曹振楠，牟 萍，b*

(沈陽(yáng)醫(yī)學(xué)院a.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院;b.生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室，中國(guó)遼寧沈陽(yáng)110034)

DRR1(down-regulated in renal cell carcinoma 1)又名 TU3A(Tohoku University cDNA clone A on chromosome 3)或FAM107A(family with sequence similarity 107，member A)。1999 年，DRR1 基因首次在人類染色體3p21.1這一區(qū)域發(fā)現(xiàn)，全長(zhǎng)約10 kb，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物長(zhǎng)度約3.5 kb，編碼的蛋白質(zhì)含有144個(gè)氨基酸[1～2]?；蛲葱苑治鼋Y(jié)果顯示，DRR1基因在人、小鼠、大鼠、犬、牛、雞、獼猴、猩猩及非洲爪蟾等種屬中高度同源[3]。DRR1基因在各種正常組織中廣泛表達(dá)，且在神經(jīng)系統(tǒng)中的表達(dá)水平相對(duì)較高[2～3]。針對(duì)氨基酸序列的分析結(jié)果顯示，DRR1具有一個(gè)CC結(jié)構(gòu)域(coiled-coil domain)和一段核定位信號(hào)(nuclear location signal，NLS)[2]。有研究發(fā)現(xiàn)DRR1能夠通過(guò)CC結(jié)構(gòu)域與組蛋白脫乙?；笍?fù)合體中的Tada-2α亞基結(jié)合，提示DRR1可能在表觀遺傳學(xué)水平參與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)[4]。我們的研究結(jié)果證明DRR1氨基酸序列中的 PE65～66(65～66 位的脯氨酸-谷氨酸模體)及PE122～123(122～123 位的脯氨酸-谷氨酸模體)參與DRR1與纖絲狀肌動(dòng)蛋白(filamentous actin，F(xiàn)-actin)之間的相互結(jié)合，而 RRR74～76序列及KKKK81～84序列與DRR1的核定位相關(guān)[5]。此外，DRR1氨基酸序列中的PE模體已被證實(shí)能與微管相關(guān)蛋白1(microtubule-associated protein 1A，MAP1A)的LC2輕鏈亞基結(jié)合并調(diào)控微管組裝，其氨基末端的HRE模體序列(組氨酸-精氨酸-谷氨酸模體序列)也參與此過(guò)程[6～7]。近年，關(guān)于DRR1在維持神經(jīng)系統(tǒng)正常功能以及腫瘤發(fā)生發(fā)展中作用的研究報(bào)道層出不窮。以下，我們將針對(duì)DRR1在神經(jīng)系統(tǒng)以及腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的生物學(xué)作用進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 DRR1與神經(jīng)系統(tǒng)

到目前為止的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明DRR1基因在神經(jīng)系統(tǒng)中的表達(dá)水平最高[2～3]。在成年小鼠大腦皮質(zhì)區(qū)、海馬體CA3區(qū)、側(cè)隔及小腦組織中人們均可檢測(cè)到強(qiáng)烈的DRR1信號(hào)[8];而且，在神經(jīng)生成高峰時(shí)期的妊娠第17周到19周的人胚胎腦組織的外腦室下區(qū)中人們也發(fā)現(xiàn)了DRR1的表達(dá)[9]。另外，脈絡(luò)叢及室管膜等非神經(jīng)組織中也可見(jiàn)DRR1的表達(dá)[8]。在原代培養(yǎng)的胎鼠大腦皮質(zhì)神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)，DRR1主要分布于神經(jīng)元軸突和細(xì)胞核，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)DRR1與神經(jīng)元生存、遷移以及突觸形成等生物學(xué)活動(dòng)密切相關(guān)[6，10～11]。

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在給予新生鼠如母嬰分離或食物剝奪等相應(yīng)的刺激時(shí)，下丘腦室旁核及海馬體CA3區(qū)內(nèi)的DRR1 mRNA表達(dá)水平會(huì)顯著上升[11～12]。Stankiewicz 等[13]也通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，接受24 h新環(huán)境應(yīng)激刺激的小鼠，前額皮質(zhì)內(nèi)DRR1的表達(dá)水平增加。由于糖皮質(zhì)激素往往在應(yīng)激反應(yīng)時(shí)分泌量增加，進(jìn)而參與調(diào)節(jié)相應(yīng)的生理活動(dòng)。為了驗(yàn)證應(yīng)激反應(yīng)時(shí)DRR1表達(dá)水平的增加是否與糖皮質(zhì)激素的作用相關(guān)，Schmidt等[11]對(duì)成年小鼠使用糖皮質(zhì)激素類似物——地塞米松進(jìn)行給藥處理，發(fā)現(xiàn)DRR1的表達(dá)水平在新生鼠母嬰分離或食物剝奪刺激模型中的相同區(qū)域——下丘腦室旁核及海馬體CA3區(qū)明顯升高?；蚍治鼋Y(jié)果進(jìn)一步顯示DRR1基因組內(nèi)存在多個(gè)糖皮質(zhì)激素受體反應(yīng)元件，提示DRR1基因的表達(dá)可能在轉(zhuǎn)錄水平受糖皮質(zhì)激素直接調(diào)控。由此，DRR1被認(rèn)為是應(yīng)激性和糖皮質(zhì)激素反應(yīng)性基因。Masana等[8]也通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)糖皮質(zhì)激素可誘導(dǎo)腦內(nèi)DRR1的表達(dá)。此外，在海馬體CA3亞區(qū)內(nèi)的大部分突觸結(jié)構(gòu)中可見(jiàn)DRR1與突觸前膜標(biāo)記物——突觸素共表達(dá)，并且過(guò)表達(dá)DRR1可以減少局部樹(shù)突棘密度，同時(shí)降低應(yīng)激反應(yīng)后的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)作用 (long-term potentiation，LTP)，并改善小鼠的認(rèn)知能力[11]。近期有研究發(fā)現(xiàn)，在急性社會(huì)挫敗應(yīng)激(acute social defeat stress，ASD)反應(yīng)的晚期，海馬區(qū)中DRR1蛋白的表達(dá)增強(qiáng)。為了驗(yàn)證海馬區(qū)DRR1的表達(dá)增加是否可以改善ASD反應(yīng)引起的行為學(xué)改變，Jene等[14]利用病毒載體在海馬區(qū)過(guò)表達(dá)了DRR1，但是未觀察到過(guò)表達(dá)DRR1對(duì)ASD引起的行為學(xué)表現(xiàn)有改善作用。而Masana等[15]報(bào)道在小鼠腦側(cè)間隔內(nèi)注射DRR1過(guò)表達(dá)載體有利于緩解應(yīng)激對(duì)行為學(xué)產(chǎn)生的負(fù)面影響。另外，DRR1還被發(fā)現(xiàn)與某些人類精神疾病的發(fā)生有關(guān)。有研究報(bào)道，在躁郁癥和精神分裂癥患者的背外側(cè)前額葉皮質(zhì)組織中DRR1表達(dá)水平較正常人明顯增加[16];在自閉癥患者群體中DRR1基因存在差異表達(dá)[17]。以上研究結(jié)果提示，DRR1在腦內(nèi)特定區(qū)域的表達(dá)對(duì)維持神經(jīng)系統(tǒng)的正常生物學(xué)功能以及緩解應(yīng)激反應(yīng)所帶來(lái)的傷害有積極作用，然而其中的作用機(jī)制尚未闡明。

2 DRR1與腫瘤的發(fā)生發(fā)展

DRR1最初被認(rèn)為是一種腫瘤抑制因子，其在腎細(xì)胞癌、宮頸癌、結(jié)腸癌、喉鱗狀細(xì)胞癌、前列腺癌、肺癌及霍奇金淋巴瘤等多種惡性腫瘤中表達(dá)水平顯著降低甚至消失[2，18～23]，然而在惡性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(glioblastoma，GBM)中DRR1表達(dá)水平則顯著增高，并且其高表達(dá)與膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的不良預(yù)后呈顯著正相關(guān)[24]。

2.1 DRR1基因的失活

為了驗(yàn)證腎癌細(xì)胞中DRR1表達(dá)水平降低是否與DNA甲基化修飾有關(guān)，Awakura等[25]利用聯(lián)合亞硫酸氫鈉限制性內(nèi)切酶分析法發(fā)現(xiàn)，腎癌細(xì)胞中DRR1基因啟動(dòng)子CpG島區(qū)域存在甲基化修飾;進(jìn)一步使用去甲基化試劑——5-氮雜-2′-脫氧胞苷處理腎癌細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，DRR1表達(dá)水平顯著增加，證實(shí)DRR1表達(dá)水平降低與DNA甲基化修飾相關(guān)。另外，人們?cè)诎螂滓约安G丸原發(fā)性腫瘤組織中也檢測(cè)到了DRR1基因的甲基化修飾。不僅如此，腎癌細(xì)胞中DRR1基因超甲基化被發(fā)現(xiàn)與腎癌腫瘤分期及患者生存率密切相關(guān)[25]。此外，Kiwerska等[26]發(fā)現(xiàn)在喉鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞中除了DRR1基因啟動(dòng)子區(qū)域的甲基化修飾之外，也存在3號(hào)染色體短臂丟失的現(xiàn)象。

在非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung carcinomas，NSCLCs)中DRR1的表達(dá)水平顯著低于周圍鄰近正常肺組織，但是只有少部分NSCLCs細(xì)胞中檢測(cè)出DRR1基因的啟動(dòng)子發(fā)生了甲基化[22]，表明在NSCLCs細(xì)胞中還可能存在其他未知的DRR1基因的沉默機(jī)制。然而，迄今為止尚未在腫瘤組織中檢測(cè)到DRR1基因存在突變的情況[1～2]。

2.2 DRR1與癌細(xì)胞增殖

最早的研究發(fā)現(xiàn)在腎癌細(xì)胞中DRR1表達(dá)水平顯著降低，并且過(guò)表達(dá)DRR1可抑制腎癌細(xì)胞增殖[2]，然而其中的作用機(jī)制尚不清楚。我們的研究結(jié)果顯示，DRR1表達(dá)水平在神經(jīng)母細(xì)胞瘤癌變過(guò)程中呈下調(diào)趨勢(shì)[5，10]。同時(shí)，我們還發(fā)現(xiàn)在神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系中DRR1與F-actin在細(xì)胞核中形成復(fù)合物，該復(fù)合物進(jìn)一步與COMMD1蛋白結(jié)合并提高COMMD1蛋白在細(xì)胞核中的穩(wěn)定性[5]。COMMD1是NF-κB信號(hào)通路的重要調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)之一，其在細(xì)胞核內(nèi)可與NF-κB的RELA亞基結(jié)合并促進(jìn)RELA亞基泛素化修飾，進(jìn)而促進(jìn)核內(nèi)NF-κB的降解。NF-κB通路參與調(diào)控機(jī)體多種生物學(xué)過(guò)程，包括細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡以及細(xì)胞遷移等[27]。細(xì)胞周期蛋白D1(cyclin D1)是NF-κB通路中的一種重要的下游因子，通過(guò)調(diào)控細(xì)胞周期G1期到S期的轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖能力[28]。綜合上述分析可知，在神經(jīng)母細(xì)胞瘤中DRR1表達(dá)水平的降低將下調(diào)細(xì)胞核內(nèi)COMMD1蛋白的穩(wěn)定性，進(jìn)而激活NF-κB通路，導(dǎo)致cyclin D1表達(dá)水平升高，促使腫瘤細(xì)胞增殖速度加快，最終促進(jìn)神經(jīng)母細(xì)胞瘤的發(fā)生發(fā)展[5](圖1)。此外，在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中過(guò)表達(dá)DRR1也可抑制細(xì)胞增殖[7]。

圖1 DRR1通過(guò)抑制NF-κB通路參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖在正常細(xì)胞中，結(jié)合了F-actin的DRR1通過(guò)與COMMD1蛋白結(jié)合，增加COMMD1蛋白的穩(wěn)定性，促進(jìn)由COMMD1介導(dǎo)的NF-κB的降解;在腫瘤細(xì)胞中，DRR1的表達(dá)降低或缺失致使COMMD1蛋白的穩(wěn)定性下降，進(jìn)而引起NF-κB通路活躍，最終促進(jìn)細(xì)胞周期轉(zhuǎn)換以及細(xì)胞增殖。Fig.1 DRR1 modulates cell proliferation by inhibiting NF-κB pathwayIn normal cells，DRR1-F-actin complex binds to COMMD1 and increases the stability of COMMD1 protein.Increased COMMD1 promotes the degradation of NF-κB;in tumor cells，down-regulated DRR1 leads to the decreased stability of COMMD1 protein and increased acticity of NF-κB pathway，finally promotes cell cycle transition and cell proliferation.

2.3 DRR1與癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移

膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)是成人中最常見(jiàn)的一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，惡性度高，具有較高的侵襲能力。雖然放療、化療和手術(shù)對(duì)治療GBM有一定作用，但患者的平均生存率仍然很低[29]。GBM患者的臨床數(shù)據(jù)庫(kù)信息顯示，DRR1的高表達(dá)與GBM的臨床預(yù)后不良呈顯著正相關(guān)，而且在高風(fēng)險(xiǎn)患者樣本中DRR1的表達(dá)水平顯著高于其在低風(fēng)險(xiǎn)患者中的表達(dá)水平[7，24]。Le等[7]發(fā)現(xiàn)在GBM細(xì)胞系U251細(xì)胞中DRR1與F-actin在應(yīng)激纖維黏著斑及膜褶皺處共表達(dá)，并且DRR1能夠通過(guò)其HRE模體與MAP1A的LC2亞基結(jié)合，從而進(jìn)一步促進(jìn)微管等細(xì)胞骨架的形成與重組，繼而影響?zhàn)ぶ叩木酆霞敖饩?，最終增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)能力。Dudley等[30]研究發(fā)現(xiàn)DRR1可將AKT募集至細(xì)胞黏著斑附近，并促進(jìn)AKT磷酸化。磷酸化的AKT(p-AKT)繼而向細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核移動(dòng)，通過(guò)下游通路參與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、細(xì)胞生存、細(xì)胞代謝和細(xì)胞侵襲等多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[31～33]。最近，Ma等[24]也證實(shí)了在GBM中DRR1表達(dá)水平與p-AKT水平呈正相關(guān)關(guān)系。過(guò)表達(dá)DRR1通過(guò)增加細(xì)胞內(nèi)p-AKT含量，繼而下調(diào)上皮標(biāo)識(shí)物E-cadherin的表達(dá)水平并上調(diào)間充質(zhì)標(biāo)識(shí)物vimentin、Snail和Slug等的表達(dá)水平，促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)行上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)，最終增強(qiáng)GBM細(xì)胞的轉(zhuǎn)移能力(圖2)。

2.4 DRR1與腫瘤治療

不久前，Arnold等[34]開(kāi)發(fā)了一種抗體——反義寡核苷酸復(fù)合物，通過(guò)靶向敲低膠質(zhì)母細(xì)胞瘤干細(xì)胞(glioblastoma stem cell，GSC)中的 DRR1 表達(dá)以達(dá)到對(duì)GBM治療的目的。該復(fù)合物中含有針對(duì)GSC表達(dá)標(biāo)識(shí)物的抗體(CD44抗體或EphA2抗體)，抗體與靶向DRR1的特異性反義寡核苷酸偶聯(lián)形成抗體-反義寡核苷酸復(fù)合物。同時(shí)，復(fù)合物中的反義寡核苷酸偶聯(lián)有 2′-脫氧-2′-氟-β-D-阿拉伯糖核酸(2′-deoxy-2′-fluoro-beta-D-arabinonucleic acid，F(xiàn)ANA)，后者用于增加反義寡核苷酸的穩(wěn)定性及其與靶mRNA的親和力。該復(fù)合物經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明可以成功內(nèi)化，富集在病灶區(qū)并降低GSC中DRR1基因的表達(dá)水平。該復(fù)合物是目前為止第一個(gè)用于GSC靶向治療的抗體-反義寡核苷酸復(fù)合物，對(duì)于臨床上治療晚期GBM具有重要意義。然而，雖然DRR1通過(guò)增加細(xì)胞侵襲能力在GBM中發(fā)揮“促癌”功能，但其在其他多種腫瘤包括GBM中具有抑制細(xì)胞增殖等“抑癌”方面的作用，所以目前為止DRR1在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中所發(fā)揮的作用仍頗具爭(zhēng)議，在腫瘤治療過(guò)程中針對(duì)DRR1的干預(yù)治療手段仍需謹(jǐn)慎使用。

3 展望

圖2 DRR1通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架的形成以及黏著斑聚合與解聚的動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞侵襲能力DRR1蛋白可通過(guò)其自身模體分別促進(jìn)微管以及纖絲狀肌動(dòng)蛋白的形成，進(jìn)而有利于AKT沿著細(xì)胞骨架移動(dòng)到黏著斑附近并被磷酸化，磷酸化的AKT最終促進(jìn)EMT以及細(xì)胞侵襲。Fig.2 DRR1 promotes cell invasion by regulating the dynamics of the cytoskeleton formation and focal adhesion formationDRR1 recuits AKT to the focal adhesions by regulating the formation of microtubes and F-actin，then the translocated AKT is phosphorated，finally the phosphorated AKT induces EMT and cell invasion.

越來(lái)越多的證據(jù)表明DRR1在生物體中可能發(fā)揮重要的生物學(xué)功能，迄今為止，已經(jīng)證實(shí)DRR1參與維持神經(jīng)系統(tǒng)正常功能以及腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程。DRR1通過(guò)結(jié)合F-actin，繼而參與各種生理功能的調(diào)節(jié)，是目前為止被廣泛認(rèn)可的作用機(jī)制。細(xì)胞質(zhì)中的DRR1與F-actin結(jié)合后，通過(guò)AKT通路調(diào)控GBM細(xì)胞的侵襲[24，30];樹(shù)突棘中的DRR1與F-actin結(jié)合后，參與調(diào)節(jié)突觸形成以及認(rèn)知能力[11];細(xì)胞核中的DRR1與F-actin結(jié)合后，通過(guò)NF-κB通路調(diào)節(jié)神經(jīng)母細(xì)胞瘤的細(xì)胞周期以及細(xì)胞增殖[5]。在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，DRR1的表達(dá)呈現(xiàn)出抑制腫瘤細(xì)胞增殖以及促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲這樣的“抑癌”兼“促癌”的雙重作用，表明其作用機(jī)制的復(fù)雜性。DRR1在惡性腫瘤中所呈現(xiàn)的這種雙重作用與轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)、Daple 等蛋白質(zhì)因子類似。TGF-β參與生物體多種生物學(xué)過(guò)程，包括胚胎發(fā)育、細(xì)胞生長(zhǎng)、細(xì)胞凋亡及細(xì)胞遷移等。目前已明確TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著雙重作用:在腫瘤發(fā)生的早期階段，TGF-β發(fā)揮抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展的作用，隨著腫瘤的發(fā)展，TGF-β通過(guò)增加腫瘤細(xì)胞侵襲性而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移[35～36]。Daple 因子是 Dishevelled(Dsh)的一種結(jié)合蛋白質(zhì)，通過(guò)調(diào)節(jié)Wnt通路參與多種生物學(xué)功能。研究發(fā)現(xiàn)Daple的表達(dá)水平在早期結(jié)腸腺癌中較正常組織降低，并且其表達(dá)可抑制腫瘤細(xì)胞增殖;而在中晚期結(jié)腸腺癌中，Daple在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)水平較正常組織增加，并且其表達(dá)可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞侵襲[37]。TGF-β及Daple在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用方式與DRR1非常相似。然而，到目前為止此種雙重作用在什么樣的條件下如何進(jìn)行轉(zhuǎn)換，該功能轉(zhuǎn)換與組織細(xì)胞正常生理功能之間的內(nèi)在聯(lián)系以及其生理學(xué)意義等問(wèn)題均尚未闡明，值得深入研究。此外，目前已經(jīng)證實(shí)DRR1在細(xì)胞質(zhì)以及細(xì)胞核內(nèi)均有表達(dá)，且與之結(jié)合的F-actin在細(xì)胞核內(nèi)外都發(fā)揮著重要的生物學(xué)功能[38～40]，提示未來(lái)可以通過(guò)區(qū)分DRR1的表達(dá)區(qū)域?qū)ζ渖飳W(xué)功能以及作用機(jī)制進(jìn)行深入研究。