Notch信號通路與胰腺癌相關性研究進展

張寶明 黃鶴光 謝捷明 王叢菲 殷強

Notch信號通路與胰腺癌相關性研究進展

張寶明 黃鶴光 謝捷明 王叢菲 殷強

胰腺癌(pancreatic cancer，PC)是一種惡性程度極高的消化道腫瘤。在美國，2010年新診斷胰腺癌患者43 140例，死亡36 800例[1]。胰腺癌明確診斷時多屬晚期，手術切除率低，并且對化療藥物不敏感，5年總生存率<5%，40年來總生存率無明顯變化[2]。一項對24例胰腺導管腺癌(PDAC)組織的全基因組分析結果顯示，12條細胞信號通路與胰腺癌的發生密切相關，包括Wnt/Notch、Hedgehog、TGF-β及K-ras等信號通路[3]。本文就Notch信號通路與胰腺癌的相關性研究做一綜述。

一、Notch信號通路的組成

1．Notch受體：1917年Morgan首先在果蠅體內發現Notch受體基因。Notch受體蛋白的同源分子普遍存在于從果蠅到哺乳動物的眾多生物體內，且具有高度保守性。哺乳動物Notch受體基因有4類，分別定位于染色體9q34、1p13-p11、19p13.2-p13.1和6p21.3，編碼4種Notch受體，分別為Notch-1、Notch-2、Notch-3及Notch-4。Notch受體蛋白是一分子質量約為300 000的Ⅰ型跨膜蛋白，以異二聚體的形式表達于細胞膜上，包括胞外區、跨膜區和胞內區3部分。Notch受體胞外區結構包括29～36個表皮生長因子(EGF)樣重復序列及3個富含半胱氨酸的Lin/Notch重復序列(Lin/Notch repeats，LNR)，其主要功能是參與配體 DSL的結合并激活Notch。在LNR與跨膜結構域之間保守的半胱氨酸可能參與受體異二聚體化時的二硫鍵結合。Notch受體胞內區(Notch intracellular domain，NICD)包括：(1)重組信號結合蛋白-Jκ結合分子區域(RBP-Jκassociated-molecule region，RAM)，是與C啟動子結合因子-1(CBF-1)/RBP-Jκ的主要結合部位；(2)6個錨蛋白重復序列(ANK，也稱cdcl0/ANK)，是Dehex、Master-mind like(MAML)等蛋白的結合部位，這些蛋白對Notch信號通路有調節作用；(3)1個PEST序列(praline-glutamateserine-threonine-rich，P)，與Notch受體蛋白的降解有關；(4)2個核定位信號區(NLS)及1個轉錄激活區(TAD)。Notch-1是當前研究最多的Notch受體，但Notch受體與不同配體結合所產生的不同的生物學功能仍未闡明[4]。

2．Notch配體：Notch配體也是Ⅰ型跨膜蛋白，表達在相鄰的細胞膜上。果蠅的Notch配體是Delta和Serrate,線蟲的Notch配體是Lag-2，故Notch配體又被稱為DSL蛋白。在哺乳動物中Notch配體共有5種，分別為Delta-like-1、3、4和Jagged1、2。與Delta同源性高的被稱作Delta或Delta-like(Dll)，與Serrate同源性高的被稱作Jagged。Notch配體的胞外區也含有1個N端DSL區，連有EGF樣重復序列。DSL結構域在Notch配體家族中高度保守，是結合并激活Notch受體所必需的。Serrate和Jagged胞外區靠近細胞膜的部位有一個保守的富含半胱氨酸的結構域(CR)，Delta中則沒有這個結構域。Notch配體的胞內區較短，功能不明。Notch配體可與多個Notch受體特異性結合，發揮不同的生物學作用，介導不同的生物過程[4]。

3．參與Notch信號通路的其他重要信號分子：(1)ADAMs。它是一單鏈蛇毒多肽，屬金屬蛋白酶家族，其序列與蛇毒樣細胞溶解酶家族相似。ADAMs分為含有糖蛋白G結構域的分泌型ADAM(ADAMTS)和固定于細胞膜的ADAM兩群。ADAMs在腫瘤組織中表達，參與腫瘤的形成[5]。(2)γ-分泌酶復合體。它是由presenilin 1、nicastrin(NCT)、Aph-1和Pen-2組成的大分子復合物。4種分子通過分子間及分子內精確的相互作用產生活性的γ-分泌酶(γ-secretase)復合體，如果某一分子缺失，則可導致γ-分泌酶復合體發育不完全[6]。(3)CSL蛋白。它是一種DNA結合蛋白，是Notch信號通路的重要調節分子。在哺乳動物中稱RBP-Jκ和CBF-1，在果蠅中稱Su，在線蟲中稱Lag-1。CSL是CBF-1、Su及Lag-1的首字母縮寫。CSL作為Notch信號通路的初級效應分子，通過與Notch的活性形式NICD形成NICD復合物，再與細胞核內特定的DNA序列結合，從而激活轉錄過程[7]。

二、Notch信號的轉導

Notch受體前體蛋白在內質網合成后轉運至高爾基體中，被furin樣轉化酶(fufin-like convertase)在S 1位點裂解生成胞外區和跨膜片段，轉運到細胞膜形成異二聚體。當鄰近細胞表面的Notch配體與受體胞外區結合，ADAM家族蛋白酶中的腫瘤壞死因子-α轉化酶(tumor necrosis factor-αconverting enzyme，TACE)在S 2位點剪切Notch受體蛋白釋放胞外段，隨后由γ-分泌酶復合體在S 3位點酶切，形成活性形式的NICD。NICD進入細胞核后，其RAM區與CBF-1及MAML蛋白結合形成轉錄復合物，并募集轉錄共激活因子(co-activato，CoA)，激活下游靶基因的轉錄[8]。NICD下游多為堿性螺旋-環-螺旋類轉錄因子(basic helix-loop helix，bHLH)，如果蠅中的E/spl、哺乳動物中的Hes和HERP(hes-related repressor protein)等。除經典的CBF-1/RBP-Jκ依賴性途徑外，還有非CBF-1/RBP-Jκ依賴性轉導途徑。目前，非CBF-1/RBP-Jκ依賴性Notch信號轉導途徑的分子并不多，仍待進一步研究。

三、Notch信號通路與胰腺癌的相關研究

胰腺上皮內瘤變(PanIN)被公認為是PDAC的癌前病變[9-11]。研究表明[12-13]，在正常胰腺組織中，Notch受體(Notch-1和Notch-2)、Notch配體(Jagged-1、Jagged-2和Dll-4)及Notch靶基因(Hes-1、Hes-4、Hey-1和HeyL)低表達或無表達，而在組織轉化的胰腺導管上皮、PanIN及人胰腺癌組織中均見高表達，說明Notch信號通路的激活促進胰腺癌的發生、發展。動物實驗研究支持[14-17]腺泡細胞和(或)中心腺泡細胞在K-ras致瘤作用下，向導管轉化(acinar-to-ductal metaplasis，ADM)，ADM可能是PanIN和PDAC發生的關鍵步驟。不同的Notch受體在胰腺癌的發生、發展中發揮不同的作用[18]。Mazur等[18]研究顯示，Notch-1在胰腺腺泡中高表達，而Notch-2在胰腺導管細胞、中心腺泡細胞及PanIN中高表達； 在轉致癌基因K-rasG12D小鼠模型中敲除Notch-2，小鼠模型PanIN發展停滯，總生存期延長，說明Notch-2在PanIN和PDAC的發展中起重要作用。Notch-3在胰腺癌細胞的胞質(74%)和胞核(44%)中過表達[19]。細胞核Notch-3過表達僅見于不可切除的胰腺腫瘤，且與胰腺癌患者較差的總生存期有關[20]。Notch-1首先被鑒定為致癌基因。最近研究表明，它也可發揮腫瘤抑制基因的功能[21]。Hanlon等[22]研究表明，Notch-1缺失增加了K-rasG12D致癌基因小鼠的胰腺癌的發生、發展概率。目前，對于從ADM發展為PanIN，最終進展為侵襲性胰腺癌，是由信號通路還是基因突變或多種機制聯合作用尚無統一意見[23]。使用轉化生長因子α(TGFα)激活原代培養的腺泡細胞Notch信號通路，使Hes 1蛋白在組織轉化導管上皮及PanIN中過表達，促進腺泡細胞的分化，表明Notch信號通路的持續激活可能發生在胰腺癌的早期階段[24]。Sawey等[25]證實，基質金屬蛋白酶-7(MMP-7)通過激活Notch信號通路調控胰腺腺泡的轉移分化。通過siRNA下調Notch-1的表達，可降低NF-κB DNA的連結活性，下調VEGF和MMP-9在胰腺癌細胞中的表達，降低了胰腺癌細胞的侵襲、轉移能力[26]?？梢奛otch信號通路在胰腺癌的發生、發展及侵襲、轉移過程中不是孤立的，而是與其他信號通路相互交聯、相互調節而發揮作用的。但對Notch信號通路與胰腺癌發生、發展及侵襲的關系仍有許多問題需要進一步解釋，如Notch信號通路下游信號轉導及調節途徑；在胰腺癌發生、發展過程中的分子及細胞水平的作用機制；與哪些信號通路及信號分子交聯，如何發揮作用；該通路中哪個信號分子為明確的治療靶點；γ-分泌酶抑制劑(GSIs、DAPT、Ⅲ-31-C等)是否為Notch信號通路最有效的抑制手段等?？傊?，Notch信號通路有望成為研究胰腺癌發生、發展機制的新途徑、新靶點。

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10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2012.01.024

福建醫科大學重大科研項目(09ZD012)；福建省自然科學基金(C0510012)

350001 福建福州，福建醫科大學附屬協和醫院普外科(張寶明、黃鶴光、王叢菲、殷強)；福建醫科大學藥學院藥理學系(謝捷明)

黃鶴光，Email：hhuang2@yahoo.com.cn

2011-04-17)

(本文編輯：呂芳萍)