Wnt/β-catenin通路成分Axin和TCF4在卵巢癌中
卵巢癌是目前妇科肿瘤中死亡率居首位的恶性肿瘤[1],其中90%为上皮性来源。卵巢癌发病率呈逐年递增趋势,常发生在围绝经期妇女,近年来发病趋于年轻化。卵巢位于盆腔深部,因其早期症状不明显,一般的盆腔检查较难发现,并缺乏有针对性的早期筛查手段,超过70%的患者确诊时已至晚期,出现腹胀,腹部包块等与肿瘤浸润有关的症状和体征,失去了最佳的治疗时机[2]。虽然治疗手段像手术、放疗和化疗持续完善,但5年生存率为30%左右,进而导致其高死亡率。因此,进一步探究卵巢癌的发病病因及机制,寻找早期诊断方法以及治疗策略显得极为重要。Wnt信号通路在胚胎发育过程中起着不可或缺的作用,其畸变与人类多种癌症的发生有关。Wnt信号通路在卵巢细胞的增殖、分化和恶性转化中的作用[3-4]已成为当前人们对卵巢癌研究的关注点。Wnt信号通路中的体轴抑制因子(Axis inhibitor,Axin)和T细胞因子4(T cell factor 4,TCF4)基因表达异常会导致Wnt信号通路异常激活,均与卵巢癌的发生发展有关。本文对Wnt信号通路中Axin和TCF4蛋白的结构、功能及其与卵巢癌关系的最新研究进展综述如下。
一、Wnt信号通路与肿瘤
经典Wnt信号通路也称为Wnt/β-连环蛋白,因Wnt基因编码的蛋白为Wnt蛋白,故命名为Wnt信号通路。Wnt蛋白可与细胞膜的受体相结合,启动细胞内信号传导途径,传导生长刺激信号,激活细胞内信号通路调节靶基因的表达,对细胞的增殖、分化、迁移、极性化和凋亡起到重要作用[5]。经典Wnt信号通路的主要成分包括多种蛋白质如:Wnt分泌蛋白、跨膜受体卷曲蛋白、β-连环蛋白(β-catenin)、糖原激酶3β(GSK-3β)、大肠腺瘤性息肉蛋白(APC)、Axin支架蛋白、T-细胞因子(TCF)和酪蛋白激发酶1等[6]。当Wnt信号分子与细胞膜上特异性受体Frizzled 蛋白结合后,激活Wnt信号通路,抑制APC、GSK-3β、Axin、β-catenin组成的复合物激酶的活性,引起β-catenin在细胞内的累积,降解受阻,从而转移到细胞核内与核转录因子TCF/LEF结合,促进特定靶基因的激活并表达,导致细胞异常增殖和迁移,从而参与肿瘤的发生[7]。
二、Axin和TCF4的结构
Axin又称轴蛋白,Axin是从小鼠突变株中克隆得到的基因[8],其作为Wnt信号转导通路的抑制因子而被人们所认识,而Wnt/β-catenin通路的异常启动与卵巢癌的发生有密切关系[9]。Axin普遍表达于不同的组织,Axin基因[10]定位于人类染色体第16条染色体的长臂上(16q13-3),其编码区由10个外显子组成,编码含862个氨基酸残基的蛋白质。Axin是经典Wnt信号通路的关键组成部分,它含有与Wnt信号途径中许多成员相互结合的功能区域,如:APC的结合区域、酪蛋白激酶(CKI)的结合区域、糖原合成激酶(GSK)-3β的结合区域、β-catenin的结合区域等。在调节Wnt信号中起着双重作用[11]:一方面Axin作为一个具有多结构域的支架蛋白可以形成β-连环蛋白破坏复合体(APC-Axin-GSK-3β),促进β-catenin降解,并对β-catenin进行有效调节,使其在正常细胞内保持一个非常低的浓度,以此抑制Wnt信号转导;另一方面,Axin与LRP5/6相互作用并促进GSK3向质膜募集以促进LRP5/6磷酸化和Wnt信号传导[11]。如果没有Axin的作用,GSK-3β无法对β-catenin发挥磷酸化作用。不仅如此,除了调节GSK-3β对β-catenin的磷酸化作用外,Axin还可调节GSK-3β对其他底物的作用。最近研究[12]表明Axin作为一种架构蛋白,在调节神经元的分化、轴突形成过程中的基因表达和细胞骨架调控中起重要作用。
对TCF4基因结构的研究[13]表明该基因位于染色体10q25.3,有17个外显子。它所编码的蛋白质具有三个主要功能区域:外显子1-3编码TCF4的β-catenin结合结构域,外显子10-12编码TCF4的DNA结合结构域,即高迁移率组分;第17外显子具有羧基端结合蛋白结构域。经典转录物所翻译产生的TCF4蛋白由619个氨基酸组成,包含一些重要的功能区域,而其mRNA差异剪接体[13]所产生蛋白质则具有不同形式的功能区域,使得TCF4因信号刺激的不同可分别表现为转录激活或转录抑制的作用,但具体机制仍需实验进一步证实。TCF4的功能研究发现[13]:调节转录时仅单一的TCF4蛋白是不能发挥起作用的,它需结合许多辅助的蛋白来补充必要的功能域,进而调节靶基因。因而与之相互结合的蛋白很多,包括β-catenin、GSK、C-末端结合蛋白(ctBP)等。
三、Axin、TCF4与肿瘤的发生
Axin是Wnt通路的抑制因子之一,与这条通路的多个分子发生作用,这些分子包括APC、GSK-3β、β-catenin、Dishevelled蛋白(DVL)等,并主要通过调节β-catenin的磷酸化状态来实现它作为Wnt通路抑制因子的角色。在经典的Wnt/β-catenin信号途径中,当无Wnt信号时,胞浆中的β-catenin与胞膜E-钙粘蛋白、APC、Axin等结合而被糖原合成GSK -3β磷酸化,然后进一步被泛素化而被降解。而当Axin基因异常,引起Axin蛋白表达受抑制或者下调,导致β-catenin降解被阻断而在胞浆累积并进入核内,进入核内的β-catenin与TCF家族蛋白结合,增强下游基因如c-myc癌基因(c-myc)、凋亡抑制基因(Survivin)和周期素-D1(cyclin-Dl)等的转录,促进细胞的增殖,抑制细胞的凋亡等。Wnt通路的异常激活,可引起肿瘤细胞无限增殖,新生血管形成,肿瘤发生侵袭和转移[14]。林明政等[15]通过对人胃癌细胞株和人永生化胃黏膜上皮细胞株GES-1的研究,发现胃癌细胞中TCF4的表达明显高于对照组GES-1细胞。胃癌细胞中高表达TCF4,对胃癌细胞的增殖起促进作用,对胃癌细胞的衰老和凋亡起抑制作用。张勇等[16]研究表明在正常肺泡上皮和支气管上皮中,TCF4不表达;在肺癌组织中细胞质内,TCF4为阳性表达,部分病例伴有核阳性表达,在95例肺癌组织标本中,结果显示TCF4的阳性表达率随着临床分期升高而明显增加。
文章来源:《肿瘤》 网址: http://www.zlzzs.cn/qikandaodu/2021/0202/744.html