皮层肌动蛋白在肿瘤进展中作用的研究进展

皮层肌动蛋白在肿瘤进展中作用的研究进展（作者:___________单位: ___________邮编: ___________）【摘要】皮层肌动蛋白(cortactin)与多种复杂的细胞进程有关，包括细胞运动性、侵袭性、突触发生、吞噬作用以及肿瘤发生和转移灶的形成。

cortactin的过度表达可能以多种途径在侵袭性肿瘤表现型的发展过程起作用，包括增强肌动蛋白聚合作用、下调表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)、调节podosome和invadopodia的形成以及与细胞周期蛋白D1(cyclin D1)和CD44等分子之间相互作用。

cortactin作为与癌细胞运动性和侵袭性密切相关的标志物可能成为预测肿瘤患者预后的重要指标。

对cortactin的深入研究将为肿瘤的诊断和治疗提供靶向基因。

【关键词】肌动蛋白类·细胞运动·肿瘤转移·肿瘤浸润Thomas Parson实验室于1993年发现皮层肌动蛋白(cortactin)，它是一种微丝肌动蛋白结合蛋白，还是致癌性酪氨酸激酶v-Src的主要底物[1]。

cortactin在细胞骨架重塑过程中发挥重要作用，影响细胞的运动性、侵袭性、突触发生、吞噬以及肿瘤发生和转移灶形成，同时还是连接细胞骨架重建信号通路的关键部分。

1 cortactin分子结构特点及编码基因cortactin分子结构中包括一个N末端酸性区域，该区域可与Arp2/3复合物结合并使之激活[2]。

在cortactin的C末端还包括拥有3个c-Src酪氨酸磷酸化作用位点的富脯氨酸区域和1个SH3结构域，C末端用以调节与多种细胞功能相关的不同蛋白质间的相互作用[1]。

cortactin由单一基因(EMS1)编码，但是在SDS聚丙烯酰氨凝胶电泳中却可以显示2个分离的电泳带，分别位于80kDa和85kDa处。

它们的差异可能代表两种剪接，也可能因翻译后修饰引起，其中85kDa 亚型的出现可能与肿瘤形成有关[3]。

人类cortactin基因CTTN(以前称为EMS1)就位于11q13[4]。

在头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)内和肝细胞癌中均发现该基因的扩增导致了cortactin的过度表达[4-5]。

CTTN扩增和过度表达与HNSCC患者的不良预后直接相关[6]。

用11q13扩增不足的细胞进行重组细胞基因过度表达的研究也间接支持这一观点[7]。

2 cortactin的磷酸化Wu等[1]最初确定cortactin在v-Src转化细胞内的酪氨酸磷酸化作用。

Src使cortactin在3个酪氨酸残基(Y421、Y466、Y482)上发生磷酸化[8]。

cortactin通过其N末端酸性结构域与Arp2/3复合物结合，并且通过其重复区域与微丝肌动蛋白结合，从而直接激活Arp2/3复合物肌动蛋白核化作用活性[9]。

cortactin利用其SH3结构域与发动蛋白2(Dynamin 2)或WIP(WASP-interactin Protein)的结合进一步增强了核化作用活性以及层形足板的突出[10]。

cortactin的SH3结构域还能结合并激活neuronal(N)-WASp，依次促进Arp2/3肌动蛋白核化作用和细胞迁移[11]。

另外，通过Src和其他致癌性酪氨酸激酶使3个特异性酪氨酸残基磷酸化而使cortactin 得以调节细胞运动[7]。

最近有研究证明，磷酸化的cortactin与N-WASp和WIP结合激活Arp2/3复合物，在这一系统中Nck起到重要作用[12]。

目前已发现的磷酸化作用反映出cortactin在细胞中参与了多种复杂的生理过程。

有研究结果表明在裸鼠体内乳腺癌细胞cortactin过度表达组与对照组比较转移灶形成率显著升高。

将过度表达的cortactin磷酸化突变体注入小鼠体内所诱导的溶骨性转移灶显著增多。

同时还发现cortactin酪氨酸残基的磷酸化作用与其在裸鼠体内诱导的转移灶形成的潜能相关[13]。

Huang等[14]发现在K-1735鼠黑色素瘤细胞株内，Src激酶家族中的Fyn酪氨酸激酶被选择性激活。

并且只有在高转移潜能细胞内才能发现被激活的Fyn与cortactin形成稳定的复合物，这种复合物在细胞膜共同积聚。

cortactin的磷酸化水平与细胞迁移能力之间存在正相关。

3 cortactin与podosome和invadopodia细胞膜的突出启动细胞迁移，细胞迁移在肿瘤侵袭和转移中起关键作用。

突出膜结构称为层形足板，常与动态的膜皱褶形成相关。

侵袭性肿瘤细胞和另外几种类型的细胞为了侵入组织界面，产生专化的高度动态的黏附结构，促进基质降解。

这些结构称为podosome和invadopodia。

两个概念之间的区别还未明确，在文献中可以互换使用。

podosome首先在单核细胞衍生细胞中被描述，如破骨细胞。

Tehrani等[15]研究表明正常情况下巨噬细胞的podosome功能需要cortactin的酪氨酸磷酸化，例如骨的再吸收。

cortactin存在于Src 转化细胞以及明显含有podosome的细胞内。

因此常在podosome内发现cortactin。

WASP(Wiskott-Aldrich syndrome protein)家族蛋白是podosome形成所需的重要分子。

形成细胞突出需要WASP家族蛋白诱导快速肌动蛋白聚合[16]。

由于cortactin与WIP在podosome内同时出现，并且它们在细胞的共同表达刺激膜突出的形成，因此cortactin与WIP之间相互作用可能影响podosome的形成[10]。

在多种癌症中发现cortactin在invadopodia内富集，这是一种从细胞表面突出的膜相结构，所形成的突出可以调节细胞外基质降解。

Bowden等[17]尝试在乳腺癌细胞的invadopodia内显微注射抗cortactin多克隆抗体，细胞外基质降解可被阻断。

有研究提示基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)的表达与原发性肝细胞癌的侵袭和转移行为密切相关[18]。

许朱定等[19]应用反义核酸cortactin片段也能抑制肝癌细胞的穿膜游走能力，使侵袭力减弱。

Marx等[20]研究发现invadopodia通过MMP显示局部蛋白水解酶活性。

而Bowden 等[21]近期又证实乳腺癌细胞的invadopodia内cortactin酪氨酸磷酸化水平与invadopodia的蛋白水解酶活性成正比。

一系列结论显示cortactin与MMP的相互作用直接影响肿瘤细胞invadopodia降解细胞外基质的功能。

另有研究提出MMP降解产物的活性可能促进新的invadopodia形成，cortactin在invadopodia中还有调节MMP分泌的作用[22]。

这是一种把动态肌动蛋白组装机制与促分泌机制联系在一起的新机制，能够促进细胞外基质降解和增强细胞侵袭力。

invadopodia的形成依赖Src对cortactin的磷酸化作用，并且在细胞移动中，cortactin在依赖invadopodia的细胞外基质降解和层形足板的形成中也具有重要作用[23]。

cortactin还能调节N-WASp 和Arp2/3的活性，这两种分子的活性为invadopodia的形成与伸展所需要 [24]。

4 cortactin与表皮生长因子受体下调生长因子启动的信号途径对细胞增殖具有重要作用。

在一组对HNSCC的研究中发现cortactin的过度表达可抑制配体诱导的表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor, EGFR)下调。

而且该研究还显示cortactin过度表达削弱c-Cb1酪氨酸磷酸化作用及c-Cb1与EGFR的结合，同时还检测出EGFR泛素化减弱。

同样，在HNSCC 细胞内使用siRNA可以使cortactin水平下降，并且加速EGFR的降解[25]。

c-Cb1是泛素连接酶Cb1家族成员，该家族在受体酪氨酸激酶下调方面具有重要作用。

有研究表明c-Cb1的过度表达增加了EGFR 的陷入率[26]。

虽然以上现象显示cortactin与EGFR下调有密切的关系，但是目前对cortactin干扰EGFR下调的确切机制还不明确。

一种可能是cortactin过度表达削弱了Src酪氨酸激酶，从而减弱c-Cd1磷酸化作用，随后影响EGFR的泛素化。

另一种可能是cortactin 过度表达激活Cdc42而使c-Cb1与受体结合减少[25]。

最近在针对HNSCC的研究中，分别对cortactin和EGFR表达进行评估，研究发现176例肿瘤组织中有44%呈现cortactin过度表达，这一结果与肿瘤远处淋巴结转移、组织学分级恶性程度增高、局部复发率增加、无瘤生存期缩短以及5年总生存率下降相关，并且该结果不依赖于EGFR 的状态。

同时，cortactin表达状态仍然是局部复发率、无瘤生存率和总生存率的独立的预后因素。

该研究还确定了HNSCC的一个亚组分型，以cortactin过度表达并呈现低EGFR水平和低生存率为特征，该亚组的生存率与cortactin和EGFR均过度表达的肿瘤患者的生存率相同[27]。

这些发现提示cortctin是肿瘤预后的重要指标。

对HNSCC细胞株cortactin调节的研究发现，cortactin过度表达在锚定依赖性和锚定非依赖性条件下均增强血清和EGF激活的细胞增殖，并且提高了对失巢凋亡的抵抗力。

这一发现极大丰富了cortactin在肿瘤进展中所起的作用。

另外，该研究还证明cortactin 过度表达单独或与细胞周期蛋白D1上调共同促进癌细胞对EGFR激酶抑制剂gefitinib的抵抗力[28]。

这些发现提示cortactin在肿瘤进展中具有多重作用。

5 cortactin与CD44Hill等[29]对透明质烷受体CD44促进乳腺癌细胞对骨髓上皮组织侵袭和黏附的研究表明，cortactin是CD44信号通路转录的靶点，而且在乳腺癌细胞株内siRNA介导的cortactin沉默削弱了由CD44促进的乳腺癌细胞对骨髓内皮细胞的侵袭和黏附。

脱氧土霉素(doxycycline，DOX)调节的CD44乳腺癌异种移植物模型已经建立。

在该模型的活体实验中，诱导CD44不影响原发肿瘤的生长率和局部侵袭，但在11只小鼠中却有8只发生肝脏继发性肿瘤，并且转移癌呈现CD44高表达[30]。

由该结果推测，在CD44高表达的情况下cortactin只发挥促进肿瘤细胞远处转移作用，而对局部侵袭无促进作用。

cortactin与CD44相互作用的确切机制还有待于进一步研究。