑抑制了VEGF對其受體及其下游信號途徑eNOS的激活所致，或者Cav-1抑制了VEGFR-2的磷酸化，使其不能有效地和VE-鈣黏蛋白解離，從而降低了內(nèi)皮細胞的遷移性。在結(jié)腸癌中，Cav-1表達缺失上調(diào)VEGF的表達，而VEGF上調(diào)內(nèi)皮細胞的uPA的表達，進而激活MMP，促進乳腺癌的浸潤與轉(zhuǎn)移[15]。（2）抑制JAK-STAT信號通路，這條途徑主要是各種細胞因子與受體結(jié)合使其二聚體化，JAK相互靠近磷酸化，使受體上的酪氨酸殘基磷酸化，通過STAT形成二聚體后，STAT與受體分離轉(zhuǎn)移到核內(nèi)，結(jié)合到DNA序列，從而調(diào)控基因表達[16]。（3）抑制EGF-R-Ras-Raf-Mapk通路，促進細胞凋亡，抑制細胞增殖。（4）Caveolin-1能抑制eNOS的活化，保護內(nèi)皮屏障功能，減弱對外源性VEGF和組織缺血等刺激性所致的血管新生，及細胞的遷移擴散。

Caveolin-1與VE-CADHERIN/CATEN形成復(fù)合物，抑制β-catenin的核轉(zhuǎn)錄活性，抑制核轉(zhuǎn)錄因子類癌基因Jun、FoS等腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移正相關(guān)因子的活性，抑制下游凋亡因子的活化，促進細胞的增殖和分化[17-18]。

2.2 Caveolin-1作為癌基因所介導(dǎo)的信號通路 在各個腫瘤的終末發(fā)展階段及前列腺癌泌尿系腫瘤的各個時期Caveolin-1表達量較正常細胞其表達量是增加的，并隨著腫瘤惡性程度及侵蝕能力的增加而升高。在這些情況里Caveolin-1是作為癌基因發(fā)揮作用的。而Caveolin-1表達是如何增高的？多項研究報告發(fā)現(xiàn)在前列腺癌中Caveolin-1啟動子的甲基化程度降低與其表達量成反比，提示這種表達量上升可能與Caveolin-1啟動子的甲基化程度降低有關(guān)。Caveolin-1從一抑癌基因轉(zhuǎn)化為癌基因，與它的突變（CSD區(qū)的結(jié)構(gòu)破壞及各種點突變）及第14位酪氨酸和第80位的絲氨酸發(fā)生磷酸化密切相關(guān)，這些變化能誘導(dǎo)細胞轉(zhuǎn)化、激活有絲分裂素活化的激酶信號通路、促進腫瘤的發(fā)生與發(fā)展。不僅是在前列腺癌和泌尿系腫瘤中出現(xiàn)，也發(fā)生在其他大部分腫瘤的晚期。下面將重點以Caveolin-1在前列腺癌調(diào)控的信號來說明Caveolin-1作為癌基因所調(diào)控的信號通路在腫瘤的發(fā)展、擴散中發(fā)揮的作用。

Caveolin-1在前列腺癌細胞中過度表達，它的腳手架區(qū)與PP1和PP2A的催化域結(jié)合序列相結(jié)合從而干擾全酶的正常催化功能，并最終抑制PP1和PP2A，活性下降的PP1和PP2A可以引起高磷酸化的催化亞單位如PDK1、AKT、ERK等的水平，使AKT下游靶向物GSK3a/B、FKHR、MDM2磷酸化，這些被激活的蛋白通過不同的信號通路途徑激活，促進細胞的增殖活動，減少其凋亡，促進細胞生長[19-20]。

第14位酪氨酸和第80位的絲氨酸磷酸化的Caveolin-1腳手架區(qū)（CSD）抑制腫瘤細胞增殖的作用減弱，刺激多種生長因子的過度表達，將各種細胞增殖信號傳入細胞核內(nèi)，促進細胞的增殖及非貼壁依賴性生長，提高腫瘤細胞的侵襲能力能促進細胞增殖。同時Caveolin-1表達可以導(dǎo)致磷酸化AR的核移位作用，而且這種核移位作用使得Caveolin-1在前列腺癌的雄激素抵抗和惡性進展密切相關(guān)。

此外，目前有報道發(fā)現(xiàn)在前列小體中發(fā)現(xiàn)含有豐富的脂筏結(jié)構(gòu)，并指出可能通過一種胞外體-前列小體介導(dǎo)的旁分泌Caveolin-1使其表達量升高，旁分泌的Caveolin-1也能促進各種生長因子的釋放，刺激腫瘤血管的生成，促進腫瘤的擴散。在食管癌中海發(fā)現(xiàn)過度表達的Caveolin-1蛋白作用機制：Caveolin-1啟動子的甲基化程度減低至其表達量增高，及其突變（CSD區(qū)的結(jié)構(gòu)破壞），能使腫瘤抑制因子如（magt-5，galectin-3）的活性減弱，修復(fù)EGFR的活化中心，促進細胞及血管的生成[21-22]。

3 展望

Caveolin-1存在多種類型細胞的表面參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)并發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，這使大家對小窩在細胞生理、病理活動中的作用有了一個比較清楚的認識。而它在細胞病理活動中的作用正在積極探索中。目前的研究發(fā)現(xiàn)，Caveolin-1表達的下降可以加速細胞增殖、遷移，甚至導(dǎo)致細胞生長的失控；同時發(fā)現(xiàn)Caveolin-1的異常表達不僅腫瘤的發(fā)生發(fā)展發(fā)揮重要的作用，同時在肺纖維化模型、肌營養(yǎng)不良、肺動脈高壓等疾病中也有舉足輕重的意義[23]。以上疾病的發(fā)生機制多與調(diào)控細胞增殖相關(guān)的信號通路如G蛋白介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、蛋白激酶C（PKC）介導(dǎo)的信號通路、酪氨酸激酶的級聯(lián)反應(yīng)等通路密切相關(guān)，Caveolin-1上含有與多種信號分子相同的氨基酸序列通過這些序列和信號分子互補結(jié)合影響其活性調(diào)控相關(guān)的信號通路，形成信號通路的樞紐中心，進而調(diào)控細胞分化、增殖、衰老。在這一領(lǐng)域的深入研究，有助于認識這些疾病，從而發(fā)現(xiàn)新的治療方法，為這些疾病的治療開辟新的領(lǐng)域。

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（收稿日期：2013-10-15） （本文編輯：歐麗）