高尔基磷蛋白3在胶质瘤中的作用及机制

　　高尔基磷蛋白3在胶质瘤中的作用及机制，综合国内外学者对高尔基磷蛋白3在胶质瘤中作用的发现，作为新型致癌基因，高尔基磷蛋白3具有促进胶质瘤细胞增殖、侵袭、转移及控制其凋亡的作用。

　　1高尔基磷蛋白3促进胶质瘤细胞增殖

　　1.1通过蛋白激酶D（proteinkinase D，PKD）2-高尔基磷蛋白3-蛋白激酶B（proteinkinase B，PKB）信号通路

　　PKD家族属于钙调素依赖性蛋白激酶超家族，其中PKD2是较重要的成员之一，在生理功能方面，PKD参与囊泡在高尔基体、细胞质和细胞膜之间的转运过程，调节分泌囊泡的浓度及结构。PKD2在许多类型的癌症中可促进肿瘤发生，但其如何调节癌细胞生长尚未证实。Zhou等用小干扰RNA分别沉默PKD2或高尔基磷蛋白3，发现两者均不同程度地控制了胶质瘤细胞生长，而PKD2或高尔基磷蛋白3过度表达则可促进胶质瘤细胞生长。高尔基磷蛋白3在PKD2沉默的细胞中水平降低，但在PKD2过度表达的细胞中则增加，同时PKD2的沉默或过表达并未影响高尔基磷蛋白3的mRNA表达水平，故认为PKD2可在蛋白水平上对高尔基磷蛋白3的蛋白表达进行调节。同时PKD2和高尔基磷蛋白3的沉默均能下调磷酸化PKB的表达，而两者的过表达又能上调磷酸化PKB的表达，但高尔基磷蛋白3表达的改变仅能调节磷酸化PKB，而对PKD2的表达未产生影响，结果提示PKD2可能位于高尔基磷蛋白3的上游，而PKB位于高尔基磷蛋白3的下游。PKB作为生长因子受体酪氨酸激酶-磷脂酰肌醇3-激酶途径的重要下游效应器，其磷酸化活性的改变将影响细胞的生长和增殖。因此，高尔基磷蛋白3通过调节PKD2-高尔基磷蛋白3-PKB途径促进了肿瘤的生长与增殖。

　　1.2通过调节表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）蛋白糖基化水平

　　Ohtsubo和Marth研究表明，蛋白质糖基化在癌症中具有重要作用，其发生改变是各种癌症的标志。同时，蛋白质糖基化不仅与肿瘤的形成有关，还与免疫识别、细胞生长、黏附及侵袭具有密切关系。EGFR是一种具有酪氨酸蛋白激酶活性的膜表面受体，位于mTOR信号通路上游，其中糖基化对EGFR的结构和功能具有重要意义。糖基化修饰可降低细胞对EGFR的内吞作用，使其与表皮生长因子等配体的结合时间延长，进而放大生物学效应。高尔基磷蛋白3的高表达可以改变EGFR的内吞及循环，并改变其蛋白质糖基化。罗国强在下调高尔基磷蛋白3表达后发现EGFR的糖基化水平下降，细胞中总蛋白的EGFR及EGFR下游PKB蛋白水平均未发生明显差异，但是有功能活性的磷酸化EGFR和PKB蛋白量明显下降，同时细胞增殖也受到控制。因此，高尔基磷蛋白3的下调改变了EGFR蛋白的糖基化，使细胞膜上与其相应配体结合的数量减少，转导的信号减弱，引发的一系列生物学效应亦降低，故高尔基磷蛋白3的高表达能通过上调EGFR蛋白糖基化水平，从而促进细胞增殖。

　　1.3通过控制Rab鸟苷三磷酸（guanosine triphosphate，GTP）结合蛋白酶介导EGFR内吞循环

　　RabGTP结合蛋白酶属于Ras超家族中较大的亚族，是一种属于小G蛋白的单体GTP酶，Rab蛋白与其效应分子共同调节细胞内吞循环通路。其中小GTP酶Rab5是EGFR内吞和降解过程中所需的蛋白质，在EGFR激活后，Rab5从与鸟苷二磷酸结合的非活性形式转化为活性形式，刺激EGFR沿内吞途径进入早期内涵体中，进而在溶酶体介导下使EGFR发生降解。刘关政研究发现，下调高尔基磷蛋白3后免疫荧光检测显示EGFR在核周聚集增多，细胞膜上EGFR明显减少，表明下调高尔基磷蛋白3可促进EGFR的内吞作用，同时在表皮生长因子刺激下，高尔基磷蛋白3的下调促进了Rab5的活化。Rab5可能是位于高尔基磷蛋白3的下游分子。Zhou等发现，将si高尔基磷蛋白3转染到胶质瘤细胞中，EGFR的内吞作用增强，但Rab5的下调能抵消高尔基磷蛋白3下调诱导的EGFR表达水平的降低。因此，高尔基磷蛋白3能通过控制Rab5介导的EGFR内吞作用，放大其信号通路效应，激活下游的磷脂酰肌醇3激酶-PKB-mTOR信号通路，从而促进细胞生长。

　　1.4通过Wnt/胞内β联蛋白（β-catenin）信号通路

　　Wnt基因编码的是一类富含半胱氨酸的分泌型糖蛋白，通过自分泌或旁分泌发挥作用。Wnt信号途径能引起β-catenin积累，β-catenin是一种多功能蛋白质，在细胞连接处其与钙黏素相互作用，参与形成黏合带，而游离的β-catenin可进入细胞核，调节基因表达。Wnt/β-catenin信号在动物发育中发挥重要作用，它调节细胞的形态变化、增殖、转移、黏附及组织塑形，且异常表达可导致肿瘤的形成。张猛发现，下调高尔基磷蛋白3后可降低Wnt2蛋白的表达水平，且Wnt2蛋白的下调可以减少其下游β-catenin的表达，但对高尔基磷蛋白3蛋白表达未产生影响，进而控制胶质瘤细胞的增殖。郭堂军发现，下调高尔基磷蛋白3后可控制β-catenin的入核，对β-catenin的总量并未产生影响，表明高尔基磷蛋白3通过促进β-catenin的入核，从而调节EGFR等基因的表达，进而促进细胞增殖。因此，高尔基磷蛋白3能通过上调Wnt/β-catenin信号通路，促进β-catenin的入核以调节胶质瘤细胞的增殖。

　　2高尔基磷蛋白3促进胶质瘤细胞的入侵和转移。

　　通过高尔基磷蛋白3-mTOR-Y盒结合蛋白1(Y-boxbindingprotein1，YB1)。

　　MTOR是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，通过整合磷脂酰肌醇3-激酶/PKB信号通道来调节细胞的生长、新陈代谢、增殖、凋亡和血管生成，也是胶质母细胞瘤中较常见的信号转式之一。除磷脂酰肌醇3-激酶和PKB外，MTOR上游的关键信号分子还包括高尔基磷蛋白3。YB1是MTOR靶基因之一，具有促进细胞转移和入侵的能力。YB1是DNA/RNA结合家族的成员，具有进化保守的冷休克结构。冷休克结构蛋白在细菌和哺乳动物中得到广泛表达，并参与DNA修复、RNA转录、剪切、翻译和稳定等基因调节过程。上皮间质转化是上皮细胞失去较性、细胞接触骨架完整性的过程，从而转移癌细胞。YB1可以促进癌细胞的上皮间质转化，在肿瘤转移和入侵中发挥关键作用。

　　Zhang等研究发现，高尔基磷蛋白3和YB1的蛋白质水平均提高在人脑胶质瘤组织中，而高尔基磷蛋白3的降低可以控制胶质瘤细胞的转移和入侵。同时，高尔基磷蛋白3的降低导致YB1水平和MTOR活性的降低，这两者都是神经胶质瘤细胞转移和入侵所必需的；相反，高尔基磷蛋白3在表达后增加了YB1水平和MTOR活性。YB1降低或使用MTOR腺苷三磷酸位点控制剂对细胞进行处理，可以控制细胞的转移和入侵，类似于降低高尔基磷蛋白3。因此，高尔基磷蛋白3通过MTOR-YB1促进胶质瘤细胞的转移和入侵，表明3-MTOR-YB1通路可能是胶质瘤治疗的新目标。

　　通过高尔基磷蛋白3-锌指转录因子(Snail)-YB1。

　　肿瘤细胞的入侵和转移通常由基质金属蛋白酶(matrixmetalloproteinase、MMP)2引导，Behin等指出MMP2是Snail的靶基因之一。作为锌指蛋白家族的一员，Snail主要表现在胚胎中胚层、胎盘、心脏、肝脏、骨骼肌等组织中，在卵巢癌、结肠癌、宫颈癌、非小细胞癌等恶性肿瘤中表现异常增加，在上皮间质转化、肿瘤细胞入侵和转移中发挥重要作用。赵伟等人发现，降低高尔基磷蛋白3可以减少Snail蛋白的表达，而降低高尔基磷蛋白3可以促进Snail蛋白的表达。降低Snail后，YB1蛋白水平降低，体外细胞实验和Transwell实验显示细胞入侵和转移能力降低。在表达高尔基磷蛋白3的同时，Snail表示高尔基磷蛋白3可以通过调整Snail和YB1蛋白的表达来影响胶质瘤细胞的入侵和转移。

　　3通过高尔基磷蛋白3-RhoAGTP结合蛋白酶信号。

　　细胞转移和入侵包括多步骤过程，如细胞骨架重组、细胞外基质降解、粘附和去粘附。一般来说，细胞外基质的降解是肿瘤入侵所需的一步，可以由MMP2和MMP14介导，Rho途径也可以参与MMP的调节。Rho家族蛋白是GTP结合蛋白，具有GTP酶活性，因此常被称为RhoGTP结合蛋白酶。它作为真核细胞信号转移通道中重要的分子开关，调节许多细胞过程。研究发现，Rho家族蛋白在各种恶性肿瘤中表现异常，在肿瘤的发生和发展中发挥着重要作用，是在入侵和转移过程中。Rhoa是Rho家族的小GTP酶之一，在星形细胞瘤中表达，与恶性程度呈正相关。Rhoa是几种细胞系中细胞运动和细胞骨架组织动力学的关键蛋白质，包括胶质瘤细胞。

　　Zhou等使用明胶酶谱法发现，降低高尔基磷蛋白3诱导小GTP酶Rhoa和MMP2表达，从而降低神经胶质瘤细胞的转移和入侵能力。这些结果表明，高尔基磷蛋白3通过调节Rhoa的表达来促进神经胶质瘤细胞的入侵和转移，因此进一步研究高尔基磷蛋白3-Rhoa的信号通路可以为胶质瘤的预后或治疗提供新的目标。

　　3高尔基磷蛋白3控制胶质瘤细胞凋亡。

　　N-myc下游调节基因1(N-mycdownstreamregulatene1，NDRG1)是一种分化相关基因，其表达受癌基因N-myc和C-myc控制。NDRG1可作为胰腺癌、腺癌、乳腺癌和神经胶质瘤中的肿瘤控制因子，也参与细胞周期进展、凋亡、分化和囊泡运输。胱天蛋白酶(caspase)蛋白家族广泛存在于细胞质中，经常参与调节细胞的凋亡过程。caspase3是caspase家族中较重要的一员。活化caspase3(cleaved-caspase3)作为凋亡过程中的终末剪切酶，标志着细胞凋亡进入不可逆阶段。

　　李欣研究发现，临床胶质瘤病理样本中等级越高的患者高尔基磷蛋白3的表达量越高，而NDRG1的表达量越低，两者呈负相关。因此，降低高尔基磷蛋白3的表达量可以促进胶质瘤细胞的凋亡，并可以增加NDRG1和cleaved-caspase3的表达量，而NDRG1的下降可以控制胶质瘤细胞的凋亡，降低cleaved-caspase3的表达量，但对高尔基磷蛋白3的表达没有明显影响。高尔基磷蛋白3可以调节NDRG1的表达，进而调节cleaved-caspase3的表达，但NDRG1不能调节高尔基磷蛋白3的表达，说明高尔基磷蛋白3可能位于NDRG1的上游，两者在胶质瘤的生长中起着相反的作用。因此，高尔基磷蛋白3的表达下降可以通过提高NDRG1，引起cleaved-caspaspas表达，从而促进胶质瘤细胞的凋亡。