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        Lemur酪氨酸激酶3在腫瘤中的研究進展*

        2017-06-19 19:22:32王傳翠朱文王智剛
        臨床檢驗雜志 2017年5期
        關鍵詞:整合素基因型胃癌

        王傳翠,朱文,王智剛

        (蘇州大學附屬第三醫(yī)院呼吸科,江蘇常州 213003)

        ·綜述·

        Lemur酪氨酸激酶3在腫瘤中的研究進展*

        王傳翠,朱文,王智剛

        (蘇州大學附屬第三醫(yī)院呼吸科,江蘇常州 213003)

        Lemur酪氨酸激酶3(lemur tyrosine kinase-3, LMTK3) 屬于絲-蘇-酪氨酸蛋白激酶家族,是一種乳腺癌抗雌激素藥物耐藥蛋白,主要介導雌激素受體(estrogen receptor, ER) 信號通路,還參與調節(jié)轉錄激活因子(forkhead box O3,F(xiàn)OXO3)、整合素蛋白、miR-34a(microRNA-34a) 、經典Wnt信號通路(wnt/β-catenin)等多種信號通路的活性,在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn),LMTK3在乳腺癌、胃癌、肺癌及結直腸癌等多種惡性腫瘤中存在特異性表達,且與腫瘤患者的臨床病理特征及預后密切相關。因此,研究LMTK3與腫瘤之間的相互聯(lián)系,并進一步揭示其作用機制對腫瘤的診斷和治療具有重要意義。該文主要就LMTK3的分子生物學功能及其在腫瘤中的研究進展作一綜述。

        Lemur酪氨酸激酶3;惡性腫瘤;雌激素受體;信號通路

        惡性腫瘤的發(fā)病率和死亡率持續(xù)呈上升趨勢,是威脅人類生命健康的首要因素,絕大多數(shù)惡性腫瘤尚缺乏有效的治療方法[1]。腫瘤的發(fā)生、發(fā)展涉及多種復雜的信號通路,異常的酪氨酸磷酸化在其中起到了重要作用。Lemur酪氨酸激酶3(Lemur tyrosine kinase-3,LMTK3)可催化蛋白質磷酸化參與多種細胞信號通路的轉導,在細胞增殖、分化、凋亡、遷移及侵襲等病理生理過程中發(fā)揮重要作用。LMTK3屬于絲-蘇-酪氨酸蛋白激酶家族,該激酶家族的成員包括LMTK1、LMTK2和LMTK3。LMTK3的結構主要包括3個部分:短小的N-末端跨膜區(qū),中間的激酶結構域及較長的C-末端尾區(qū)。其中N-末端由一個α螺旋和反向平行的β折疊組成,而C-末端則由較多的α螺旋組成[2]。近年研究發(fā)現(xiàn),LMTK3在乳腺癌、胃癌、肺癌及結直腸癌等惡性腫瘤中高表達,并影響惡性腫瘤細胞的生物學特性[3],提示LMTK3可能作為一種新的致癌基因參與惡性腫瘤的進程。

        1 LMTK3的生物學特性

        人類LMTK3編碼基因定位于19q13.33,為單次跨膜蛋白,在人體內廣泛表達,尤其是在大腦皮質、小腦、乳腺、胃、肺及結直腸中表達量較高[4]。LMTK3的生物學功能取決于其特定的分子結構:N末端的氨基酸殘基Tyr185和Asp284為ATP結合中的關鍵殘基,分別與ATP分子之間形成2個和3個氫鍵;C末端的激活區(qū)域可催化蛋白質酪氨酸殘基磷酸化,從而參與ER、FOXO3、整合素蛋白、miR-34a和Wnt/β-catenin等多種信號通路的轉導。

        2011年,Giamas等[5]研究發(fā)現(xiàn),LMTK3可通過調節(jié)雌激素受體的活性參與乳腺癌內分泌治療耐藥過程。LMTK3通過直接磷酸化ERα保護其免受蛋白酶體的降解,在蛋白質水平調節(jié)ERα的含量;其還可調控FOXO3 的活性:LMTK3下調蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)的催化活性導致蛋白激酶B(protein kinase B,AKT) Ser473位點磷酸化水平下降,進而穩(wěn)定FOXO3蛋白的活性,促進 FOXO3與ERα編碼基因(estrogen receptor 1,ESR1)的啟動子相結合,使ESR1的轉錄活性增強,在mRNA水平調節(jié)ERα的穩(wěn)定性和活性。Xu等[6]研究乳腺癌中LMTK3與整合素蛋白的關系發(fā)現(xiàn),LMTK3通過與生長因子受體結合蛋白2(growth factor receptor-bound protein 2, GRB2 )相互作用,依次激活細胞周期分裂蛋白(cell division control protein 42,CDC42)家族的鳥苷三磷酸酶,進而增強血清反應因子(serum response factor, SRF)所誘導的整合素亞單位α5和β1的表達(P均<0.05),整合素與細胞外基質結合將信號傳入胞內,激活雙向信號通路[7],促進細胞的侵襲和粘附(P均<0.05)。阻斷GRB2可抑制LMTK3介導的CDC42活化作用,阻礙SRF誘導的整合素表達,對細胞生物學特性產生相反的作用[6]。

        研究報道,miR-34a可調節(jié)AKT信號通路和ER活性抑制乳腺癌細胞的增殖和細胞周期進程,并抑制裸鼠種植瘤的生長[8]。進一步研究LMTK3與miR-34a的相互作用發(fā)現(xiàn),miR-34a可直接與LMTK3的3′UTR結合抑制LMTK3表達,使乳腺癌細胞中LMTK3 mRNA和LMTK3蛋白的含量均減少(P均<0.05)[9],進而抑制LMTK3介導的細胞增殖、遷移和侵襲能力,說明miR-34a通過直接靶向作用于LMTK3發(fā)揮腫瘤抑制劑的作用。Jacob等[10]通過miRNA表達譜分析發(fā)現(xiàn),LMTK3通過與RNA解旋酶P68(DDX5)相互作用,與miR-34a的初級轉錄產物結合,阻止其進行進一步加工處理,從而調節(jié)miR-34a的含量,介導抗腫瘤抑制機制。

        除了參與ER、FOXO3、整合素蛋白和miR-34a的調控外,LMTK3還可與其他效應蛋白結合,但其效應機制尚不完全清楚。采用定量蛋白質組學分析發(fā)現(xiàn),踝蛋白和黏著斑蛋白等LMTK3的下游靶點均參與調節(jié)乳腺癌細胞的侵襲性能;Naik等[11]通過激酶篩選發(fā)現(xiàn),LMTK3還參與調節(jié)Wnt/β-catenin信號通路活性,但確切機制尚不明確。目前有關LMTK3上游調控位點及其下游作用靶點的機制研究非常有限,亟需進一步深入探索LMTK3的分子生物學功能及其參與調節(jié)的信號通路。

        2 LMTK3與腫瘤

        近年來,隨著人們對LMTK3研究的不斷深入,大量研究證明LMTK3在多種惡性腫瘤中表達異常,包括乳腺癌、胃癌、肺癌及結直腸癌等,表明LMTK3可能為一種新的致癌基因。LMTK3作為受體酪氨酸激酶與多種配體結合,進而參與多種信號轉導途徑,如ER、FOXO3、整合素蛋白、miR-34a、Wnt/β-catenin等,與腫瘤的生物學行為密切相關。因此,對LMTK3介導的信號通路進一步研究,將有助于深入理解腫瘤發(fā)生、發(fā)展及侵襲的作用機制,并有可能為臨床預防與治療多種惡性腫瘤提供新的潛在靶點。

        2.1 LMTK3與乳腺癌 ER作為乳腺癌治療的主要靶點,表達于70%以上的乳腺癌患者中[12]。靶向作用于ER的治療方法改進了乳腺癌的治療,但約1/3的患者在治療中產生耐藥并常伴有某些受體含量及活性的提高[13]。Giamas等[5]通過基因沉默技術發(fā)現(xiàn),LMTK3通過PKC-AKT-FOXO3信號通路和對ER的磷酸化作用調節(jié)ER的活性。LMTK3基因沉默可抑制ERα陽性乳腺癌細胞的增殖,并明顯抑制裸鼠種植瘤的生長(P<0.01)[5]。而LMTK3基因過表達則可促進乳腺癌細胞的增殖,加速裸鼠種植瘤的生長(P<0.01)[6]??赏茰y,LMTK3通過調節(jié)ER活性促進雌激素信號轉導通路的表達,進而影響乳腺癌細胞的增殖能力和成瘤性,在乳腺癌內分泌治療耐藥中發(fā)揮重要作用。研究LMTK3與他莫昔芬耐藥的關系發(fā)現(xiàn),LMTK3在轉錄和翻譯水平促進他莫昔芬耐藥基因的表達(P均<0.05),保護MCF7細胞免受他莫昔芬誘導的自噬作用,從而導致他莫昔芬耐藥的發(fā)生[14]。

        臨床研究顯示,原發(fā)性乳腺癌組織中較高的LMTK3含量與患者較短的無病生存期(disease-free survival, DFS)(P=0.01)和總體生存期(overal survival, OS)(P=0.03)有關,且與乳腺癌高級別的腫瘤分級有關(P=0.039)[5,15]。在ERα陽性且同時接受乳腺癌內分泌治療的乳腺癌患者中,高表達LMTK3 mRNA患者的DFS和OS明顯低于低表達LMTK3 mRNA患者(P=0.031,P=0.003)[16]。在轉錄和翻譯水平證實了LMTK3可作為乳腺癌獨立的不良預后指標。此外,研究發(fā)現(xiàn)他莫昔芬治療并不引起LMTK3含量的改變,若接受他莫昔芬治療的患者血漿LMTK3基因異常擴增,則提示腫瘤復發(fā)可能[14]。Giamas等[5]檢測了227例歐洲原發(fā)性乳腺癌患者的LMTK3基因型,發(fā)現(xiàn)LMTK3 2種基因型分別與患者的DFS和OS相關。擁有LMTK3 rs8108419 GG/AG和LMTK3 rs9989661 TT等位基因的患者的腫瘤復發(fā)風險較低(OR=1),而具有LMTK3 rs8108419 AA和LMTK3 rs9989661 CT/CC等位基因的患者,腫瘤復發(fā)風險增加(OR=2.44;P=0.002)。Asano等[16]在日本人群中展開了類似的研究,發(fā)現(xiàn)LMTK3基因型與乳腺癌患者預后之間并無相關性,這可能與不同人種之間LMTK3等位基因分布不同有關,LMTK3基因型與乳腺癌患者預后之間的關系還需進一步探索。

        Xu等[6]對858例乳腺癌樣本進行免疫組織化學分析發(fā)現(xiàn),LMTK3與整合素β1的含量具有顯著相關性(P=0.021),且較高的整合素β1含量與患者較短的OS有關(P=0.017),此研究結論與Giamas等[5]發(fā)現(xiàn)的LMTK3與患者OS的關系相一致。其相關機制可能為LMTK3通過誘導整合素亞單位α5和β1的表達增強細胞的遷移、侵襲和粘附能力,并與乳腺癌更具侵襲性的細胞表型有關。此外,在乳腺癌中LMTK3還可與miR-34a相互抑制,miR-34a通過靶向作用于LMTK3抑制人乳腺癌細胞增殖,可作為ERα拮抗劑用于乳腺癌的治療。

        2.2 LMTK3與胃癌 Wakatsuki等[17]對日本和美國胃癌患者進行LMTK3基因型分析發(fā)現(xiàn),在兩組人群中LMTK3基因型與其生存期均無關。但考慮性別因素時,LMTK3 rs9989661 T/T基因型分別與日本男性患者的DFS(P<0.01)及OS(P=0.0014)以及美國女性患者的復發(fā)時間(P=0.043)相關。同時,LMTK3 rs8108419 G/G基因型分別與日本女性患者及美國男性患者的OS(P=0.035,P=0.012)有關。以上研究說明,LMTK3 2種基因型可能與胃癌的不良預后有關,但這種相關性還有賴于胃癌患者生理和遺傳上的地域差異。Li等[18]探究了83例胃癌患者LMTK3含量與預后之間的關系,發(fā)現(xiàn)胃癌組織中LMTK3陽性表達率(79.5%)明顯高于癌旁良性胃黏膜組織(45.8%),差異有統(tǒng)計學意義(P=0.000),且LMTK3含量與腫瘤侵犯深度(P=0.02)和腫瘤分期(P=0.035)顯著相關。此外,LMTK3表達陰性的患者比LMTK3表達陽性的患者術后生存期更長(P=0.043),說明胃癌組織中LMTK3含量可作為評估胃癌患者預后的指標。研究報道,LMTK3基因沉默可顯著增強他莫昔芬對乳腺癌細胞的生長抑制效應,顯示LMTK3靶向抑制劑可增強乳腺癌內分泌治療的效果[5]。據(jù)此可推測,LMTK3也可能成為胃癌治療的新靶點,為胃癌的診斷、治療及預后評估提供具有臨床應用價值的依據(jù)。

        2.3 LMTK3與肺癌 Xu等[19]研究發(fā)現(xiàn),非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)患者血清中LMTK3含量明顯高于肺部良性疾病(benign lung disease, BLD)患者和健康志愿者(healthy volunteers, HV),以LMTK3=6.85 ng/mL為臨界值鑒別NSCLC和BLD特異性達95 %(P<0.01)。分析顯示,LMTK3≥6.85 ng/mL的NSCLC患者生存期明顯低于LMTK3<6.85 ng/mL的患者(P=0.001 5),表明LMTK3≥6.85 ng/mL是肺癌獨立的不良預后因素。Zhang等[20]研究證實,LMTK3在NSCLC組織中的表達強度及陽性率明顯高于癌旁組織,并且癌組織中LMTK3的表達強度與血清中LMTK3較高的含量相對應,提示血清LMTK3的來源之一可能是由癌細胞釋放進入外周血。以上研究提示,LMTK3可作為NSCLC診斷及惡性程度評價的潛在血清標志物,為NSCLC的早期診斷提供新策略;進一步研究LMTK3在NSCLC中的確切作用及相關機制具有重要的臨床意義。

        2.4 LMTK3與結直腸癌 Loupakis等[21]研究318例轉移性結腸癌患者LMTK3基因型與OS的關系,分析發(fā)現(xiàn)具有LMTK3 rs9989661 C/-和T/T 等位基因的患者中位OS分別為16.6和12.8個月。對左半結腸癌患者進行多變量分析顯示,具有LMTK3 rs9989661 C/-和T/T等位基因的患者中位OS分別為23.8和14.9個月。提示LMTK3可能是影響轉移性結腸癌患者預后的獨立因素,且LMTK3的預后價值與原發(fā)性腫瘤位置相關。Zhang等[22]分析了234例Ⅱ、Ⅲ期結腸癌患者LMTK3基因型與腫瘤復發(fā)時間的關系,發(fā)現(xiàn)擁有LMTK3次要等位基因rs9989661(C:頻率=30.5%)的女性結腸癌患者的中位腫瘤復發(fā)時間明顯延長(P=0.017),在男性患者中兩者之間沒有顯著的相關性。已知結腸癌中主要表達ERβ,同時表達少量的ERα,ERβ可抑制雌激素依賴的ERα信號通路,抑制細胞增殖、遷移、血管生成及腫瘤進展等[23]。據(jù)此推測,LMTK3 rs9989661可能通過磷酸化ERβ調節(jié)ERβ信號通路活性[17],增強對ERα信號通路的抑制作用,延緩結腸癌的進展;而女性患者中雌激素水平較高,ERα信號通路更為活躍,LMTK3 rs9989661在結腸癌進展中的抑制作用更為顯著,因此,LMTK3 rs9989661與女性結腸癌患者較好的預后相關。

        Shi等[24]研究發(fā)現(xiàn),結直腸癌患者血清中LMTK3含量明顯高于HV(P=0.012),癌組織中LMTK3表達水平亦明顯高于克羅恩病和結直腸息肉組織(P<0.01,P<0.01)。其進行隨訪研究顯示,LMTK3含量低的患者OS明顯高于LMTK3含量高的患者(P=0.01)[25],說明LMTK3可預測結直腸癌患者的OS,靶向抑制LMTK3的治療可能有利于結直腸癌患者的預后。

        3 LMTK3抑制劑

        ER是乳腺癌治療的重要靶點,但目前內分泌耐藥仍是乳腺癌治療的主要障礙。LMTK3是雌激素信號通路的重要調節(jié)蛋白,LMTK3基因沉默技術的應用可能使ERα陽性的乳腺癌得到有效治療[26]。Anbarasu等[27]利用ZINC數(shù)據(jù)庫設計篩選出治療人類乳腺癌的LMTK3抑制劑。研究顯示,配體ZINC04670539、ZINC05607079和ZINC04344028參與LMTK3的結構抑制機制,并極有可能作為LMTK3的抑制劑應用于乳腺癌的治療,有助于克服乳腺癌轉移和內分泌治療耐藥的問題[28]。該項研究篩選出的可作為LMTK3抑制劑的化合物主要包括N-(3-硝基苯)丁二酰胺,2-(5-氨基-1-芐基咪唑-4-基)-2-氧代-乙酸,5-(4-吡啶基甲氨基)-氫-羰。對這3種化合物進行進一步的實驗研究可驗證其抑制效應,并可能成為有效的抗乳腺癌藥物。LMTK3在腫瘤中的表達及其調控機制見表1。

        表1 LMTK3在腫瘤中的表達及其調控機制

        4 展望

        LMTK3在多種腫瘤中高表達,且LMTK3的含量與腫瘤惡性程度和患者的生存期相關,提示LMTK3可作為惡性腫瘤的預后指標及新的治療靶點,可應用于惡性腫瘤的早期診斷、早期治療及監(jiān)測腫瘤復發(fā)。其相關機制可能為LMTK3調節(jié)ER、PKC-AKT-FOXO3、整合素蛋白、miR-34a和Wnt/β-catenin等信號通路的活性,從而影響腫瘤細胞的增殖、遷移及侵襲等生物學特性,參與惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程。探究LMTK3在惡性腫瘤中的作用機制,可為研制靶向作用于惡性腫瘤的LMTK3抑制劑提供理論依據(jù)。

        目前,LMTK3與惡性腫瘤的確切關系尚不明確,因此,需擴大樣本量進行LMTK3與多種腫瘤臨床特征關系的研究,可明確其在腫瘤治療中的應用價值,并指導進一步展開LMTK3在腫瘤中作用機制的體內外研究,有望通過靶向干預LMTK3改變惡性腫瘤生物學特性,為癌癥靶向治療提供新策略。

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        (本文編輯:許曉蒙)

        10.13602/j.cnki.jcls.2017.05.11

        國家自然科學基金(31570877);常州市衛(wèi)生局重大招標科技項目(ZD201402)。

        王傳翠,1991年生,女,碩士研究生,主要從事呼吸系統(tǒng)疾病的基礎及臨床研究。

        王智剛,教授,碩士研究生導師,E-mail:yykjk80814@qq.com。

        R392.12

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        2017-03-04)

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