stomatin家族与恶性肿瘤

　　常栋　王天佑　刘芝华 作者单位：100050　首都医科大学附属北京友谊医院胸外科

　　【关键词】 stomatin家族 恶性肿瘤

　　stomatin是人类红细胞膜整合蛋白，过去人们普遍认为它仅与一种溶血性贫血——遗传性口形红细胞增多症有关[1]。近年来的研究发现stomatin及其家族成员还参与恶性肿瘤的发生和发展。本文就这方面的研究进展进行综述。

　　一、stomatin家族成员和结构

　　stomatin家族蛋白在进化上属于比较保守的蛋白，其同源蛋白见于许多物种，包括果蝇、线虫、斑马鱼、小鼠以及人类等。到目前为止，在人类至少已经鉴定出stomatin家族的四个成员：即stomatin、SLP-1(stomatin-like protein 1)[2]、SLP-2[3]和SLP-3[4]。stomatin基因定位于人类染色体9p34.1，SLP-1基因定位于15q22，SLP-2基因定位于9p13.1，SLP-3基因定位于13q13.3。

　　stomatin是单次跨膜蛋白质，stomatin家族蛋白的结构特征[5]包括：(1)一个特征性的N端疏水性结构域(跨膜区域);(2)一个共有的同源特征序列RX2(L/I/V)(S/A/N)X6(L/I/V)DX2TX2WG(L/I/V)(K/R/H)(L/I/V)X(K/R)(L/I/V)E(L/I/V)(K/R)。stomatin蛋白通过其疏水结构域，铆定在细胞膜上，但是氨基端和羧基端却暴露于细胞质内，形成一个“发夹”样结构。stomatin家族实际上属于另一个更大的超级家族，即“SPFH(stomatins/prohibitins/podocin/flotillins/HflK/C)结构域”超家族[6]。

　　SLP-2是stomatin家族的新成员，具有stomatin家族共有的一致序列，但不具有N端跨膜区域。在最接近stomatin跨膜结构域的位置，SLP-2具有N-十四(烷)酰化位点(大量的带电荷的极性氨基酸)，提示它具有其他家族成员类似的膜关联功能;但是这些极性氨基酸可能只形成一个短的N端结构域而不是跨膜区域。因此，SLP-2发挥功能的机制可能与其他成员不同：SLP-2可能只存在于细胞内室，仅被招募到膜表面时才被激活[7-8]。

　　二、功能

　　(一)stomatin的生物学功能

　　虽然stomatin最初被鉴定为红细胞膜整合蛋白，但是最近的研究发现，stomatin分布于多种细胞，包括中性粒细胞嗜天青颗粒膜[9]、血小板α颗粒膜[10]的表面。stomatin及其同源蛋白可能作为离子通道和细胞骨架之间的连接分子，从而影响通道在细胞质膜的稳定性和组装，其功能主要包括以下几个方面。

　　1. 调节离子通道：遗传性口形红细胞增多症患者的红细胞膜上缺乏或者部分缺乏stomatin蛋白[11]，但是stomatin基因敲除的小鼠，其表型正常、红细胞正常[12]。原因在于stomatin可能是离子通道周围的蛋白复合体的一部分，这个复合体的其他蛋白也会发生缺陷，因此口形红细胞增多症患者并不一定缺乏stomatin [13]。

　　2. 细胞骨架的铆定点：stomatin参与调控人类气道上皮纤毛的运动和纤毛周围黏液电解质成分的组成[14]。stomatin在细胞膜上和Glut1紧密联系，具有调节Glut1的功能[15]。stomatin的解剖结构相似于caveolin(陷窝蛋白)，可能具有脚手架样功能。Stewart等[11]曾经提出一个模型，stomatin充当机械压力受体与离子通道转运体之间的媒介。

　　3. 参与“脂筏”形成，调控机体痛觉：stomatin膜蛋白主要集中于细胞膜上富含鞘磷脂和胆固醇的脂质微区——“脂筏”[16]。脂筏可能是吸入麻醉药的作用靶点，吸入性麻醉药通过脂筏作用于相应的膜蛋白分子从而发挥全麻作用。stomatin样蛋白能够与压力传导离子通道相互作用，并且调节这种离子通道的活性，在机体痛觉产生和传导中起一定作用[17]。

　　4. 与肿瘤有关：近年来人类基因组计划以及人类癌症基因组解剖计划的研究发现，在癌症中存在stomatin mRNA独特的选择性剪接体[18-19]。Subramanian等[20]采用cDNA微阵列方法研究发现，stomatin基因在具有α血小板源生长因子受体(PDGFA)基因突变的胃间质肿瘤中，差异性表达升高3倍以上。Jinawath等[21]采用cDNA微阵列的方法，发现stomatin基因在弥散型胃癌中表达上调。Kwon等[22] 研究发现stomatin基因在结肠癌比配对的正常结肠组织中差异性表达上调8倍以上。stomatin还是小鼠模型跨代致癌作用的基因事件所涉及的基因之一[23]。目前的研究局限于stomatin基因的差异表达上，对其具体功能及机制尚不清楚，有待于进一步的研究。

　　(二)人类SLP-2的功能

　　SLP-2在人类多种组织如脑、肾脏、肺、胸腺、气管、食管黏膜、胃、肌肉、心脏、结肠、脾脏、小肠、胆囊等中广泛表达，其中在脑和肾脏等组织中表达量很低[24]。SLP-2蛋白的亚细胞定位可能是细胞质和细胞膜，但是其功能尚不清楚[25]，以往仅仅是根据其序列相似性以及保守的功能结构域进行推测[3]。新近的研究结果提示SLP-2可能具有以下功能。

　　1. 作为内膜蛋白，参与线粒体的某些功能：Hájek 等[26]研究表明，SLP-2是一种线粒体蛋白，亚定位于线粒体内膜，凸向膜间室，与线粒体融合媒介蛋白Mfn2形成高分子量复合体，可能参与了线粒体融合。Chevallet等[27]的研究也表明SLP-2定位于线粒体。

　　2. 参与“脂筏”和“陷窝”组成：近年来的蛋白组学研究表明，SLP-2和caveolin一起参与人类血管内皮细胞膜表面“陷窝”的形成[28]，与内质网、线粒体发生相互作用[29]。SLP-2参与人类淋巴细胞表面“脂筏”的组成[30]，可能在T淋巴细胞受体(TCR)激活、信号传导过程中起一定作用[31]。

　　3. 与人类恶性肿瘤有关：详见下文。

　　(三)人类SLP-1和SLP-3的功能

　　SLP-1即STORP(stomatin-related protein)，原先认为仅存在于脑中[2]，后来证明在心脏、骨骼肌表达较高，并且广泛表达于许多组织中，功能不清楚[13]。Nrsett 等[32]采用基因芯片技术检测到胃癌中SLP-1基因表达。SLP-3是从人类嗅觉上皮中分离出的嗅觉神经元蛋白，在嗅觉传导复合体的组装、移位和功能发挥上起重要作用[4]。

　　三、SLP-2与恶性肿瘤

　　1. 食管癌：张立勇等[24]首先发现SLP-2在食管鳞状细胞癌中过度表达[33]。应用cDNA微阵列发现SLP-2基因在食管鳞癌组织中的表达比在配对的正常组织中高6倍以上，利用RT-PCR和Northern blot技术在mRNA水平、利用Western blot和免疫组化技术在蛋白水平的研究都表明，SLP-2基因在食管鳞癌组织中表达上调。SLP-2在正常食管黏膜中呈阴性表达，而在食管癌癌前病变(轻中度不典型增生)中阳性表达，随着病变的进展表达逐渐增加，提示SLP-2过表达是食管癌发生发展过程中的早期事件。但是，没有发现SLP-2免疫组化结果与临床病理参数(肿瘤分化程度、淋巴结转移等)之间有统计学意义的关联(P>0.1)。

　　在细胞水平[34-35]，SLP-2基因反义转染抑制食管鳞癌细胞系TE12和KYSE450细胞的SLP-2表达时，可抑制细胞生长和增殖，导致S期阻滞，并抑制癌细胞的黏附功能。SLP-2基因反义转染尚能抑制KYSE450细胞对裸鼠的致瘤能力[35]。这些结果提示食管鳞癌中SLP-2表达上调促进癌细胞过度生长和增殖，并参与食管鳞癌的转移。

　　2. 肺癌：Bhattacharjee等[36]采用微阵列方法研究发现SLP-2在肺腺癌中高表达。苏雷等[37]应用RT-PCR技术研究52例肺癌和4个肺癌细胞系SLP-2的表达情况，发现SLP-2在4个细胞系中全部阳性表达。SLP-2 mRNA在肺癌中的阳性表达率为73.1%(38/52)，SLP-2在低年龄、低分化、纵隔淋巴结转移以及临床分期Ⅲ期的患者中的阳性表达率较高。Zhang等[34]研究表明，与配对正常肺组织比较，SLP-2在肺癌组织中表达上调，差异有统计学意义(P<0.05)。

　　3. 子宫内膜癌：冯旺琴等[38]采用半定量RT-PCR技术研究发现，32例子宫内膜癌组织中SLP-2 mRNA的表达水平明显高于正常子宫内膜组织(P<0.05)，但是与子宫内膜癌的病理分期、分化程度、淋巴结转移以及肌层浸润深度均无相关性(P>0.05)。表达SLP-2基因的正义质粒转染子宫内膜癌细胞系HEC-1B细胞，使得SLP-2 mRNA表达水平增加约2～4倍，细胞生长变快;反义质粒转染后SLP-2 mRNA表达水平减少50%，细胞生长变慢。这些结果提示SLP-2 mRNA的高表达参与了细胞的过度生长与增殖，可能与子宫内膜癌发生、发展有一定关系。

　　4. 喉癌：Zhang等[34]对喉癌的SLP-2表达情况进行了研究，结果：RT-PCR技术显示SLP-2 mRNA在喉癌组织中的阳性表达率为83.3%(30/36)，免疫组化方法表明SLP-2蛋白在喉癌组织中的表达率为89.3%(75/84)，与配对正常组织相比，差异有统计学意义(P<0.05)。

　　5. 结肠癌：López等[39]采用cDNA基因芯片检测到结肠癌细胞中SLP-2 mRNA表达上调，并且受RNA结合蛋白(HuR)的调控。Alvarez-Chaver等[40]报道采用蛋白组学技术研究发现，结肠癌的一些细胞膜蛋白包括HSPs、Prohibitin、SLP-2等差异性表达上调，有可能成为结肠癌的候选标记物。

　　6. 前列腺癌：Lexander等[41]研究发现，前列腺癌中HSP70、SLP-2等30个蛋白高表达，并且与肿瘤去分化有关。

　　四、stomatin以及SLP-2的可能作用机制

　　目前对于stomatin以及SLP-2的作用机制并不清楚，有限的资料为我们提供了线索。Bianchini等[42]应用cDNA微阵列研究发现，经amifostine和imatinib(促凋亡药物)共处理人类慢性粒细胞白血病急变系K462细胞后，stomatin基因表达下调。Kovarova等[43]采用蛋白组学技术，分析一种人工合成的细胞周期素依赖性激酶抑制剂Bohemine处理肺腺癌细胞系A549后，发现与其抗癌作用有关的13个差异性表达蛋白，其中SLP-2表达下调。Dowling等[44]采用蛋白组学技术分析一种经过紫杉醇选择的，具有超侵袭性表型的人类癌细胞系(Hela细胞)膜碎片蛋白，发现SLP-2蛋白差异性表达上调，提示SLP-2增加可能与此种癌细胞系的超侵袭表型有关。Park等[45]采用cDNA基因芯片检测SV40病毒诱导的、具有干细胞特性的永生化人类乳腺导管上皮细胞系的基因表达情况，发现了67个上调表达2倍以上的基因，其中包括SLP-2，这种导管上皮细胞可能是发展为侵袭性乳腺癌细胞的早期阶段，提示SLP-2可能和干细胞的某些特征有关，参与正常细胞的恶性转化表型。

　　综上所述，我们分析认为：SLP-2作为一种细胞膜、线粒体内膜相关蛋白，可能参与了对细胞凋亡和细胞周期的调控，也可能在癌细胞侵袭、转移等方面具有重要作用。

　　五、总结与展望

　　stomatin及其家族成员与肿瘤关系的研究才刚刚起步，初步的研究表明SLP-2在人类多种恶性肿瘤中过表达、其反义结构能够抑制肿瘤发生，SLP-2很可能是一个潜在的癌基因。人类癌症中stomatin和SLP-2表达增加的原因还不清楚，可能的机制包括遗传学和表观遗传学修饰，但是迄今尚未发现人类癌症及其他疾病中stomatin和SLP-2的基因突变。因此，stomatin和SLP-2参与恶性肿瘤发生发展的作用机制尚不清楚。

　　未来的研究方向应该是：(1)研究SLP-2与恶性肿瘤临床病理特征的关系，评估其作为新的预后指标的可能性;(2)研究SLP-2过表达的分子机制，阐明其发挥功能的信号传导通路;(3)针对SLP-2的作用环节，设计新的抗癌药物作用靶点。

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