β1,6分支型N-糖鏈是一類由N-乙酰氨基葡萄糖轉移酶-Ⅴ催化生成的糖蛋白,位于細胞表面,其生物活性的變化與細胞的生物行為直接相關,參與細胞增殖,增強腫瘤細胞侵襲、轉移能力。因此,對N-乙酰氨基葡萄糖轉移酶-Ⅴ的生物功能的全面了解有助于對腫瘤發病機制的進一步把握,從而為惡性腫瘤的治療提供指導。
引用本文: 楊娟, 陳杰. N-乙酰氨基葡萄糖轉移酶-Ⅴ與惡性腫瘤增殖和侵襲轉移的關系. 華西醫學, 2014, 29(9): 1779-1782. doi: 10.7507/1002-0179.20140542 復制
眾所周知,惡性腫瘤細胞表面復合糖蛋白結構的改變與其生物行為高度相關。這些糖蛋白結構改變的機制尚未完全清楚,但在多數腫瘤組織中,糖基轉移酶活性發生改變。Dennis等[1]首次提出N-乙酰氨基葡萄糖轉移酶-Ⅴ(GnT-Ⅴ)參與腫瘤的轉移。隨后,發現GnT-Ⅴ還參與調控細胞的增殖和惡性轉化[2],GnT-Ⅴ便逐步成為研究熱點。因此,本文將對GnT-Ⅴ的生物功能作一綜述,旨在為腫瘤的增殖、浸潤和轉移等機制的進一步研究提供方向,并為惡性腫瘤的診斷和治療提供指導。
1 GnT-Ⅴ的分子簡介
糖蛋白根據寡糖鏈與多肽連接形式分為2類:絲氨酸或蘇氨酸連接型、天冬酰胺連接型,后者簡稱N-型糖鏈。GnT-Ⅴ是參與N-型糖鏈合成的限速酶,主要分布在高爾基體內。目前已發現了6種亞型(Ⅰ-Ⅵ),其中相對分子質量最大的是GnT-Ⅴ。
人GnT-Ⅴ由MGAT5基因編碼,位于染色體2q21上,含有17個外顯子,共155 kb [3]。5’非編碼區有一系列轉錄因子結合位點共識序列,分別與Ets家族 [4]、Src [5]和ErbB2 [6]等轉錄因子特異性結合,通過基因水平的調控直接參與酶活性的表達。位于基因-728位點的Ets-1功能結合區是最重要的轉錄調控位點之一,Ets-1與結合區的特異性識別激活酪氨酸激酶途徑發揮GnT-Ⅴ酶活[7]。
GnT-Ⅴ蛋白由740個氨基酸組成:多肽段S213-S740是酶活性的主要部分,即催化區,位于高爾基體內側;莖區、跨膜區、胞質尾區分別由183、17、12個氨基酸組成。作為Ⅱ型膜蛋白,為避免蛋白酶水解,GnT-Ⅴ蛋白莖區第45~184位氨基酸殘基參與同類分子之間的成簇反應,并形成蛋白質寡聚體。加之分子之間的二硫鍵及分子內部的二級結構-α螺旋的加固作用[8],GnT-Ⅴ穩定定植于高爾基體。這種位于高爾基體內的GnT-Ⅴ被稱為駐留型GnT-Ⅴ。當莖區蛋白質寡聚體不能形成時,GnT-Ⅴ單體易受蛋白酶攻擊,最終分泌到細胞外液中,這部分GnT-Ⅴ即為分泌型GnT-Ⅴ。
2 駐留型GnT-Ⅴ
駐留型GnT-Ⅴ的主要作用是催化供體基團UDP-N-乙酰葡萄糖胺連接至N-糖鏈核心α1,6臂的α-甘露糖上,在靶蛋白上形成β1,6分支型N-糖鏈,稱為“異常糖基化”。這種分支型糖鏈對腫瘤細胞的生物學行為起著至關重要的作用,同時也參與調節正常細胞增殖。
2.1 駐留型GnT-Ⅴ對腫瘤細胞的增殖、轉移作用
駐留型GnT-Ⅴ誘導生成的分支型糖鏈可阻止某些靶蛋白(如蛋白裂解酶)的降解,同時誘導上皮細胞間質轉化(EMT)發生,這是駐留型GnT-Ⅴ糖基化促進腫瘤細胞增殖和轉移的主要機制。
2.1.1 蛋白裂解酶
蛋白裂解酶又稱為膜型絲氨酸蛋白激酶-1,能降解細胞外基質,破壞基底膜完整性,在正常細胞中通過自身降解達到穩態。蛋白裂解酶是一種典型的GnT-Ⅴ靶蛋白,絲氨酸蛋白功能區的天冬酰胺Asn772異常糖基化致使蛋白裂解酶自我降解失調,并持續性表達、累積增多[9]。局部高濃度蛋白裂解酶通過激活尿激酶型纖溶酶原激活物、肝細胞生長因子等重要促癌因子,順序啟動多級蛋白酶級聯反應,影響腫瘤細胞的生長和黏附,促進腫瘤細胞向淋巴結侵襲、轉移[10]。
2.1.2 上皮細胞間質轉化
目前,多數學者認為EMT是惡性腫瘤侵襲性的根源[11-14]。EMT是上皮性惡性腫瘤細胞具備的特質:間質纖維細胞的紡錘形態及遷移能力、腫瘤細胞的無限增殖和凋亡失調。過表達的駐留型GnT-Ⅴ催化細胞表面生長因子受體(EGF-R、TGF-βR)形成β1,6分支型N-糖鏈,有利于聚乳糖胺的形成。生長因子受體上形成的聚乳糖胺與半乳糖凝集素-3特異性結合形成一種能夠阻止受體內吞的分子晶格,使受體錨定在細胞表面,發揮生物學效應:EGF與EGF-R結合誘導下游細胞外信號調節激酶(ERK)信號通路,促進細胞增殖[15];TGF-β則通過β-catenin/p-Smad2復合物誘導EMT[11]。發生EMT的上皮細胞在經歷細胞形態改變的同時,細胞表型也發生微妙變化。E-鈣黏蛋白經GnT-Ⅴ轉錄后修飾,移位到細胞質內,在細胞表面表達下調[12]。細胞與細胞之間的黏附作用減弱,細胞極性消失,骨架結構紊亂,胞膜流動性增強,遷移能力隨之增強。可見,駐留型GnT-Ⅴ過表達引起的EMT賦予腫瘤細胞的遷移機制不僅為腫瘤的侵襲性、轉移性提供了理論基礎,且為腫瘤的難治性、復發性也提供了理論依據。
2.2 駐留型GnT-Ⅴ對正常細胞的增殖作用
大量研究都以腫瘤細胞為切入點[1, 2, 9, 11-14],卻很少報道表達駐留型GnT-Ⅴ對正常細胞的增殖作用。正常上皮細胞中GnT-Ⅴ本不應表達或微量表達,當細胞受促分化劑或促癌劑刺激時,肝素結合性表皮生長因子從細胞表面游離下來,誘導駐留型GnT-Ⅴ過表達。駐留型GnT-Ⅴ反饋性催化EGF-R異常糖基化,并依賴ERK途徑提供增殖信號[16]。在部分肝切除術后的再生肝組織中也發現了駐留型GnT-Ⅴ過量表達[17]。而通過轉染過度表達Gnt-Ⅴ的中國倉鼠卵巢細胞則產生細胞毒性,細胞增殖受到抑制[18],這并不與Gnt-Ⅴ促進細胞增殖相矛盾,其提示不同組織對Gnt-Ⅴ生物學作用濃度的耐受程度存在差異。
Taniguchi等[19]觀察轉染GnT-Ⅴ小鼠1年后,未見任何自發性腫瘤。隨后,Kimura等[16]研究表明僅在增殖刺激或癌前病變的情況下,駐留型GnT-Ⅴ的過表達會促進癌變的進展,說明GnT-Ⅴ可能不是細胞惡變的始動因素,而是腫瘤發生的促進因素。
3 分泌型GnT-Ⅴ促腫瘤微血管生成
駐留型GnT-Ⅴ在莖區形成的寡聚體能抵抗蛋白酶的分解,但在腫瘤細胞中GnT-Ⅴ同類分子間二硫鍵介導的蛋白質寡聚體不能形成,加之反式高爾基體網絡中含有高濃度γ-分泌酶(γ-secretase),可將該區域第30~31位氨基酸殘基之間(莖區起始區域)肽鍵水解,莖區和催化區部分分泌到細胞外[20],這種分泌型GnT-Ⅴ相對分子質量大約為100×103。Nakahara 等[20]認為,高爾基體駐留蛋白GnT-Ⅴ在水解前被高度糖基化。這種糖基化是否參與破壞GnT-Ⅴ同類分子寡聚體之間的二硫鍵的形成從而誘導γ-secretase發動水解,這還有待驗證。
自GnT-Ⅴ從人肺癌細胞培養液中純化[21]并克隆,分泌型GnT-Ⅴ的生物功能也逐步明了:促進腫瘤微血管生成,使腫瘤組織血流豐富,不僅加速了腫瘤的浸潤,且促使癌細胞發生血行轉移。Saito等[22]通過GnT-Ⅴ不同位點的基因突變,發現第234~436氨基酸殘基與腫瘤血管的生成相關,其中第254~269氨基酸殘基(KSLAEKQNLEKRKRKK)與血管內皮生長因子(VEGF)第142~157氨基酸殘基相似,甚至能夠置換出VEGF [23]。而分泌型GnT-Ⅴ的真正活性區域在第264~269氨基酸殘基(KRKRKK)——堿性氨基酸區域,該堿性肽段能競爭性結合硫酸乙酰肝素蛋白多糖(HSPG),釋放出成纖維細胞生長因子(如FGF-2),局部高濃度的FGF-2與內皮細胞表面的FGF-2R特異性結合,并與HSPG形成三元聚合物,產生某種特定信號,從而誘導腫瘤血管的生成。可見,分泌型GnT-Ⅴ并無直接促腫瘤血管生成的作用,而是通過釋放內皮細胞上的VGEF和FGF-2間接發揮作用。
免疫印跡法發現分泌型GnT-Ⅴ產生后,駐留型GnT-Ⅴ瞬時表達含量減少,但GnT-Ⅴ mRNA水平隨著分泌率的升高而升高,駐留型GnT-Ⅴ的代謝速度增快[20],駐留型GnT-Ⅴ的儲備能力足以參加β1,6分支型N-糖鏈的合成。從另一個角度揭示,駐留型GnT-Ⅴ主要參與腫瘤的早期發展,而分泌型GnT-Ⅴ主要參與腫瘤的晚期分子事件。
4 Gnt-Ⅴ與腫瘤臨床特征的關系、對治療策略的思索
目前已有數據顯示,GnT-Ⅴ與腫瘤的進展、浸潤、轉移密切相關[20, 21, 24-26]。駐留型GnT-Ⅴ在結腸癌、乳腺癌高水平表達與淋巴結或遠處轉移距離呈正相關,還提示患者預后不良[24, 25]。采用凝集素印跡法或酶聯凝集素試驗直接檢測血清中分泌型Gnt-Ⅴ的活性,發現其與肝細胞癌的進展密切相關[26]。因此,駐留型、分泌型GnT-Ⅴ無疑都是有效阻止腫瘤進展的靶點。盡管Ets-1是上調GnT-Ⅴ基因表達最重要的轉錄因子之一,是抑制基因表達的靶點,但寡糖鏈的生物功能是多因素、多水平相互作用的結果,單一糖蛋白基因的敲除或過表達,使一系列糖蛋白遭遇寡糖鏈結構改變。因此,只有從寡糖鏈水平出發的治療策略,才不至引起漣漪式反應[27]。例如直接抑制駐留型GnT-Ⅴ酶活性,減少分支型糖鏈的形成,削弱靶蛋白誘導的各種生長信號;γ-secretase抑制劑的開發,減少分泌型GnT-Ⅴ的生成,或新合成活性酸性試劑特異性結合分泌型GnT-Ⅴ的堿性氨基酸區域,或采用蛋白酶加快分泌型GnT-Ⅴ的降解。苦馬豆素抑制組織中β-1,6分支型糖鏈形成,抑制腫瘤轉移、增殖,增強機體抵抗力[28]。因此對于手術標本表達駐留型GnT-Ⅴ的患者,苦馬豆素無疑是個體化治療首選藥物,聯合手術治療協同抑制腫瘤的復發,改善患者預后。
但在膀胱、非小細胞肺癌患者中,GnT-Ⅴ的表達與腫瘤的分級呈負相關[29, 30];且在膀胱癌患者中,GnT-Ⅴ低表達可作為復發傾向的獨立指標[31]。可見,GnT-Ⅴ的表達具有器官特異性,可能是不同組織中所作用的靶蛋白不同造成,故在治療策略上不能一概而論,須將GnT-Ⅴ在各實體瘤中的表達模式弄清,才能針對某特定腫瘤提供特異性治療方案。
5 展望
綜上,GnT-Ⅴ在腫瘤中的糖基轉移酶活性及促進腫瘤微血管生成功能已得到充分證實。駐留型GnT-Ⅴ主要催化生成β1、6分支型N-糖鏈,并通過這種糖鏈結構發揮生物活性:① 延緩位于細胞表面破壞基底膜完整性的靶蛋白的降解;② 對EGF和β-TGF受體進行修飾從而為腫瘤細胞增殖提供信號,誘導EMT的發生,并通過E-分子途徑參與腫瘤細胞的遠處轉移。分泌型GnT-Ⅴ主要促進腫瘤組織中微血管生成,誘導血行轉移。但在GnT-Ⅴ的研究進展中,仍存在以下幾個問題:① GnT-Ⅴ在各器官組織中具有特異性表達特征,這主要體現在表達強度和作用靶蛋白類型:過高或過低表達的駐留型GnT-Ⅴ不會促發增殖信號,而適宜的表達強度是目前的研究盲點;② 駐留型GnT-Ⅴ在不同組織中作用的靶蛋白的不同,決定了其在各個實體瘤中的表達模式,這能對針對性治療提供指導;③ 在腫瘤細胞中,駐留型GnT-Ⅴ同類分子間二硫鍵不能正常形成的原因,及分泌型GnT-Ⅴ生成的發動因素也尚待探究。
目前,對GnT-Ⅴ的研究只停留在動物實驗、臨床標本和細胞株水平,不能完全模擬體內環境。因此,采用先進的分子生物學和基因工程技術對GnT-Ⅴ的作用機制作深入研究就十分重要,且須結合臨床手術標本和血液標本,深刻理解GnT-Ⅴ的生物功能,為惡性腫瘤的早期診斷、轉移程度判定、治療提供理論依據。
眾所周知,惡性腫瘤細胞表面復合糖蛋白結構的改變與其生物行為高度相關。這些糖蛋白結構改變的機制尚未完全清楚,但在多數腫瘤組織中,糖基轉移酶活性發生改變。Dennis等[1]首次提出N-乙酰氨基葡萄糖轉移酶-Ⅴ(GnT-Ⅴ)參與腫瘤的轉移。隨后,發現GnT-Ⅴ還參與調控細胞的增殖和惡性轉化[2],GnT-Ⅴ便逐步成為研究熱點。因此,本文將對GnT-Ⅴ的生物功能作一綜述,旨在為腫瘤的增殖、浸潤和轉移等機制的進一步研究提供方向,并為惡性腫瘤的診斷和治療提供指導。
1 GnT-Ⅴ的分子簡介
糖蛋白根據寡糖鏈與多肽連接形式分為2類:絲氨酸或蘇氨酸連接型、天冬酰胺連接型,后者簡稱N-型糖鏈。GnT-Ⅴ是參與N-型糖鏈合成的限速酶,主要分布在高爾基體內。目前已發現了6種亞型(Ⅰ-Ⅵ),其中相對分子質量最大的是GnT-Ⅴ。
人GnT-Ⅴ由MGAT5基因編碼,位于染色體2q21上,含有17個外顯子,共155 kb [3]。5’非編碼區有一系列轉錄因子結合位點共識序列,分別與Ets家族 [4]、Src [5]和ErbB2 [6]等轉錄因子特異性結合,通過基因水平的調控直接參與酶活性的表達。位于基因-728位點的Ets-1功能結合區是最重要的轉錄調控位點之一,Ets-1與結合區的特異性識別激活酪氨酸激酶途徑發揮GnT-Ⅴ酶活[7]。
GnT-Ⅴ蛋白由740個氨基酸組成:多肽段S213-S740是酶活性的主要部分,即催化區,位于高爾基體內側;莖區、跨膜區、胞質尾區分別由183、17、12個氨基酸組成。作為Ⅱ型膜蛋白,為避免蛋白酶水解,GnT-Ⅴ蛋白莖區第45~184位氨基酸殘基參與同類分子之間的成簇反應,并形成蛋白質寡聚體。加之分子之間的二硫鍵及分子內部的二級結構-α螺旋的加固作用[8],GnT-Ⅴ穩定定植于高爾基體。這種位于高爾基體內的GnT-Ⅴ被稱為駐留型GnT-Ⅴ。當莖區蛋白質寡聚體不能形成時,GnT-Ⅴ單體易受蛋白酶攻擊,最終分泌到細胞外液中,這部分GnT-Ⅴ即為分泌型GnT-Ⅴ。
2 駐留型GnT-Ⅴ
駐留型GnT-Ⅴ的主要作用是催化供體基團UDP-N-乙酰葡萄糖胺連接至N-糖鏈核心α1,6臂的α-甘露糖上,在靶蛋白上形成β1,6分支型N-糖鏈,稱為“異常糖基化”。這種分支型糖鏈對腫瘤細胞的生物學行為起著至關重要的作用,同時也參與調節正常細胞增殖。
2.1 駐留型GnT-Ⅴ對腫瘤細胞的增殖、轉移作用
駐留型GnT-Ⅴ誘導生成的分支型糖鏈可阻止某些靶蛋白(如蛋白裂解酶)的降解,同時誘導上皮細胞間質轉化(EMT)發生,這是駐留型GnT-Ⅴ糖基化促進腫瘤細胞增殖和轉移的主要機制。
2.1.1 蛋白裂解酶
蛋白裂解酶又稱為膜型絲氨酸蛋白激酶-1,能降解細胞外基質,破壞基底膜完整性,在正常細胞中通過自身降解達到穩態。蛋白裂解酶是一種典型的GnT-Ⅴ靶蛋白,絲氨酸蛋白功能區的天冬酰胺Asn772異常糖基化致使蛋白裂解酶自我降解失調,并持續性表達、累積增多[9]。局部高濃度蛋白裂解酶通過激活尿激酶型纖溶酶原激活物、肝細胞生長因子等重要促癌因子,順序啟動多級蛋白酶級聯反應,影響腫瘤細胞的生長和黏附,促進腫瘤細胞向淋巴結侵襲、轉移[10]。
2.1.2 上皮細胞間質轉化
目前,多數學者認為EMT是惡性腫瘤侵襲性的根源[11-14]。EMT是上皮性惡性腫瘤細胞具備的特質:間質纖維細胞的紡錘形態及遷移能力、腫瘤細胞的無限增殖和凋亡失調。過表達的駐留型GnT-Ⅴ催化細胞表面生長因子受體(EGF-R、TGF-βR)形成β1,6分支型N-糖鏈,有利于聚乳糖胺的形成。生長因子受體上形成的聚乳糖胺與半乳糖凝集素-3特異性結合形成一種能夠阻止受體內吞的分子晶格,使受體錨定在細胞表面,發揮生物學效應:EGF與EGF-R結合誘導下游細胞外信號調節激酶(ERK)信號通路,促進細胞增殖[15];TGF-β則通過β-catenin/p-Smad2復合物誘導EMT[11]。發生EMT的上皮細胞在經歷細胞形態改變的同時,細胞表型也發生微妙變化。E-鈣黏蛋白經GnT-Ⅴ轉錄后修飾,移位到細胞質內,在細胞表面表達下調[12]。細胞與細胞之間的黏附作用減弱,細胞極性消失,骨架結構紊亂,胞膜流動性增強,遷移能力隨之增強。可見,駐留型GnT-Ⅴ過表達引起的EMT賦予腫瘤細胞的遷移機制不僅為腫瘤的侵襲性、轉移性提供了理論基礎,且為腫瘤的難治性、復發性也提供了理論依據。
2.2 駐留型GnT-Ⅴ對正常細胞的增殖作用
大量研究都以腫瘤細胞為切入點[1, 2, 9, 11-14],卻很少報道表達駐留型GnT-Ⅴ對正常細胞的增殖作用。正常上皮細胞中GnT-Ⅴ本不應表達或微量表達,當細胞受促分化劑或促癌劑刺激時,肝素結合性表皮生長因子從細胞表面游離下來,誘導駐留型GnT-Ⅴ過表達。駐留型GnT-Ⅴ反饋性催化EGF-R異常糖基化,并依賴ERK途徑提供增殖信號[16]。在部分肝切除術后的再生肝組織中也發現了駐留型GnT-Ⅴ過量表達[17]。而通過轉染過度表達Gnt-Ⅴ的中國倉鼠卵巢細胞則產生細胞毒性,細胞增殖受到抑制[18],這并不與Gnt-Ⅴ促進細胞增殖相矛盾,其提示不同組織對Gnt-Ⅴ生物學作用濃度的耐受程度存在差異。
Taniguchi等[19]觀察轉染GnT-Ⅴ小鼠1年后,未見任何自發性腫瘤。隨后,Kimura等[16]研究表明僅在增殖刺激或癌前病變的情況下,駐留型GnT-Ⅴ的過表達會促進癌變的進展,說明GnT-Ⅴ可能不是細胞惡變的始動因素,而是腫瘤發生的促進因素。
3 分泌型GnT-Ⅴ促腫瘤微血管生成
駐留型GnT-Ⅴ在莖區形成的寡聚體能抵抗蛋白酶的分解,但在腫瘤細胞中GnT-Ⅴ同類分子間二硫鍵介導的蛋白質寡聚體不能形成,加之反式高爾基體網絡中含有高濃度γ-分泌酶(γ-secretase),可將該區域第30~31位氨基酸殘基之間(莖區起始區域)肽鍵水解,莖區和催化區部分分泌到細胞外[20],這種分泌型GnT-Ⅴ相對分子質量大約為100×103。Nakahara 等[20]認為,高爾基體駐留蛋白GnT-Ⅴ在水解前被高度糖基化。這種糖基化是否參與破壞GnT-Ⅴ同類分子寡聚體之間的二硫鍵的形成從而誘導γ-secretase發動水解,這還有待驗證。
自GnT-Ⅴ從人肺癌細胞培養液中純化[21]并克隆,分泌型GnT-Ⅴ的生物功能也逐步明了:促進腫瘤微血管生成,使腫瘤組織血流豐富,不僅加速了腫瘤的浸潤,且促使癌細胞發生血行轉移。Saito等[22]通過GnT-Ⅴ不同位點的基因突變,發現第234~436氨基酸殘基與腫瘤血管的生成相關,其中第254~269氨基酸殘基(KSLAEKQNLEKRKRKK)與血管內皮生長因子(VEGF)第142~157氨基酸殘基相似,甚至能夠置換出VEGF [23]。而分泌型GnT-Ⅴ的真正活性區域在第264~269氨基酸殘基(KRKRKK)——堿性氨基酸區域,該堿性肽段能競爭性結合硫酸乙酰肝素蛋白多糖(HSPG),釋放出成纖維細胞生長因子(如FGF-2),局部高濃度的FGF-2與內皮細胞表面的FGF-2R特異性結合,并與HSPG形成三元聚合物,產生某種特定信號,從而誘導腫瘤血管的生成。可見,分泌型GnT-Ⅴ并無直接促腫瘤血管生成的作用,而是通過釋放內皮細胞上的VGEF和FGF-2間接發揮作用。
免疫印跡法發現分泌型GnT-Ⅴ產生后,駐留型GnT-Ⅴ瞬時表達含量減少,但GnT-Ⅴ mRNA水平隨著分泌率的升高而升高,駐留型GnT-Ⅴ的代謝速度增快[20],駐留型GnT-Ⅴ的儲備能力足以參加β1,6分支型N-糖鏈的合成。從另一個角度揭示,駐留型GnT-Ⅴ主要參與腫瘤的早期發展,而分泌型GnT-Ⅴ主要參與腫瘤的晚期分子事件。
4 Gnt-Ⅴ與腫瘤臨床特征的關系、對治療策略的思索
目前已有數據顯示,GnT-Ⅴ與腫瘤的進展、浸潤、轉移密切相關[20, 21, 24-26]。駐留型GnT-Ⅴ在結腸癌、乳腺癌高水平表達與淋巴結或遠處轉移距離呈正相關,還提示患者預后不良[24, 25]。采用凝集素印跡法或酶聯凝集素試驗直接檢測血清中分泌型Gnt-Ⅴ的活性,發現其與肝細胞癌的進展密切相關[26]。因此,駐留型、分泌型GnT-Ⅴ無疑都是有效阻止腫瘤進展的靶點。盡管Ets-1是上調GnT-Ⅴ基因表達最重要的轉錄因子之一,是抑制基因表達的靶點,但寡糖鏈的生物功能是多因素、多水平相互作用的結果,單一糖蛋白基因的敲除或過表達,使一系列糖蛋白遭遇寡糖鏈結構改變。因此,只有從寡糖鏈水平出發的治療策略,才不至引起漣漪式反應[27]。例如直接抑制駐留型GnT-Ⅴ酶活性,減少分支型糖鏈的形成,削弱靶蛋白誘導的各種生長信號;γ-secretase抑制劑的開發,減少分泌型GnT-Ⅴ的生成,或新合成活性酸性試劑特異性結合分泌型GnT-Ⅴ的堿性氨基酸區域,或采用蛋白酶加快分泌型GnT-Ⅴ的降解。苦馬豆素抑制組織中β-1,6分支型糖鏈形成,抑制腫瘤轉移、增殖,增強機體抵抗力[28]。因此對于手術標本表達駐留型GnT-Ⅴ的患者,苦馬豆素無疑是個體化治療首選藥物,聯合手術治療協同抑制腫瘤的復發,改善患者預后。
但在膀胱、非小細胞肺癌患者中,GnT-Ⅴ的表達與腫瘤的分級呈負相關[29, 30];且在膀胱癌患者中,GnT-Ⅴ低表達可作為復發傾向的獨立指標[31]。可見,GnT-Ⅴ的表達具有器官特異性,可能是不同組織中所作用的靶蛋白不同造成,故在治療策略上不能一概而論,須將GnT-Ⅴ在各實體瘤中的表達模式弄清,才能針對某特定腫瘤提供特異性治療方案。
5 展望
綜上,GnT-Ⅴ在腫瘤中的糖基轉移酶活性及促進腫瘤微血管生成功能已得到充分證實。駐留型GnT-Ⅴ主要催化生成β1、6分支型N-糖鏈,并通過這種糖鏈結構發揮生物活性:① 延緩位于細胞表面破壞基底膜完整性的靶蛋白的降解;② 對EGF和β-TGF受體進行修飾從而為腫瘤細胞增殖提供信號,誘導EMT的發生,并通過E-分子途徑參與腫瘤細胞的遠處轉移。分泌型GnT-Ⅴ主要促進腫瘤組織中微血管生成,誘導血行轉移。但在GnT-Ⅴ的研究進展中,仍存在以下幾個問題:① GnT-Ⅴ在各器官組織中具有特異性表達特征,這主要體現在表達強度和作用靶蛋白類型:過高或過低表達的駐留型GnT-Ⅴ不會促發增殖信號,而適宜的表達強度是目前的研究盲點;② 駐留型GnT-Ⅴ在不同組織中作用的靶蛋白的不同,決定了其在各個實體瘤中的表達模式,這能對針對性治療提供指導;③ 在腫瘤細胞中,駐留型GnT-Ⅴ同類分子間二硫鍵不能正常形成的原因,及分泌型GnT-Ⅴ生成的發動因素也尚待探究。
目前,對GnT-Ⅴ的研究只停留在動物實驗、臨床標本和細胞株水平,不能完全模擬體內環境。因此,采用先進的分子生物學和基因工程技術對GnT-Ⅴ的作用機制作深入研究就十分重要,且須結合臨床手術標本和血液標本,深刻理解GnT-Ⅴ的生物功能,為惡性腫瘤的早期診斷、轉移程度判定、治療提供理論依據。