羅 祥，黃雯琪,2 綜述，謝立蘭△ 審校

(1.武漢生物工程學(xué)院應(yīng)用生物技術(shù)研究中心 430415；2.西北大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院天然多糖資源利用工程研究中心，西安 710069)

Mex-3家族蛋白是一類結(jié)構(gòu)高度保守的RNA結(jié)合蛋白(RNA-binding proteins,RBPs)[1]。早期，在有關(guān)秀麗桿線蟲的發(fā)育研究中首次鑒定了Mex-3基因，該基因編碼的Mex-3蛋白是一種翻譯抑制因子。線蟲體內(nèi)只有一種Mex-3蛋白，其功能是調(diào)節(jié)早期胚胎發(fā)育過程中的卵裂球特性和成蟲的生殖全能性[2]。在線蟲胚胎發(fā)育過程中胚胎的兩個卵裂球分離，前卵裂球(anterior blastomere,AB)不會分化產(chǎn)生體壁肌肉，而后卵裂球(posterior blastomere,P1)則會分化產(chǎn)生體壁肌肉[3]。線蟲Mex-3基因的突變會導(dǎo)致線蟲的胚胎錯誤地在前卵裂球中分化產(chǎn)生體壁肌肉，使胚胎死于囊胚期，因此得名Mex，意思是“肌肉過?！?muscle excess)，這在一定程度上是由于Mex-3蛋白對發(fā)育關(guān)鍵蛋白PAL-1和ROS-2翻譯時的調(diào)控作用所決定的[1,4]。

在隨后的研究工作中，發(fā)現(xiàn)了與線蟲Mex-3基因同源的人Mex-3(human MEX-3,hMex-3)家族[3]。隨著研究的不斷深入，有更多研究表明進(jìn)化保守的Mex-3家族參與了不同的生理和病理過程，包括上皮內(nèi)穩(wěn)態(tài)、胚胎發(fā)育、新陳代謝、免疫反應(yīng)和疾病，但這些作用的具體機制還需要更進(jìn)一步研究探討[5]。另外，hMex-3家族成員蛋白與腫瘤的發(fā)生發(fā)展和治療也密切相關(guān)。本文對Mex-3家族蛋白的結(jié)構(gòu)和定位進(jìn)行了介紹，并詳細(xì)總結(jié)了hMex-3與腫瘤相關(guān)的進(jìn)展，以期為進(jìn)一步的蛋白功能研究和腫瘤治療潛在靶點篩選提供參考。

表1 hMex-3 RNA結(jié)合蛋白家族在腫瘤中的研究進(jìn)展

1 Mex3家族蛋白的分子結(jié)構(gòu)

2007年BUCHET-POYAU等[3]的研究工作鑒定了與線蟲Mex-3基因同源的hMex-3基因家族，它們包括4個同源基因，即hMex-3A，hMex-3B，hMex-3C和hMex-3D。這4個基因分別位于不同的染色體上(人類第1、15、18和19號染色體基因上)，4個hMex-3基因均由2個外顯子和1個內(nèi)含子組成，其mRNA片段大小從hMex-3A的6 591 bp(GenBank access：NM_001093725.2)到hMex-3D的2 927 bp(GenBank access：NM_001174118)不等。hMex-3A、hMex-3B、hMex-3C、hMex-3D蛋白都包含著兩個串聯(lián)的異質(zhì)核糖核蛋白K同源(KH)結(jié)構(gòu)域(1個由65～70個氨基酸組成的保守區(qū)[6])和一個羧基末端的環(huán)指(RING)結(jié)構(gòu)域。hMex-3是結(jié)合RNA的E3泛素連接酶，通過其KH結(jié)構(gòu)域與RNA結(jié)合，并通過依賴染色體維持蛋白1(CRM1)的輸出途徑在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間穿梭，其RING結(jié)構(gòu)域則可介導(dǎo)E3泛素連接酶的活性[5]。此外，以線蟲Mex-3蛋白為模型，通過體外SELEX篩選和生物化學(xué)實驗確定了Mex-3蛋白識別的一致性序列(MRE)：(A/G/U)(G/U) AGN (0～8) U (U/A/C) UA，該MRE由兩個經(jīng)0～8個核苷酸隔開的四核苷酸基序組成。這兩個四核苷酸基序半位點分別被Mex-3的KH1和KH2所識別，但這兩個KH結(jié)構(gòu)域與兩個四核苷酸基序半位點之間的識別模式的結(jié)構(gòu)還尚不清楚。hMex-3蛋白與線蟲Mex-3蛋白在RNA結(jié)合域內(nèi)呈現(xiàn)79%～81%的序列同源性[4]，且該MRE包含hMex-3D/TINO RNA結(jié)合所需的富含AU的半位點，表明hMex-3蛋白與RNA結(jié)合的特異性類似于它們的線蟲同源物Mex-3[7]。

2 組織差異表達(dá)與定位

為研究hMex-3基因的表達(dá)模式，BUCHET-POYAU等[3]利用4種hMex-3基因的特異性引物對8種不同的人源細(xì)胞系和20種組織進(jìn)行RT-PCR分析，發(fā)現(xiàn)hMex-3D mRNA在所有受試人源細(xì)胞系和組織中均呈較高的表達(dá)水平，而其他3個hMex-3基因在不同組織中的表達(dá)水平表現(xiàn)出異質(zhì)性[3]。其中hMex-3A、hMex-3B、hMex-3C的表達(dá)水平在胎腦和睪丸中最高，在胸腺、唾液腺和子宮中次之，腸道中則相對較弱[3]。

BUCHET-POYAU等[3]通過間接免疫熒光實驗檢測hMex-3蛋白在細(xì)胞內(nèi)的定位，發(fā)現(xiàn)hMex-3A、hMex-3B、hMex-3C蛋白主要在細(xì)胞質(zhì)聚集，其中hMex-3A、hMex-3B在細(xì)胞質(zhì)中呈點狀分布，而hMex-3C則在細(xì)胞質(zhì)中呈均勻分布。hMex-3蛋白的N末端存在著一個潛在的NES基序[3]，在利用LMB(CRM1介導(dǎo)的含NES蛋白核輸出的特異性抑制劑[8])處理細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)hMex-3蛋白會在核內(nèi)大量聚集，提示它們可能通過CRM1輸出途徑在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間穿梭。為了證實這一結(jié)果，在hMex-3C的NES基序中引入了兩個保守殘基的點突變，將突變后的hMex-3C (hMex-3C/NES)瞬時轉(zhuǎn)染細(xì)胞后在細(xì)胞核中檢測到了hMex-3C/NES，表明hMex-3蛋白是依賴于hMex-3蛋白N端NES序列的核質(zhì)穿梭蛋白，其主要是通過NES基序和CRM1/Exportin 1機制在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核之間進(jìn)行穿梭[3]。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)hMex-3A和hMex-3B與DCP1脫帽因子和Ago1蛋白一起共定位于P小體(processing bodies，PBs)中，表明hMex-3A和hMex-3B可能是P小體的組成部分，參與RNA的轉(zhuǎn)運分選[3]。另外，COURCHET等[9]發(fā)現(xiàn)hMex-3B與14-3-3蛋白發(fā)生特異性結(jié)合，而14-3-3蛋白和hMex-3B的特異性結(jié)合則進(jìn)一步控制了hMex-3B在PBs和應(yīng)激顆粒(stress granules，SG)之間的分選，決定hMex-3B的細(xì)胞內(nèi)定位。

3 Mex-3蛋白與腫瘤

3.1 Mex-3A蛋白與腫瘤

Mex-3A是一種促進(jìn)癌細(xì)胞增殖、侵襲、遷移和存活的RNA結(jié)合蛋白，研究表明Mex-3A在上皮性卵巢癌(EOC)、胰腺導(dǎo)管腺癌(PDA)和肝癌組織中表達(dá)上調(diào)，且隨著組織學(xué)分級的升高而增加。Mex-3A基因在EOC細(xì)胞中的高表達(dá)與患者臨床分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[10]。在PDA細(xì)胞中，敲低Mex-3A基因的表達(dá)可以調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)因子從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡，并通過影響EMT抑制細(xì)胞遷移，進(jìn)而抑制PDA細(xì)胞的生長[11]。在肝癌細(xì)胞中，敲低Mex-3A基因會顯著抑制肝癌細(xì)胞的增殖、克隆、遷移和侵襲等生物學(xué)功能[12-13]。房超等[14-15]、陳云云等[16]通過RNA干擾敲低了膀胱癌細(xì)胞中Mex-3A基因的表達(dá)并檢測其對膀胱癌細(xì)胞增殖和凋亡的影響，發(fā)現(xiàn)Mex-3A基因可以促進(jìn)膀胱癌細(xì)胞的增殖，并抑制其凋亡，且Mex-3A蛋白在膀胱癌組織中呈現(xiàn)高水平的表達(dá)[14-16]。JIANG等[17]發(fā)現(xiàn)胃癌組織中Mex-3A蛋白表達(dá)高于癌旁組織，并分析了敲低SNU-16、AGS和BCG-823這3種人胃癌組織細(xì)胞中Mex-3A基因的表達(dá)對腫瘤組織增殖、遷移的影響，結(jié)果顯示，敲低Mex-3A后的SNU-16和AGS細(xì)胞相較于對照組細(xì)胞增殖變緩，而BCG-823與對照組無明顯差異，推測Mex-3A對細(xì)胞增殖的影響取決于細(xì)胞類型。流式細(xì)胞術(shù)檢測結(jié)果進(jìn)一步顯示敲低Mex-3A基因所引起的SNU-16細(xì)胞的細(xì)胞周期阻滯是導(dǎo)致細(xì)胞增殖變緩的主要原因。此外，敲低Mex-3A基因還降低了胃癌細(xì)胞SNU-16和AGS在軟瓊脂中的集落形成能力，抑制BCG-823細(xì)胞的遷移，這些結(jié)果表明Mex-3A蛋白的表達(dá)是細(xì)胞轉(zhuǎn)化和遷移所必需的[17]。

Mex-3A蛋白還可以通過影響其他細(xì)胞因子，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長。同源域轉(zhuǎn)錄因子(CDX2)在腸道細(xì)胞的正常發(fā)育和腫瘤發(fā)生中扮演著重要作用[18]，研究發(fā)現(xiàn)在人胃癌細(xì)胞中Mex-3A基因的過表達(dá)可使CDX2表達(dá)下調(diào)。進(jìn)一步研究顯示Mex-3A蛋白主要是通過與CDX2 mRNA 3′非編碼區(qū)的一個典型MRE結(jié)合，進(jìn)而損害腸道分化和細(xì)胞極化，影響細(xì)胞周期進(jìn)程，并促進(jìn)腸道干細(xì)胞標(biāo)記物富含亮氨酸重復(fù)單位的G蛋白偶聯(lián)受體5(LGR5)、B細(xì)胞特色性莫洛尼鼠白血病病毒整合位點-1(MMI1)和Musashi RNA結(jié)合蛋白1(MSI1)的表達(dá)[19]。RIG-I作為細(xì)胞內(nèi)重要的PRR(模式識別受體)，參與了抗病毒免疫應(yīng)答和干擾素的產(chǎn)生[20]，在包括多形膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(glioblastoma multiforme,GB，中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的惡性原發(fā)腫瘤[21])等多種類型腫瘤中作為腫瘤抑制因子發(fā)揮作用[22]。在GB中Mex-3A蛋白的表達(dá)水平顯著高于正常腦組織，Mex-3A蛋白可以與模式識別受體RIG-I相互識別并結(jié)合，破壞其蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，誘導(dǎo)RIG-1泛素化。Mex-3A蛋白基因缺失使RIG-I蛋白水平上調(diào)而使GB細(xì)胞增殖受損，從而抑制GB細(xì)胞的生長。此外，該研究還顯示，Mex-3C蛋白在GB細(xì)胞中表達(dá)水平上調(diào)，Mex-3A、Mex-3C蛋白共表達(dá)抵消了Mex-3C蛋白對于RIG-I泛素化的激活作用。Mex-3C與RIG-I共定位于病毒感染細(xì)胞的應(yīng)激顆粒中，過表達(dá)Mex-3C蛋白介導(dǎo)RIG-I賴氨酸-63連接的泛素化激活β干擾素啟動子，在誘導(dǎo)抗病毒免疫反應(yīng)中起關(guān)鍵作用[21]。

3.2 Mex-3B蛋白與腫瘤

目前關(guān)于RNA結(jié)合蛋白Mex-3B的研究主要集中在免疫應(yīng)答和腫瘤中的作用。研究顯示Mex-3B蛋白作為TLR3的輔助受體參與抗病毒天然免疫應(yīng)答，誘導(dǎo)Ⅰ型干擾素的產(chǎn)生，下調(diào)Mex-3B基因的表達(dá)水平則可以抑制TLR3的活性[23-24]。在癌癥研究中，Mex-3B蛋白通過對其他因子的作用參與細(xì)胞免疫，進(jìn)而對腫瘤產(chǎn)生影響[25-28]。

HUANG等[25]研究發(fā)現(xiàn)RNA結(jié)合蛋白Mex-3B下調(diào)人類白細(xì)胞抗原(HLA-A)的表達(dá)是腫瘤細(xì)胞逃避免疫系統(tǒng)攻擊的一種新機制。過表達(dá)Mex-3B基因會降低黑素瘤細(xì)胞對自體腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞(TILs)殺傷的敏感性。對抗PD-1治療的黑色素瘤患者腫瘤樣本的進(jìn)一步分析表明，Mex-3B蛋白的過表達(dá)與對PD-1阻斷的耐藥性有關(guān)。Mex-3B蛋白通過與HLA-A的3′-UTR結(jié)合，破壞HLA-A mRNA的穩(wěn)定性，從而下調(diào)腫瘤細(xì)胞表面HLA-A的表達(dá)，使腫瘤細(xì)胞無法被T細(xì)胞識別和殺死，表明Mex-3B蛋白介導(dǎo)了對腫瘤免疫治療的抵抗[25-26]。Runx3是胃癌中起抑癌作用的重要轉(zhuǎn)錄因子，而Mex-3B蛋白是一種參與HOX轉(zhuǎn)錄反義RNA(HOTAIR)誘導(dǎo)的Runx3降解的E3連接酶，Mex-3B蛋白的表達(dá)使得Runx3表達(dá)下降，從而使得胃癌發(fā)生概率上升，通過沉默Mex-3B蛋白的表達(dá)可減輕Runx3的降解，顯著抑制胃癌細(xì)胞的遷移和侵襲[27]。有關(guān)RNA解旋酶DEAD-BOXRNA解旋酶(DDX5)與Zeste基因抑制子12(SUZ12)在多種腫瘤中高表達(dá)并對腫瘤的發(fā)生發(fā)展起重要作用)的研究發(fā)現(xiàn)，Mex-3B基因過表達(dá)降低了SUZ12的蛋白水平，而DDX5可以拮抗Mex-3B基因?qū)UZ12蛋白水平的影響[28]。

3.3 Mex-3C蛋白與腫瘤

Mex-3C蛋白又稱RKHD2蛋白，在免疫應(yīng)答、RNA分子轉(zhuǎn)移、翻譯抑制和能量平衡等生物學(xué)活動中發(fā)揮著不同作用[29-30]并被鑒定為癌癥中染色體不穩(wěn)定的抑制因子[6]。Mex-3C已被鑒定為癌癥中染色體不穩(wěn)定的抑制因子[6]。CHAO等[31]發(fā)現(xiàn)Mex-3C蛋白在膀胱癌組織和細(xì)胞中高表達(dá)，其表達(dá)與臨床病理特征，尤其是侵襲性表型呈正相關(guān)。膀胱癌細(xì)胞中過表達(dá)Mex-3C蛋白可以促進(jìn)脂滴積累、腫瘤細(xì)胞黏附、侵襲和遷移。進(jìn)一步的機制研究表明，Mex-3C蛋白可通過激活c-Jun氨基末端激酶(JNK)信號通路和上調(diào)JNK下游甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1(SREBP1)、脂肪酸合成酶(FASN)和乙酰輔酶A羧化酶-1(ACC1)的水平來調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝并促進(jìn)腫瘤發(fā)展。Mex-3C的表達(dá)與SERBP1、ACC1、FASN蛋白呈正相關(guān)，3種蛋白在Mex-3C蛋白高表達(dá)的浸潤性BC組織中表達(dá)上調(diào)。此外，有研究證實在篩選和結(jié)腸癌相關(guān)的miR-451a靶點時，通過miR-Trap實驗發(fā)現(xiàn)4個靶mRNA在RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合體(RISC)處富集，鑒定出包括Mex-3C在內(nèi)的4個基因的mRNA上的miR-451a結(jié)合位點。但由于Mex-3C蛋白在患者樣本中的表達(dá)水平較低，以及其miR-Trap試驗和后面qRT-PCR之間的不一致性而未選擇Mex-3C蛋白進(jìn)行后續(xù)研究[32]。

3.4 Mex-3D蛋白與腫瘤

目前有關(guān)Mex-3D的研究相對較少。B淋巴細(xì)胞瘤-2(Bcl-2)基因是細(xì)胞凋亡研究中最受重視的癌基因之一，Bcl-2 mRNA的非翻譯區(qū)包含一個ARE，能與其他基因的mRNA元件相互作用。GESUALDO等[33]的研究表明Mex-3D蛋白能與Bcl-2結(jié)合，破壞含有Bcl-2 ARE序列的嵌合結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在轉(zhuǎn)錄后水平上對Bcl-2基因表達(dá)呈現(xiàn)負(fù)調(diào)控。此外，Mex-3D基因與Fos/Jun之間存在明顯的相互作用，敲低Mex-3D基因會顯著增加Fos和Jun mRNA的表達(dá)水平[34]。

4 展 望

近年來，RNA在生命系統(tǒng)中的重要性備受關(guān)注。作為RNA結(jié)合蛋白中的一員，Mex-3家族蛋白的作用和生物學(xué)功能的研究逐漸深入?？偟膩碇v，Mex-3家族蛋白是機體維持正常生長發(fā)育所需的重要蛋白質(zhì)，參與RNA代謝、胚胎發(fā)育和能量代謝等多種生物學(xué)過程[5]。同時，Mex-3家族蛋白的表達(dá)與臨床上很多腫瘤的發(fā)生和預(yù)后密切相關(guān)。例如：hMex-3A家族在許多腫瘤組織細(xì)胞表達(dá)顯著高于癌旁正常組織，且與腫瘤組織學(xué)分級相關(guān)[10-11]；干擾hMex-3A家族的表達(dá)則顯著抑制了多種腫瘤細(xì)胞的增殖和遷移能力，并調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)因子促進(jìn)細(xì)胞凋亡[12-16]；Mex-3B家族的表達(dá)能影響其他抑癌分子的穩(wěn)定性，敲低Mex-3B家族的表達(dá)水平亦能顯著抑制腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲[25-28]；Mex-3C通過MAPK/JNK端激酶信號通路調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展等[6,31-32]。因此，Mex-3家族蛋白有望成為腫瘤診治新的生物學(xué)標(biāo)志物和潛在的新靶點。當(dāng)然，Mex-3家族蛋白的研究仍有很多問題需要進(jìn)一步研究。首先，目前關(guān)于Mex-3D蛋白在腫瘤等相關(guān)生物學(xué)過程中的作用研究較少，該蛋白是否也能影響RIG-I的穩(wěn)定性，并介導(dǎo)腫瘤的遷移增殖等需要進(jìn)一步探究[33-34]。其次，因腫瘤的發(fā)生和發(fā)展由極其復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)介導(dǎo)，Mex-3家族成員在腫瘤中的詳細(xì)作用機制仍需要大量的研究加以證明。另外，最新研究表明Mex-3B蛋白在炎性反應(yīng)中也發(fā)揮重要作用[35]，Mex-3家族蛋白在其他生物學(xué)過程中的作用及其機制值得進(jìn)一步探索。