葛 劍，王 龍，劉寶輝 綜述 聶善化 審校

細胞生命活動的實現(xiàn)依賴于生物膜體系，主要通過生物膜的動態(tài)變化調控能量轉換、信號識別及物質運輸?shù)葘崿F(xiàn)基本的生命過程。通過細胞膜的動態(tài)變化進行平衡，體內各類蛋白質在各種細胞之間不斷轉運，準確到達發(fā)揮功能的位置，保證人體各項生理功能正常運轉[1，2]。囊泡運輸是體內蛋白質在細胞內轉運的方式[3]。近來研究表明，Rab 蛋白對囊泡的形成、轉運、錨定及融合進行精確調控，起到了分子開關的作用[4]，所以囊泡運輸?shù)母鳝h(huán)節(jié)都至關重要。Rab蛋白是屬于Ras超家族成員的小GTP酶，也叫小G蛋白。Ras于1982年被發(fā)現(xiàn)[5]，是人類發(fā)現(xiàn)的第一個原癌基因，其對許多細胞生理過程的調控有很大的影響[6]，與人類腫瘤的發(fā)病也密切相關。越來越多的研究表明， Rab參與了人類多種腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，在膠質瘤中作用尤為重要?，F(xiàn)就Rab蛋白與膠質瘤的關系進行綜述。

1 Rab蛋白

Rab蛋白在進化上是保守的，幾乎在所有的真核生物中存在。大概由200個氨基酸組成，相對分子量為20 000～30 000。Rab蛋白結構含G結構域和N端與C端，G結構域高度保守，N端與C端高度可變。G結構域包含 6個β片、5 個α螺旋及5個多肽環(huán)，存在兩個分子開關，是Rab 蛋白與效應分子相互作用的位點。1983 年Novick 等發(fā)現(xiàn)首個Rab蛋白，Rab蛋白最初是在酵母中發(fā)現(xiàn)Rab 蛋白，目前在人體中有超過70個Rab 蛋白被發(fā)現(xiàn)[6]。在真核細胞中，幾乎所有細胞膜相關的細胞器中，都有Rab的存在，遍及細胞內各類細胞器和運輸囊泡，其主要功能是調節(jié)囊泡運輸[7-9]。Rab參與蛋白胞吐、胞吞的運輸過程，該過程主要以囊泡運輸?shù)姆绞竭M行。

Rab蛋白最主要的功能是調控細胞內吞，使細胞膜再循環(huán)及增加其的分泌途徑[10]。GTP酶相關的Ras 超家族有個共同的特點，就是作為GTP的分子開關。Rab蛋白與其他Ras 超家族成員一樣，活性受到鳥甘酸激活蛋白(GTPase activating protein，GAPs)and鳥苷酸交換因子(GDP/GTP exchange factor，GEFs)調控[11]。GAPs含有 Tre2-Bub2-Cdc16 (TBC)結構域，TBC結構域可以使Rab蛋白失活，某些GAPs 作用于特定的Rab蛋白，而有的GAPs可以作用于多個Rab蛋白。如TBC1D4使Rab2A、Rab8、Rab10和Rab14失活，而TBC1D30只能失活Rab8。GAPs也與其他亞家族的小GTPase相互作用，從而介導不同GTPases之間的信號傳遞。GEF可以使Rab激活，GEF被分解成幾個具有特定域特征的組，例如，Sec2p域、Denn域或Vps9p域激活的過程包括Ypt32/Rab11招募Sec2/Rabin8 到細胞膜，進一步激活 Sec4/Rab8。Denn結構域激活Rab9、Rab10、Rab27、Rab28、Rab35和Rab39，Vps9結構域GEFs激活Rab5、Rab21和Rab24。在GEF調節(jié)下，GTP 替代 GDP，激活Rab 蛋白。激活的Rab 蛋白插入到細胞器的膜上，召集下游效應蛋白，調控囊泡轉運[12]。在完成囊泡轉運調控后，在GAP的作用下，GTP 被水解成 GDP，Rab 蛋白失活。Rab與其效應因子相互作用，不斷發(fā)揮囊泡調控的作用[13]，起到了囊泡運輸分子開關的作用。Rab蛋白在所有真核生物細胞中都有，在人體細胞中的分布也非常廣泛，絕大多數(shù)細胞器中都含有多種 Rab 蛋白，以維持細胞器膜的完整性和蛋白轉運的連續(xù)性。Rab及其效應因子具有多樣的特點，決定了其在多種生物學功能上的重要作用?？紤]到Rab對膜轉運的重要性及膜轉運對人體正常生理功能運轉的重要性，當Rab蛋白表達異常、與GTP/ GDP結合障礙、與下游效應因子結合異常等任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，囊泡調節(jié)的動態(tài)平衡便被打破，物質的運輸出現(xiàn)錯誤，由細胞膜介導的信號傳導通路出現(xiàn)障礙，從而導致疾病的發(fā)生[14]。

2 對膠質瘤的作用

RAS屬于細胞內信號傳導蛋白類原癌基因，在大多數(shù)人類細胞中都表達，且具有組織特異性。RAS基因廣泛參與了細胞的生長、增殖及分化，在被激活后就具有致癌性[15]。Ras基因所編碼的Ras蛋白以軟脂酸共價鍵形式固定于細胞膜的內表面，一般處于非活化狀態(tài)，但是如果受到外界因子刺激，GDP變成GTP， Ras蛋白會發(fā)生構象改變，呈現(xiàn)激活狀態(tài)?；罨腞as蛋白與效應分子相互作用，可發(fā)揮其對正常生長信號的傳遞和調節(jié)功能。在接觸致癌物質后，Ras基因發(fā)生突變，導致Ras蛋白處于異常活化狀態(tài)，Ras蛋白不能有效分解GTP，影響細胞信號傳導，導致細胞不斷增殖，從而誘發(fā)腫瘤的發(fā)生。RAS與膠質瘤發(fā)生發(fā)展關系密切[16]。而Rab蛋白是RAS家族中的最大亞種，其機制很可能是直接或者間接調控了細胞信號的傳導，并對細胞的分化、增殖、凋亡侵襲產(chǎn)生影響[17-19]，因此導致了膠質瘤的發(fā)生和發(fā)展。膠質瘤的發(fā)生發(fā)展涉及細胞生長增殖及分化的調節(jié)，有多種基因參與、存在多細胞通路紊亂、細胞調亡障礙等復雜過程。近年來研究發(fā)現(xiàn)，Rab蛋白對膠質瘤的增殖、侵襲和預后都產(chǎn)生了重要的影響[16]。

2.1 對膠質瘤細胞增殖的影響 Rab是重要的細胞膜蛋白，許多信號通路調節(jié)因子需通過細胞膜蛋白的介導進入細胞內，從而激活下游通路，對腫瘤生長進行調控。Sonic Hedgehog (Shh) 信號通路在動物胚胎發(fā)育過程中調節(jié)細胞間相互作用,Hedgehog 蛋白的表達增高，可以促進膠質瘤發(fā)生發(fā)展[20],Rab23 是該信號通路負調控因子，研究表明Rab23 在膠質瘤組織中的表達強度較正常組織明顯增高。同時，高級別膠質瘤組織中 Rab23 蛋白及 mRNA 表達均明顯高于低級別膠質瘤[21]。有學者對73例神經(jīng)膠質瘤樣本與30例正常的腦組織樣本進行比較，發(fā)現(xiàn)在神經(jīng)膠質瘤中，Rab23的表達明顯高于正常的腦組織[22]。Rab3a的高表達使膠質瘤細胞中的細胞周期蛋白D1表達增加，膠質瘤細胞增殖速度加快并對抗癌藥物產(chǎn)生耐受[23]。Rab3a的過度表達增加了膠質瘤細胞和p53 -/- 星形膠質細胞的腫瘤球形成能力并增加了各種干細胞標記物的表達水平，表明Rab3a是一種參與膠質瘤發(fā)生和發(fā)展的新癌基因。文獻[24]研究發(fā)現(xiàn) Rab27A 在膠質瘤細胞中表達升高，促進膠質瘤細胞的增殖和細胞周期改變并影響細胞凋亡，其作用機制可能是通過促進組織蛋白酶D的分泌和受miR-124的調控來發(fā)揮作用。Let-7f可以對Rab40C進行靶向調控，從而抑制膠質瘤細胞的增殖并影響細胞周期進程[25]，表明Rab40C參與了膠質瘤的信號傳導通路。敲除Rab21可抑制膠質瘤細胞的增殖、阻滯細胞周期進程并誘導膠質瘤細胞凋亡，Rab21高表達的膠質瘤患者預后差于低表達的患者[26]。近年研究發(fā)現(xiàn)，Rab21可以促進細胞表面EGFR 內吞并促進EGFR降解，從而抑制EGF激活的MAPK信號通路[27]。文獻[28]研究報道，在膠質瘤等中樞神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤中，RAB27A、 RAB38等與患者臨床病理學指標及惡性表型標志物存在相關性。

2.2 對膠質瘤細胞遷移和侵襲的影響 臨床上膠質瘤切除率低、術后易復發(fā)，患者預后不佳，與膠質瘤高侵襲性相關。上皮細胞-間充質轉化(EMT)是膠質瘤發(fā)生侵襲的重要過程。膠質瘤細胞沿患者的腦Scherer結構遷徙和侵襲，這些結構包括灰質、血管、白質纖維束及蛛網(wǎng)膜下腔。EMT是指上皮細胞轉化為具有間質表型的細胞生物學過程，細胞發(fā)生EMT后與周圍細胞的連接能力降低?；|金屬蛋白酶分子家族(matrix metalloproteinases, MMPs)在腫瘤細胞向細胞外基質侵襲的過程中起到關鍵作用[29]。MMP的分泌有助于細胞裂解基底膜遷移到遠處組織器官。其中，MMP-2、MMP-9在腫瘤細胞運動及基膜Ⅳ型膠原蛋白水解過程中發(fā)揮了重要角色。目前已發(fā)現(xiàn)多條腫瘤相關信號通路如TGFβ/Smad信號、PI3K/AKT信號、MAPK通路等均與EMT相關[30]，而Rab蛋白家族可能在其中起到重要作用。Rab21 通過癌癥相關的成纖維細胞(cancer associated fibroblast,CAF)形成的基質膠原纖維收縮促進侵襲性鱗狀細胞轉移；雌激素受體表達陽性乳腺癌細胞中，Rab27b 可以促進 Hsp90α的分泌從而活化胞外MMP2 來促進癌細胞轉移；Rab25在卵巢癌細胞中可激活下游信號 Akt，從而促進腫瘤細胞遷移等。在對膠質瘤遷徙和侵襲的研究中發(fā)現(xiàn)，Rab27b 在高級別的膠質瘤細胞中表達顯著增高，并且能導致MMP-9的表達增加，從而提高了膠質瘤細胞的侵襲力[31]。文獻[32]研究發(fā)現(xiàn)，Rab43在腦膠質瘤組織中高表達，且其表達水平與病理分級相關，并影響患者預后，并且腫瘤組織中MMP-2、MMP-9表達增加。RAB22A表達在膠質瘤細胞中也是上調的，靶向下調RAB22A的表達后，膠質瘤細胞的增殖、侵襲與轉移能力明顯下降，顯示了RAB22A可能是膠質瘤發(fā)病的一個癌基因[33]。Rab23被認為是轉移性或致瘤性生物標志物，因為它可以顯示在腫瘤細胞中的差異表達，并已被證明是介導的增殖和侵襲腫瘤細胞，其在腦膠質瘤中表達升高，且影響患者生存預后。Rab38和Rab34在腦膠質瘤的表達增高，并且表達越高，患者的預后越差。

總之，膠質瘤是人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的顱內惡性腫瘤，惡性程度極高，臨床影像學缺乏特異性[34]，也缺乏特異性的基因進行早期診斷，患者往往預后不佳。近年來，隨著對Rab蛋白研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)多種Rab蛋白影響膠質瘤的發(fā)生發(fā)展及預后，提示Rab蛋白與膠質瘤的關系相當密切，雖然目前對Rab蛋白作用的研究取得了一些進展，但是在對膠質瘤發(fā)生的具體機制上，還需要進一步的研究探討。我們相信，在不久的將來，Rab蛋白在膠質瘤發(fā)生發(fā)展中的作用機制會被進一步探明，并可用于膠質瘤早期診斷、靶向治療基因及預后判斷的指標。