崔豪豪，李克生,2

(1.蘭州大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州；2.甘肅省醫(yī)學(xué)科學(xué)研究院，甘肅 蘭州)

1 溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(Solute Carrier，SLC)超家族

溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(Solute Carrier，SLC)超家族編碼人體第二大類跨膜蛋白超家族[1]，包含55 個(gè)基因家族，至少含有362 個(gè)具有編碼蛋白功能的基因[2]，基因產(chǎn)物大部分位于細(xì)胞膜和細(xì)胞器膜，少部分位于細(xì)胞質(zhì)，按其功能可分為被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、逆向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白[3]，轉(zhuǎn)運(yùn)底物除氨基酸外，還包括葡萄糖、陰離 子，OH-和和陽(yáng)離子(H+，Na+，K+，Ca2+，Mg2+)、膽汁鹽、羧酸鹽及有機(jī)陰離子、乙酰輔酶A、神經(jīng)遞質(zhì)、維生素、脂類、激素、尿素等[2]。溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通過(guò)將上述物質(zhì)轉(zhuǎn)入或轉(zhuǎn)出細(xì)胞來(lái)維持機(jī)體細(xì)胞的正常生命活動(dòng)。此外，溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白還可調(diào)控內(nèi)源性金屬離子(如銅、鐵、鋅)，同時(shí)在調(diào)節(jié)腫瘤血管生成、細(xì)胞增殖、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)、癌癥中異常的MAPK 和STAT3 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移以及腫瘤耐藥性等方面扮演著重要的角色[4]。氨基酸溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)載體家族7(solute carrier family 7，SLC7)是SLCs 超家族的一個(gè)基因家族，擁有14 個(gè)成員蛋白，主要負(fù)責(zé)堿性氨基酸和糖蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)[5-6]。研究發(fā)現(xiàn)，此類基因的突變或異常表與多種人類疾病關(guān)系密切，如SLC7A7 的突變可導(dǎo)致賴氨酸尿性蛋白耐受不良；SLC7A5、SLC7A8 在基底細(xì)胞癌中異常高表達(dá)[7]等。因此，對(duì)該基因家族的深入研究十分必要。

2 SLC7A7 結(jié)構(gòu)與功能

1999 年，Borsani 和Torrents 等人分離出一個(gè)新基因，定名SLC7A7(solute carrier family 7 member 7)，為一種溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)載體基因，屬于SLC7 基因家族的一個(gè)成員[8,11]。對(duì)人類染色體研究發(fā)現(xiàn)，SLC7A7 基因定位于染色體14q11.2[8-11]，由46590 個(gè)堿基對(duì)構(gòu)成，包含11 個(gè)外顯子(其中9 個(gè)具有編碼作用)和10 個(gè)內(nèi)含子以及兩個(gè)啟動(dòng)子區(qū)域[6，12-13]，所有內(nèi)含子與外顯子的連接均遵循GT-AG 法則[6]。其cDNA 全長(zhǎng)24kb，包括一個(gè)527bp 的5’UTR和一個(gè)385bp 的3’UTR，polyA 位點(diǎn)位于第2447 個(gè)堿基處[14-15]。SLC7A7 翻譯起始位點(diǎn)(甲硫氨酸)位于第二外顯子，終止密碼子(TAA)位于第十外顯子內(nèi)[6]，翻譯產(chǎn)物為含有511 個(gè)氨基酸殘基的蛋白質(zhì)(y+LAT1)，蛋白分子量約為56KD[16]，與4F2hc 蛋白(SLC3A2 編碼)形成堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)y+L(systemy+L)，以轉(zhuǎn)運(yùn)賴氨酸和精氨酸為主，屬于鈉離子(Na+)依賴性轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)[17]，轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制為反向轉(zhuǎn)運(yùn)，即將大量中性氨基酸和鈉離子轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)，同時(shí)將胞內(nèi)的精氨酸和賴氨酸等堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到胞外[18-19]。

3 SLC7A7 與疾病

研究發(fā)現(xiàn)，SLC7A7 基因突變導(dǎo)致的堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)功能紊亂可引起LPI 等疾病；SLC7A7 在某些癌癥中呈現(xiàn)高表達(dá)，可以作為生物標(biāo)志物。近年來(lái)隨著研究的深入，SLC7A7 基因的突變、異常表達(dá)或異位表達(dá)在一些疾病中的作用受到了越來(lái)越多的關(guān)注。

3.1 SLC7A7 與LPI

賴氨酸尿性蛋白耐受不良(LPI)是一種嚴(yán)重的多系統(tǒng)功能紊亂疾病，于1965 年首次由Perheentupa 報(bào)道[20]，多由SLC7A7 基因突變引起(SLC7A7 突變后導(dǎo)致小腸基底外側(cè)膜和腎小管細(xì)胞堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白缺失)，為常染色體隱性遺傳，以富含蛋白質(zhì)的食物不耐受和繼發(fā)性尿素循環(huán)障礙為特征，常見(jiàn)癥狀包括發(fā)育不良、反復(fù)性嘔吐、進(jìn)食富含蛋白質(zhì)的食物后出現(xiàn)昏迷、肝脾腫大、肌肉張力減退、骨質(zhì)疏松、肌肉萎縮、腎功能衰竭、肺泡蛋白沉積、貧血和自身免疫紊亂[21]。研究發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致LPI 的突變位點(diǎn)分布于整個(gè)SLC7A7 基因中，說(shuō)明SLC7A7 基因中可能并不存在突變熱點(diǎn)[22]。在已知的可導(dǎo)致LPI 的突變中，僅一種突變?yōu)轱@著減弱y+L 系統(tǒng)的轉(zhuǎn)運(yùn)活性，其他突變均是完全消除該轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的活性[15]。截至2009 年，世界范圍內(nèi)已發(fā)現(xiàn)51 種可導(dǎo)致LPI 的SLC7A7 突變，包括插入突變(C.1384-1385 ins ACTA)、缺失突變(C.1185-1188 del TTCT)、點(diǎn)突變(P.R410X， P.Y457X， P.R 468X， P.L124p 等)[14，23-24]。2016 年，中國(guó)科學(xué)家在一對(duì)患LPI 的中國(guó)姐妹體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)新 的SLC7A7 雜 合 突 變C.1387 del C 和IVS4+1C＞T[24]。Bianca Maria Rotoli[22]等人通過(guò)對(duì)三種致LPI 的SLC7A7 突變研究后發(fā)現(xiàn)，這些突變均阻礙了y+ LAT1 蛋白在細(xì)胞膜上的正確定位，導(dǎo)致循環(huán)單核細(xì)胞中 y+L 轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)活性顯著受損，從而引發(fā)LPI。Mariona Font-Llitjo’s[14]等研究發(fā)現(xiàn)，某些剪接突變(c.625+1G＞C)導(dǎo)致y+ LAT1 蛋白被刪減而導(dǎo)致跨膜結(jié)構(gòu)域減少，某些錯(cuò)義突變(c.1273T4C)導(dǎo)致一些非保守性氨基酸發(fā)生交換，如微極性氨基酸(胱氨酸)轉(zhuǎn)變?yōu)閹д姾砂被?精氨酸)。綜上可知，無(wú)論是插入突變、缺失突變、剪接突變、移碼突變還是其他類型的突變，均是影響肽鏈準(zhǔn)確的合成和正確的折疊，從而導(dǎo)致y+ LAT1 蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使得該蛋白不能夠準(zhǔn)確定位或形成有效的跨膜結(jié)構(gòu)域，最終影響溶質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，發(fā)生LPI。

3.2 SLC7A7 與急性T 淋巴細(xì)胞白血病(T-ALL)

急性T 淋巴細(xì)胞白血病是一種B 或T 細(xì)胞在骨髓內(nèi)異常增生的惡性腫瘤性疾病，0-9 歲兒童多發(fā)。Xiaohui Ji[25]等研究發(fā)現(xiàn)，SLC7A7 在患有急性T 細(xì)胞淋巴白血病(T-ALL)的兒童的骨髓中的表達(dá)水平顯著高于正常兒童；體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)染了SLC7A7過(guò)表達(dá)載體的jurkat 細(xì)胞的培養(yǎng)基中精氨酸的含量明顯增高，敲除組細(xì)胞的胞外精氨酸含量較對(duì)照組則顯著降低，研究結(jié)果證明SLC7A7 蛋白參與了將胞內(nèi)精氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)至胞外的生物過(guò)程。精氨酸作為一種非必需堿性氨基酸在體內(nèi)發(fā)揮著重要的作用，特別是在參與細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)，T 細(xì)胞激活及免疫應(yīng)答方面扮演者不可替代的角色[26]。當(dāng)精氨酸缺乏時(shí)，T 細(xì)胞不能被有效地激活、增殖受阻以及無(wú)法產(chǎn)生細(xì)胞因子[27]。在細(xì)胞微環(huán)境中，當(dāng)胞外精氨酸含量較低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致T 淋巴細(xì)胞G0-G1 期阻滯以及降低T 淋巴細(xì)胞的反應(yīng)性[28-29]。然而，Xiaohui Ji[25]等發(fā)現(xiàn)SLC7A7 的表達(dá)對(duì)jurkat 細(xì)胞的增殖并沒(méi)有顯著影響，而轉(zhuǎn)染了SLC7A7 過(guò)表達(dá)載體的jurkat 細(xì)胞發(fā)生凋亡的細(xì)胞數(shù)量顯著減少，轉(zhuǎn)染了敲除載體的jurkat 細(xì)胞凋亡則增多，說(shuō)明SLC7A7 在介導(dǎo)jurkat 細(xì)胞的凋亡活動(dòng)時(shí)發(fā)揮了重要作用。Blommaart 等研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)精氨酸含量的增加，能夠激活mTor 信號(hào)通路，引發(fā)細(xì)胞凋亡[30-32]，從而推測(cè)SLC7A7 是通過(guò)對(duì)精氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn)而參與細(xì)胞凋亡的。此外，Xiaohui Ji 等發(fā)現(xiàn)SLC7A7 能夠影響細(xì)胞周期，分子機(jī)制可能是SLC7A7 的高表達(dá)導(dǎo)致胞內(nèi)精氨酸濃度降低[25]，使得細(xì)胞G1 期阻滯[28-29]。敲低SLC7A7 還能夠抑制腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲能力[25]。SLC7A7 的低表達(dá)使得精氨酸向胞外運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程受阻，而L-精氨酸可以抑制CXCL12/CXCR4 信號(hào)通路轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而抑制細(xì)胞的遷移和侵襲[33]。

mTor 信號(hào)通路是單細(xì)胞真核生物和動(dòng)植物(包括人)中一條非常保守的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，參與調(diào)控細(xì)胞的生長(zhǎng)和增值等重要生命過(guò)程。該通路中重要基因的突變和異常表達(dá)與多種人類疾病如癌癥、糖尿病等密切相關(guān)。氨基酸作為mTor 上游的調(diào)控因子對(duì)mTor 信號(hào)通路的激活十分重要，其中精氨酸和亮氨酸對(duì)該通路的激活作用最為有效[34]。SLC7A7 負(fù)責(zé)精氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn)，mTorC1 的精氨酸傳感器CASTOR1 可以特異性識(shí)別精氨酸，一旦CASTOR1 即與精氨酸結(jié)合，即可激活該信號(hào)通路，繼而影響細(xì)胞的增殖與凋亡[35]。CXCL12/ CXCR4 信號(hào)通路通過(guò)轉(zhuǎn)移、血管發(fā)生等方式參與腫瘤進(jìn)程，CXCL12 的過(guò)表達(dá)可增加腫瘤細(xì)胞的侵襲和遷移能力，CXCR4 過(guò)表達(dá)則與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和生存期短相關(guān)。L-精氨酸可抑制CXCL12/ CXCR4 信號(hào)通路的活性，所以SLC7A7 可通過(guò)對(duì)精氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn)間接影響CXCL12/ CXCR4 通路的信號(hào)傳導(dǎo)，從而影響腫瘤的轉(zhuǎn)移。由此可知，SLC7A7 對(duì)T-ALL 的作用是通過(guò)利用其自身對(duì)精氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以，SLC7A7 作為一種溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)載體，有望成為 SLC7A7 高表達(dá)T-ALL 患者新的治療靶點(diǎn)。

3.3 SLC7A7 與惡性膠質(zhì)瘤(GBM)

Songhua Fan[36]等研究發(fā)現(xiàn)，SLC7A7 基因的遺傳變異可能影響膠質(zhì)瘤的易感性，特別是SLC7A7 的單核苷酸多態(tài)性(SNPs)與患膠質(zhì)瘤的風(fēng)險(xiǎn)之間存在顯著的相關(guān)性，部分SNPs 的等位基因頻率在病例組與對(duì)照組間存在顯著差異，其中rs12433985 和rs2065134(SNP 的兩種類型)是膠質(zhì)瘤顯著且獨(dú)立的風(fēng)險(xiǎn)因子，rs12433985 能夠顯著增加患惡性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，但rs12433985 與低級(jí)別膠質(zhì)瘤的相關(guān)性則不顯著(P=0.055)。在惡性膠質(zhì)瘤中，SLC7A7 在腫瘤組織中的表達(dá)顯著高于正常組織，且SLC7A7 高表達(dá)患者的無(wú)進(jìn)展生存期和總生存期明顯縮短，經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，顯示SLC7A7 可以作為惡性膠質(zhì)瘤的獨(dú)立預(yù)后因子[37]。但Agnelli L[38]等發(fā)現(xiàn)，在多發(fā)性骨髓瘤中，SLC7A7 的高表達(dá)與患者的良好預(yù)后呈正相關(guān)。從現(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)道看，SLC7A7在不同腫瘤中發(fā)揮不同的作用，有待進(jìn)一步研究。

3.4 SLC7A7 與卵巢癌

卵巢癌是女性常見(jiàn)的惡性腫瘤之一。雖然對(duì)卵巢癌的研究日趨深入，但目前治療方式仍以早期手術(shù)治療、晚期癌細(xì)胞減滅術(shù)、手術(shù)輔以含鉑雙藥聯(lián)合化療及靶向治療為主，且腫瘤耐藥是大多數(shù)患者死亡的主要原因[39-42]。復(fù)發(fā)性卵巢癌分為鉑敏感性復(fù)發(fā)和鉑耐藥性復(fù)發(fā)，對(duì)于鉑耐藥性患者，鉑類單藥化療方法并非首選，但非鉑類藥物的作用效果卻十分有限[43-44]。Cheng L[45]等在對(duì)卵巢癌的研究中發(fā)現(xiàn)，SLC7A7 在腫瘤細(xì)胞的耐藥性方面發(fā)揮了重要作用，分子機(jī)制是SLC7A7 能夠轉(zhuǎn)運(yùn)某些化療藥物進(jìn)入腫瘤細(xì)胞以及調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的應(yīng)答。因此SLC7A7 可能是一個(gè)提高卵巢癌細(xì)胞對(duì)化療藥物敏感性的一個(gè)新的治療靶點(diǎn)。

3.5 非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)

肺癌是世界上常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，且已經(jīng)成為癌癥相關(guān)死亡的主要原因之一，約有80%的肺癌為非小細(xì)胞肺癌[46]。非小細(xì)胞肺癌分為鱗狀細(xì)胞癌、大細(xì)胞癌、腺癌，其癌細(xì)胞具有生長(zhǎng)分裂較慢，擴(kuò)散轉(zhuǎn)移相對(duì)較晚的特點(diǎn)。罹患非小細(xì)胞肺癌的患者發(fā)現(xiàn)時(shí)多已處于中晚期，治愈的機(jī)會(huì)非常小。為探究SLC7A7 對(duì)非小細(xì)胞肺癌放療敏感性的作用，Xie L[47]等通過(guò)cDNA 微列陣分析檢測(cè)SLC7A7 的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)其在輻射誘導(dǎo)的非小細(xì)胞肺癌輻射耐受細(xì)胞株(SPC-A1/R)中呈下調(diào)趨勢(shì)，提示SLC7A7 在抑制非小細(xì)胞肺癌的輻射耐受，提高腫瘤細(xì)胞對(duì)放療的敏感性等方面發(fā)揮了重要作用。

3.6 SLC7A7 與基底細(xì)胞癌

在基底細(xì)胞癌中，E.Tina[7]等通過(guò)cDNA 微列陣分析發(fā)現(xiàn)：，SLC7A5、SLC7A8、SLC7A7 及TDO2 在癌組織中呈現(xiàn)高表達(dá)，但RT-qPCR 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)SLC7A7 在癌組織與正常組織中的表達(dá)并無(wú)顯著差異，且免疫組織化學(xué)試驗(yàn)證明SLC7A7 在癌區(qū)細(xì)胞，上皮細(xì)胞，濾泡上皮細(xì)胞的表達(dá)水平普遍較低，而在正常表皮與腫瘤組織的表皮的顆粒層表現(xiàn)為強(qiáng)陽(yáng)性。研究結(jié)果表明SLC7A7 在皮膚的角質(zhì)化進(jìn)程中發(fā)揮了一定的作用；結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，SLC7A7 在轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá)與蛋白水平的表達(dá)并無(wú)相關(guān)性。表明SLC7A7 基因的表達(dá)情況在基底細(xì)胞癌的不同表達(dá)水平不一致，需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論與展望

疾病的發(fā)生、發(fā)展是多種因素共同作用的結(jié)果，包括遺傳、外部環(huán)境變化、生活習(xí)慣改變、基因突變和異常表達(dá)導(dǎo)致的信號(hào)通路調(diào)節(jié)異常以及腫瘤局部微環(huán)境的變化等，其中基因突變最為復(fù)雜，特別是在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中，當(dāng)某些重要的基因突變后，導(dǎo)致一些信號(hào)蛋白異常表達(dá)，繼而使得信號(hào)通路中的關(guān)鍵分子發(fā)生級(jí)聯(lián)式的改變，最終引發(fā)腫瘤細(xì)胞的凋亡減少、增殖遷移能力增強(qiáng)等一系列改變。近年來(lái)，精準(zhǔn)醫(yī)療逐漸成為疾病治療的熱點(diǎn)，因此，尋找出關(guān)鍵的致病基因?qū)膊〉闹委熅惋@得十分重要。

SLC7A7 基因編碼的蛋白參與了一些重要的信號(hào)通路的調(diào)控，如mTor、CXCL12/CXCR4 等，其直接影響了細(xì)胞凋亡、細(xì)胞遷移和侵襲的能力。當(dāng)SLC7A7 基因發(fā)生突變后，導(dǎo)致表達(dá)產(chǎn)物異常，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使之無(wú)法在細(xì)胞膜上準(zhǔn)確定位，嚴(yán)重阻礙了y+L 轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的活性，最終引發(fā)LPI。所以，對(duì)SLC7A7 的深入研究對(duì)于治療LPI 具有重要的意義。SLC7A7 在T-ALL 異常高表達(dá)，可促進(jìn)T-ALL 癌細(xì)胞的遷移和侵襲，進(jìn)一步探索可作為治療T-ALL 的一個(gè)靶點(diǎn)。SLC7A7 在惡性膠質(zhì)瘤中的異常高表達(dá)可用作惡性膠質(zhì)瘤不良預(yù)后的判斷指標(biāo)之一。此外，既往研究還表明SLC7A7 在腫瘤細(xì)胞耐藥性等方面發(fā)揮了重要作用。綜上所述，這些研究均預(yù)示著SLC7A7 潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)SLC7A7 在不同疾病中發(fā)揮的作用并不相同，在相關(guān)疾病中的表達(dá)情況及其與疾病的相關(guān)性的研究還不夠充分，其參與疾病發(fā)生、發(fā)展的作用機(jī)制還不夠明確，有待進(jìn)一步研究。