中华病理学杂志2000年第29卷第3期

黄华艺查锡良

关键词：连环蛋白（catenin，cats）；肿瘤

肿瘤的发生、发展及转移是一个复杂的过程，已知许多细胞间信息传递分子参与该过程，而近几年来细胞内信号转导中的一些信号分子与肿瘤之间的关系的发现使该领域的研究更加活跃，例如对连环蛋白与恶性肿瘤的关系的认识把细胞粘附分子与肿瘤恶性行为的关系研究推向新的阶段。连环蛋白是细胞骨架蛋白和细胞内信号转导分子，能与钙粘蛋白（cadherin，cad）胞内肽段结合，参与细胞粘附、生长、增殖等过程。我们就连环蛋白及其与肿瘤的关系的研究进展进行如下综述。

一、连环蛋白家族

连环蛋白（catenin，cats）是一组具有相似结构的胞内糖蛋白家族，它们的氨基酸组成中都具有数个相同序列的结构域。最早把cats分成α-，β-和γ-3类，它们都能与cad形成免疫共沉淀^［1］。后来又发现一类分子量约为120000的蛋白质，命名为p^120cas，（即cadherin-Associated Src substrate）。但由于近来发现以Cas结尾命名的蛋白质有几种，此外，参与细胞内信号转导的分子量为120000的蛋白质也有几种，如p^120ras-GAP，p^120c-cbl，为了避免混淆，1997年Reynolds又把它改名为p^120ctn，意为catenin。至今为止，已发现的cat家族至少可以分为四大类，即α-（102000），β-（88 000），γ-（82 000）和p^120ctn（120 000），其中以后3种的结构相似性最大。已证实，不管是鼠还是人，p^120ctn在不同细胞表达不同的同工蛋白，其同工蛋白可因mRNA的不同剪切而有32种之多。在鼠成纤维细胞和巨噬细胞，表达的p^120ctn同工蛋白是CAS1A和CAS1B，而上皮细胞主要表达CAS2A和CAS2B，非粘附细胞如B细胞、T细胞和骨髓细胞不表达p^120ctn。在人肿瘤细胞，如Hela（子宫癌）和Hep-G2（肝癌）表达相等的CAS1和CAS2同工蛋白，而HCT116（结肠癌）和ZR75B（乳腺癌）主要表达CAS2同工蛋白。此外，相同细胞株不同分化阶段p^120ctn表达程度也有差别^［2］。α-，β-，γ-和p^120ctn的cDNA已得到克隆，4种cats基因在染色体的定位也已清楚：α-（⁵q^21-22），β-（³p²¹），γ-（¹⁷q²¹）和p^120ctn（¹¹q¹¹）。

二、cats的作用及其与细胞生物学行为的关系

已知cad是一种细胞间粘附分子，现在认为它是一种抑癌因子。cats家族在cad介导的细胞内信号转导与细胞粘附过程中起重要作用。在细胞内，它们与cad胞内肽段结合形成复合体（cadherin-catenin complex，CCC）。β-cat和γ-cat可直接与cad结合，但这两种cats不能同时与cad结合，而呈现互斥结合方式。β-cat在细胞中起两个不同的作用，一是组成细胞粘附/肌动蛋白细胞骨架网络的结构组分；二是游离的β-cat作为信号转导分子在基因转录中起作用。当β-cat的酪氨酸磷酸化后即与CCC分离，由于上皮钙粘蛋(epithelial-cadherin,E-cad)失去与β-cat的锚着连接而形成一种“活动”形式，因而从细胞内连接处（膜下）重分布到别的区域，失去粘附功能，导致细胞分散增加，移动加强和侵袭。例如细胞转染V-src癌基因后，随着β-cat和CCC酪氨酸磷酸化程度的增加，细胞分散的程度也增加。在某些肿瘤细胞，虽然E- cad表达正常，但β-cat突变或功能失常也会导致细胞分散乃至侵袭行为出现。此外，β-cat介导了细胞增殖或抗凋亡基因的表达。因此有理由认为，β-cat功能异常是导致细胞向癌变方向发展的原因之一。对γ- cat与细胞生物学行为的关系认识还比较少，但已有实验证明，细胞内仅有α-cats、β-cats与E-cad结合是不够的，在高度恶性的细胞同样涉及γ- cat的不正常表达。α-cat一端与β-cat或γ-cat结合，另一端与肌动蛋白细胞骨架结合，将由cad传送进来的信号转导到细胞骨架上从而发挥作用。一般认为p^120ctn在胞内与cad的近膜区段结合，但p^120ctn与其他cats的不同之处在于它的另一端并不与α-cat结合，至于其下游与什么分子结合至今仍未清楚。由于p^120ctn是作为Src的底物而发现，随后证实，许多膜受体酪氨酸蛋白激酶也能使之磷酸化，由于这些膜受体涉及促有丝分裂信号转导过程，因而p^120ctn的功能无疑会与细胞分裂增殖有关。目前认为p^120ctn是cad介导的细胞内信号转导和细胞粘附的调节因子。

已知β-cat，γ-cats和p^120ctn均可由细胞膜受体酪氨酸激酶磷酸化，如表皮生长因子受体，血小板源生长因子受体，转化生长因子α受体，集落刺激因子-1受体和肝细胞生长因子受体等，这些受体与相应配体结合后自身磷酸化而激活，激活后的激酶即可作用于上述的cats使之磷酸化。一般认为cats磷酸化后即与CCC分离，而进入胞质的游离cats池中。β-cat游离后一部分与胞质内的抑癌因子APC结合然后被降解，另一部分的β-cat则进入核内，并与转录调控因子结合，使这些因子失去调控基因转录的作用，导致与细胞增殖有关的基因转录，使细胞过度增殖。因此，现认为β-cat是一种促癌因子^［3］。γ-cat磷酸化后与cad分离后在胞质内被降解，但最近发现部分γ-cat也可进入核内，其作用与β-cat相同。p^120ctn磷酸化的结果尚有争议，有人认为它磷酸化后与cad分离，但去向不明。

cats除参与cad介导的信号转导和细胞粘附过程外，近年还发现它们与别的信号转导通路也有关，即“交谈”，研究得较多的是β-cat。已证明，细胞内有某些因子(如APC)能与β-cat结合而使其降解，从而达到调节β-cat的胞内池作用，它与许多调节途径有关。此外，糖原合成酶激酶-3（GSK-3）能使β-cat磷酸化，后者磷酸化后又被泛素化而降解。GSK-3是IκB激酶/ iκB-NFκB通路中的成员，能使某些蛋白因子泛素化而调节信号转导乃至细胞增殖^［4］。因而由cad介导的信号转导途径通过β-cat- gSK-3与IκB激酶/ IκB-NFκB途径实现了交谈。

MDCK细胞在进行有丝分裂时胞质中E-cad，α-cad、β-Cad、γ- cat和P^120ctn均升高，提示细胞有丝分裂时出现CCC再分布过程，同时该复合体磷酸化程度也有改变^［5］。这是关于cats与细胞周期的关系的直接证据。研究cats与细胞周期乃至细胞凋亡的关系是一个非常有意义的课题。

三、cats与肿瘤的关系

近几年来对cats的研究已沿伸到临床各科的恶性肿瘤中。其中β-cat是研究得较多的一种。

（一）cats与结直肠癌：Morin等^［6］发现，结肠癌的发生与β-cat或APC基因突变有关。最近的研究进一步揭示β-cat基因突变与结肠癌发生的机制，游离的β-cat在胞质内与T细胞因子/淋巴样增强因子（Tcf/Lef）蛋白结合形成复合物，然后穿梭入核内，启动基因转录。然而Samowitz等^［7］认为，β-cat基因突变与肿瘤的侵袭性无关，因为在小的结肠腺瘤组织，β-cat基因突变的频率明显高于大的结肠腺瘤和侵袭性癌。Valizadeh等^［8］对60例结直肠息肉组织进行观察，结果发现，正常结肠上皮组织的细胞-细胞连接处显示高浓度的E-cad/cat/p^120ctn。在20例腺息肉中，有13例显示不正常的β-cat分布和表达，表现为核内转移和膜下表达消失。其中2例也显示出γ- cat核内转移，4例出现p^120ctn不正常分布。Skoudy等^［4］发现，p^120ctn的异常分布或缺失程度与结肠癌组织的大小呈平行关系，且在细胞骨架抽提物中检测不到p^120ctn，提示结肠癌组织中p^120ctn出现分布异常-再分布现象。新近有人发现结肠癌组织中β-cat的细胞定位与所用的组织处理方法有关，如在对11例结肠癌组织进行免疫组织化学时发现，冷冻切片组织细胞核内检测不到表达的β-cat，而常规石蜡切片组织中11例有8例细胞核检测到表达的β-cat，说明不同的组织处理方法对结果影响很大^［9］。此外，除了结肠癌外，慢性溃疡性肠炎组织中细胞膜E-cad和cats的表达也发生异常，如21例患者中E-cad和α-cat表达缺失，p^120ctn的表达也减弱，但β-cat和γ- cats无改变^［10］。

（二）cats与肝癌：在对一组肝羽层状（珊瑚状，fibrolamellar carcinoma）癌的研究中发现，癌细胞中各种cats的表达是不同的，所有病例的癌细胞都能检测到高表达的α-，β-cat，而γ- cat则很微弱甚至不能检出^［11］。有人在观察肝炎、肝硬变和肝细胞癌的E-cad和α-cat，β-cat的表达时发现，在慢性肝炎、肝硬化和正常肝细胞，E-cad和α-cat，β-cat在肝细胞膜下则表达很弱，而小叶间胆管上皮细胞则高表达，肝窦枯否细胞不表达。而增生的肝小叶则出现E-cad和α-cat，β-cat高表达，66例肝细胞癌中，大部分出现上述分子高表达，并与肝细胞分化程度有关^［12］。肝胆管癌同样出现E-cad和cats的表达分布异常，Ashida等^［13］报道，正常肝细胞的E-cad和α-cat，β-cat分布于细胞膜侧，而肝胆管癌细胞中膜E-cad和α-cat，β-cat的表达有所减少，同时，β-cat的表达与肿瘤恶性程度明显相关。Koch等^［14］使用PCR单链构象多态性方法对52例儿童肝胚细胞瘤（hepatoblastomas）活检标本进行β-cat基因突变检测，结果发现48%病例出现高频率β-cat基因突变，突变影响了外显子3编码的β-cat降解靶向框，从而使APC不能识别该区域，引起游离的β-cat在胞质和核内的