PKC的酶学特征及在结肠癌中的研究进展

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齐齐哈尔医学院学报2010年第31卷第8期

1267・
・综述・讲座・ PKC的酶学特征及在结肠癌中的研究进展
范桂莲 王玉国 何 苗
PKC的酶学特征 PKC的超家族成员 根据不同亚单位在结构和功能上
蛋白激酶C(PKC)是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的家族成
1 1.1
员,对细胞的生长、分化:凋亡等信号转导均起重要作用。因而
J01anda H.LioneI G,Erik
tion B,et aI.Protein
PKC与结肠癌细胞的分化
Rickardl等H1在人类结肠
上皮细胞的体外研究还发现PKC的激活可以增加丁酸盐诱
导的细胞分化和更新。丁酸盐是一个潜在的分化因素,在结 肠癌细胞中,它能促进许多细胞分化标记物的表达,包括碱性
c activa—
upregulation interceIlular adhesion of Catenin—negetive
colon
cancer
human
Байду номын сангаасcell
va
riants
via
induction
116
of
desmosomes
[J].Cell Biol,1997,137(5)11 103—1
PKC的结构及调节
对PKc各亚单位分子的结构分
析表明,PKC分子中有4个相对保守的区域,从氨基端到羧
基端分别命名为C1一C4结构域。C1是DAG的结合位点,
C2是ca”的结合位点,C1和C2合称PKc的调节区。C3有 一个ATP结合基序,为PKC提供能量和磷酸基团,c4是底 物结合区,C3和C4合称为PKC的催化区。
收稿日期2010一02~22
万方数据
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临床应用方面受到很大局限。

能。因此,整合素间的相互作用和它们特定的配体对PKC介
导的转移是必不可少的。同时,也检测到PKC能激活MAP
(mitogen—activated
PKC在结肠中的研究进展
2.1
PKC与结肠癌细胞的粘附作用
细胞粘附对于各种调
含有大量PKC/口1整合素的小囊结构的聚集,这种现象是正 常暂时的再循环间隔。若去除PKC的抑制,含有PKC/81整 合素的小囊结构则分离。
2.4
节和生长过程是非常重要的。在恶性肿瘤中,细胞间粘附的
抑制作为转移的第一步是必不可少的。Hengel等:一23分析了
型在不同类型的肿瘤中有不同的表达。近年来的研究发现, PKc各亚型在正常结肠粘膜上皮细胞的生长调控和结肠癌
位;aPKC包括≮、x亚单位。这些亚单位在不同组织中的分布 不同,详见表1。最近又发现了与PKC相关的一些激酶
(PRK),如PRKl、PRK2,也属于PKC家族。
变中都起着较为重要的作用。
衷1
PKC亚单位在哺乳动物体内的分布
Jarn∞MM.Kathleen VL.Nicole
G,et
aL
Incrc”ed
t曲t
juncti0Il
pe咖忸bility
tion柚d Ne、Il,Y0rk
can
r皓ult
f姗pmtein
l【iI诅鸵C activation/tra璐lo∞一
event
act as a
tuflm pronlotional
[7]Baron PL,Koretz MJ,carchman RA・et a1.1nduction of the
expression
of differentiation—related
antigens
on
human colon
carcinoma cells by stimulating Surg,1990,125:344—350
hIbition and differentiation Differ,1993,4:495—501
in
induces
growth
in—
HT一29
cells[J].Cell
Growth
胞株HT29一D4中在粘附、播散和转移等方面所起的作用。
实验发现,给予PMA后能增加细胞播散的速率,并且能诱导 这些细胞朝着纯化的基质蛋白移动。PMA诱导的效应是
esters、TPA、brostatins、AA、cal—
phostinc等;抑制剂包括非特异性抑制剂staursporine、H7、
GFl09203等和特异性抑制剂(抑制cPKCs)G06976、
ly333531。而针对于某一种同工酶的抑制剂,尚未见报道。 由于缺乏特异的PKC同工酶抑制剂,同工酶功能的研究及在
DG,二酰甘油(diacylglycer01);PS,磷脂酰丝氨酸(phos— phatidilserine);FFA。顺式不饱和脂肪酸(cis unsaturated fatty acid);LysoPC。溶血磷脂胆碱(1ysophatidylcholine)。
1.2
用。PKC是促癌剂PMA(phorbol,12一myristate—13一ace— tate,即佛波醇一12一豆蔻酰一13一乙酸)细胞内受体,PKC
整合素依赖细胞的活动力。PKC的表达可以上调细胞表面 的B1整合素,而PKC的激活可以诱导其通过胞饮作用实现
内吞。胞饮作用的阻断能使PKC增加的转移应答受到抑制。 Ivaska等[12]也发现PKC的抑制能降低细胞的活力,并导致
现,PKC广泛存在于结肠上皮细胞和结肠肿瘤细胞中.对其
生长调控起着必不可少的作用。
的过度表达导致细胞生长紊乱,并且触发肿瘤的形成。PKC
的激活被认为是ca”和磷脂依赖性的,尤其是磷脂酰丝氨酸 (PS)及其应激状态的各种产物(如DAG)在PKC的激活及其 发挥生理机能中有着至关重要的作用。异常持续的PKC激 活,可导致细胞功能失调。为保持细胞间功能的协调,机体常 通过内源性机制使PKc的活性下调,PKC被激活后活性下 调的现象称为“PKC的限制性调节”。PKC的活性下调还有 激酶专一性和亚型专一性。夏保云等[1 3发现PMA对人7721 肝癌细胞只引起PKC而不引起PKA和TPK(酪氨酸蛋白激 酶)的下词,PKC的非特异性抑制剂槲皮素和特异性抑制剂 D一鞘氨醇能大部分取消PMA对PKC的下调,用HL一60 细胞能证明PMA只对含量丰富的PKCa和PKCBⅡ亚型而 不对含量很少的PKCB I亚型发生下调,说明PMA对蛋白激 酶的下调有激酶和亚型专一性。
in
epithelial∞noers[J].
活性的影响,它说明丁酸盐不是被PKC信号通路直接调节
的。这与其他细胞株中得到的结果是一致的,包括恶性T淋 巴母细胞株MOLT一3[6]和结直肠癌细胞株Sw一48口3和Ca—
co一2[“。 2.3
Acad啪y of
ScieI艄,2000。915:231—236
PY,et
[4]
Kurt LR,Peter RG.Graeme
a1.Activation of
protein
kinase C augument butyrate—induced differentiation and tum—
over
in
human colonic epjthelial ceIls
in
磷酸酶和癌胚抗原,5]。近来的研究还发现丁酸盐在生理浓度 可以促进各种细胞的凋亡。Rickardl等的实验结果表明, PKC在调节丁酸盐的各种生理功能中起着重要的作用,包括 分化和细胞更新。PKc的激活,能明显提高细胞对丁酸盐的 敏感性。但是,激酶的抑制,并不能改变丁酸盐对碱性磷酸酶 [3]
kinase
在外界刺激作用下,PKC移位(translocation)到细胞膜而被
激活。短暂的PKc激活,在信号传导通路中所致的短期事件 (如离子内流,分泌等)方面似乎起着重要作用;持续的PKC 激活,可能在细胞增殖,分化及肿瘤发生等方面起着重要的作
作者单位:黑龙江省大庆油田总医院病理科 邮
编163001
PKC的调节剂可分为作用于催化区和调节区两类。其 中激活剂包括phorbol
有丝分裂的信号通路。近两年也有人报道,PKC定位在细胞 基侧,可以抑制上皮细胞的分泌功能;若定位在顶侧,则可以 降低细胞的屏障功能,同时也表明这两种功能被不同的PKC
异构酶所调节i-“]。 此外,临床组织标本研究中也发现,在正常粘膜、癌周及 癌组织这一连续过程中,PKC的活性是逐渐降低的,且以细 胞膜下降为主[1“。还有报道称,PKC的表达仅与肿瘤组织分
的存在是必需的。但Mullina等_1研究却发现,在LLC—PKI
上皮细胞中,PKC的激活或移位可以增加紧密连接的通透
性,这种通透性的增加可以使盐、糖和大分子通过,它并作为
上皮肿瘤的一个独一无二的促进因素。
2.2
特异的抗癌药物将具有重大的理论及实践意义。
参 [1] 考 文 献 夏保云,李忠,张帆,等.佛波酯引起蛋白激酶c下降调节的专一 性[J].中国生物化学与分子生物学报,1998,14(2):218—221 [2]
阻断能引起细胞转移的丧失。所以,PKC引起的整合素的联
合以及MAP激酶途径的激活对于促进HT29一D4细胞的转 移是必需的。这与Klemke等[10]的报道一致。Tony等[“]研
究也发现,PKc能通过整合素交通的关联和控制来调节8l
殖、分化和转移中也起着关键的调节作用。近年的研究表明,
在多种人类肿瘤中均可见到PKC活性表达异常。我们也发
蛋白激酶C(PKC)作为机体细胞信号传导通路的中心产 物,存在于多种组织中,通过催化多种生理活性蛋白,PKC广
泛参与一系列与细胞生命活动相关的过程。它不仅在正常细 胞的增殖、分化、凋亡、基因表达、膜转运和信号传导等过程中 起着重要的调节作用,而且,在细胞癌变以及肿瘤细胞的增
protein)激酶途径,并且,此激酶途径的
在肿瘤的发生、发展及转移的过程中具有重要的意义。迄今
的特点,可将PKC分为经典PKc(conventional PKc,cPKC), 新型PKC(novel PKC,nPKC)和非典型(atypical PKC,aPKC) 三组。cPKC包括n、p I、pⅡ、7亚单位;nPKC8、e、1】、8亚单
为止,在哺乳动物体内已经发现12种以上PKC亚型,而各亚
另外,除PRKs外,所有PKC亚单位的氨摹端c1区均存
在一个假底物位点,其与真底物位点的差别在于磷酸化位点 的丙氨酸取代了丝氨酸/苏氨酸残基,因而不能被磷酸化,从
而封闭酶的活化中心,这种假底物位点的自我抑制作用是多 种蛋白激酶所共有的自身活性调节机制之一。由于假性底物
的存在,静息状态下PKC均以无活性的形式存在于胞浆中,
导并无相关性,但应用抗E一钙粘蛋白抗体却可抑制TPA的
效应。这表明正常链蛋白的表达对建立上皮细胞问的紧密连 接并非必需的,同时也表明通过激活PKc信号通路可以上调 桥粒连接和紧密连接,而对于基本的细胞连接E一钙粘蛋白
化程度有统计学相关性,而与其他临床因素无相关性[1“。
总之,PKC在正常细胞及肿瘤发生发展过程中所起到的 作用,还有许多问题尚待深入研究,揭示它们之间的内在联系 对于研究细胞的生长调控和肿瘤的发生发展机制,开发新的
PKC激活剂TPA在侵袭性的缺乏链蛋白的人类结肠癌细胞 株中的作用。这些细胞表现一种孤立圆形的形态,这种形态
PKC的其他作用
除了具有上述功能外,Angela等[13]
报道,PKC还参与人类结肠癌细胞株Sw一480的一个新的
是和增加的侵袭性相关的。它们在被转染了一个表达链蛋白
的质粒,同时给予TPA治疗后获得了更加正常的表型。视频 记录显示给予TPA治疗后30 min内,这些细胞就开始建立 复杂的细胞间联系,有趣的是,这种TPA效应与链蛋白的诱
[6]
Nagasawa in
K,Mak
malignant
Tw.Phorbol

esters
induce
diffefentiation
sci
human
lymphoblasts[J].Proc NatI Acad
968
USA,1980.77:2 964—2
PKC激活的结果,这是通过使用无活性的异构体4口一PMA 和PKCs抑制剂得到的结果。在PMA诱导的细胞转移中, 整合素的参与可以通过两种方法检测到,一是膜上衬有多 聚一L一赖氨酸的细胞的转移的丧失,另一是阻断抗体的功
vitro[J].carcinogene—
PKC与结肠癌细胞的转移
Rigot等¨1研究发现整合
sis,1999,20(6):977—984
素(integ“n)的联合与PKC的激活对于结肠癌细胞的转移是 必不可少的。他们检测了PKC的激活荆PMA在结肠癌细
[5]Barnard JA,warwick G.Butyrate rap|dly
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