国外医学肿瘤学分册2000年6月第27卷第3期

上海医科大学附属中山医院肝癌研究所（上海200032）肖永胜（综述）樊嘉（审校）

摘要肿瘤转移是恶性肿瘤的生物学特征之一，也是肿瘤临床治疗的难题。近年来发现一类与肿瘤相关的基因，为肿瘤转移机制的研究提供了遗传学基础。本文对转移相关基因mtal作一综述。

关键词：转移相关基因肿瘤

肿瘤转移是涉及许多基因变化的一系列复杂过程，包括肿瘤细胞从原发瘤脱离，进入血管和淋巴管，通过粘附于内皮细胞在适宜部位驻留，诱导血管生成，对抗宿主抗肿瘤免疫，最终在远隔部位形成转移灶。肿瘤转移整个过程受许多特殊基因调控。近年来发现许多与肿瘤转移相关的基因，如 mts-1、nm23、WDNM、PGM21、mtal、kail等，本文对转移相关基因mtal作一综述。

一、mtal的结构与功能

mtal基因是1993年Pencil等发现的^[1]。他们研究了3株具有不同转移潜能的鼠13762NF乳腺癌细胞株，利用差式杂交（differential hybridization）技术分离其cDNA克隆。经过与基因库及EMBL DNA序列数据库的同源性检测，证实其为新的肿瘤转移相关基因，命名为10.14克隆。

Toh等^[2，3]测定了mtal基因的核苷酸和氨基酸序列。该基因全长为2.2Kb,其最长的cDNA全长为2.8kd,只有一个可读框,编码一种含有703个氨基酸残基的蛋白质。该cDNA转录启动子位于第97～99核苷酸处，因为该处与转录启动位点的序列完全一致，符合kozab's法则。利用southern印迹法发现人类细胞中存在着mtal基因的同源物，并发现人乳腺癌细胞株中mtal基因变化。

Toh等^[2]研究还发现mtal mRNA在各种正常鼠的器官中，包括心、肾、肺、肝等，均有低水平表达，在睾丸中则有高水平表达，说明mtal基因是机体生理作用所必需的。尽管mtal基因确切功能尚未可知，但可根据其编码的蛋白质推测其可能的功能。

mtal蛋白由703个氨基酸组成，分子量为79.4kD，近于电中性，等电点为7.44。蛋白具有明显的亲水性，不具有N-未端信号序列，也不具有跨膜或膜相关的区域，表明它即不是细胞表面蛋白，也不是分泌蛋白。该蛋白包括12个分散的半胱氨基酸残基，能形成二硫键以稳定该蛋白。进一步研究表明，mtal蛋白具有2个酪氨酸激酶（TKs）、9个蛋白激酶C（PKCs）、7个casein激酶Ⅱ（CKⅡ）磷酸化位点，另有4个N-糖基化位点和富有肺脯氨酸的srcH3结合位点。研究已经证实PKCs、TKs、CKⅡ是控制细胞生长和分化的信号转导途径的重要组成部分，PKCs参与经典的信号转导双信使途径，TKs尤其是受体型酪氨酸激酶（RTKs）可以通过活化γ-磷酯酶C途径引起双信使信号转导，还可通过Ras蛋白的磷酸化，调节Ras/Raf/MAPK（有丝分裂原蛋白激酶）信号途径，CKⅡ在某些情况下还可以调节许多调节性核蛋白的活性，其中包含转录因子和与DNA代谢有关的酶^[4-6]。Mtal蛋白可通过影响不同信号转导途径而发挥其功能。

二、mtal基因与肿瘤转移

（一）mtal与乳腺癌

Pencil等^[1]发现在鼠13762NF不同转移潜能乳腺癌细胞株中，具有转移能力的MTLn3细胞株中mtal表达水平是无转移能力的MTC4细胞株的4倍。Toh等^[2]研究也获得了相同的结果，并且证实不同乳腺癌细胞株中mtal基因的表达水平与其在裸鼠体内的转移潜能相关。同时还发现，在具有浸润性不具转移性的MCF-7/LCC1人乳腺癌细胞株中mtal表达水平是既不具有浸润性也不具有转移性的MCF-7细胞株的2倍。

（二）mtal基因与食管

Toh等^[7]利用RT-PCR技术发现，正常的食管粘膜中mtal mRNA表达水平较低，而34.0%的食管癌患者(16/47)癌组织中mtal mRNA过度表达(T/N≥2,T:肿瘤组织, N:正常粘膜组织)。通过临床病理对照研究发现，16例mtal基因过度表达患者有12例肿瘤浸润到外膜或邻近器官，而31例mtal无过度表达的患者中有13例肿瘤局限在肌层。进一步研究表明，mtal基因过度表达的肿瘤淋巴结转移率增高，而与患者年龄、肿瘤的位置无关。

（三）mtal基因与胃癌、结直肠癌

Toh等^[8]分别检测了外科切除的结直肠癌、胃癌标本中癌组织及其相应正常粘膜组织中的mtal mRNA表达，发现38.9%的结直肠癌、38.2%的胃癌中癌组织mtal mRNA过度表达(T/N≥2)。mtal基因过度表达的结直肠患者Duke's分期较晚和淋巴结受累多见。mtal基因过度表达的胃癌患者更多出现浆膜浸润，更多发生淋巴结转移及血管受累。

三、mtal基因及蛋白的相似物

（一）erl基因

paterno等^[9]在研究非洲蟾蜍胚胎移植物在成纤维细胞生长因子诱导下中胚层期的基因表达时发现erl基因（早期反应基因1，early response 1）。该基因具有2.3kb，只有一个可读框，转录起始点位于第233～235个核苷酸。同源性研究发现erl基因含有3个与mtal基因相似的区域。ER1蛋白与人的MTA1蛋白、新小杆线虫MTA1样蛋白具有相似的区域。在相似区域内，46%～64%氨基酸具有相似性，整个ER1蛋白氨基酸组成与鼠、人、新小杆线虫的MTA1蛋白相似率分别为13%、14%、15.6%。erl基因是一种不依赖从头蛋白合成的快速反应基因，在卵裂早期表达水平比较稳定，在囊胚早期开始上升，晚期囊胚达最高，然后逐渐下降，经历原肠胚、神经胚下降6倍，在以后的发育中持续低水平表达。ER1蛋白定位于细胞核内，N-末端区域具有转录因子的活性，参与核内DNA转录活性的调节。

（二）NURD复合物

在真核细胞中，基因位于染色质内，染色质的初级重复单元是核小体，核小体的形成是染色质的高级结构，使DNA不易接近转录因子和RNA聚合酶。ATP依赖的染色质再塑型复合物通过打开染色质的高级结构而有利于转录。不仅染色质的再塑型影响转录活性，组蛋白的乙酰化水平也影响转录功能，一般认为染色质高度乙酰化与基因活化有关，染色质低度乙酰化与基因抑制有关。Zhang等^[10]和Xue等^[11]研究发现一种新的复合物NURD（核小体再塑形及组蛋白脱乙酰基酶复合物），该复合物具有ATP依赖的染色质再塑形和组蛋白脱乙酰基酶的双重活性。进一步研究发现NURD的70kD的亚单位与MTAI蛋白具有相似性，zhang等将其命名为MTA2。已经发现组蛋白脱乙酰基酶与视网膜母细胞瘤蛋白一起抑制转录^[12]，大约15%～30%皮肌炎患者患有癌症^[13]，而皮肌炎的特异性自身抗原Mi2是NURD复合物的重要组成部分。

（三）egl-27基因

Herman等^[14]研究发现新小杆线虫的细胞极性和迁移与Wnt信号途径所调控的Hox基因mab-5表达有关，egl-27基因的突变导致细胞这两种表型缺陷，同时引起新小杆线虫的卵不能孵化，幼虫发育停止。而egl-27编码一个包含1129个氨基酸残基的蛋白质，其中N-未端包含一个与MTA1蛋白近似的区域。EGL-27蛋白N-未端与鼠Mtal蛋白、人MTAI蛋白的氨基酸顺序一致性分别为23.9%、23.4%。EGL-27蛋白是核内定位的，通过影响已知的Wnt信号途径或与其相平行的信号途径起作用。Solari等^[15]研究则发现egl-27基因突变导致新小杆线虫的胚胎模型（patterning）形成缺陷，如egl-27基因突变不影响边缘细胞（seam cell）的产生和分化，不能形成两排规律的细胞，而呈现分支状或中断。他们的研究也证实EGL-27蛋白N-未端包含与MTA1蛋白近似的区域。

四、展望

mtal基因的发现及相关的研究已经为肿瘤转移机制的研究提供了新的信息，然而MTA1蛋白的确切生化特性和生理功能尚未可知，mtal基因与其它转移相关基因的相互作用尚待研究，检测mtal mRNA在其它人类肿瘤中表达还需进一步扩大，同义或反义mtal mRNA质粒转染试验对进一步研究mtal基因与肿瘤转移关系将十分必要。随着研究的深入，mtal基因可望为恶性肿瘤的治疗提供新的线索。

参考文献

1 Pencil SD, Toh Y, Nicolson GL.Breast cancer Res Treat,1993;25(2):165～174

2 Toh Y,Pencil SD,Nicolson GL. J Biol chem,1994;269(37):22958～22963

3 Toh Y Pencil SD ,Nicolson GL, gene,1995,159(1):97～104

4 Kanashiro CA, Khalil RA. Clin Exp Pharmacol physiol,1998;25(12):974～985

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6 Pinna LA, Meggio F.Prog Cell Cycle res,1997;3:77～97

7 Toh Y, Kuwano H, Mori M ,et al. Br J cancer,1997;79(11-12):1723～1726

8 Toh Y Oki E Ods S ,et al. Int J Cancer,1997,74(4):459～463

9 Paterno GD,Li Y,Luchman HA,et al. J Biol chem, 1997;272(41):25591～25595

10 Zhang Y,LeRoy G,Seeling HP,et al cell,1998;95(2):279～289

11 Xue Y,Wong J,Moreno GT, et al. Mol cell,1998,2(6):851～861