【DMBT1的分子生物学特性及其在肿瘤中的研究进展】 分子生物学教材

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  DMBT1(deleted in m alignant brain tumors,DMBT1)基因为近年来新发现的一种候选的抑癌基因[1],它的表达下调、缺失、突变失活被认为和多种肿瘤,特别是上皮细胞肿瘤的发生、发展、以及浸润、转移有密切的关系。现就DMBT1基因的分子生物学特性及其与肿瘤的关系进行综述。
  
  1 DMBT1基因的发现与分子结构特征
  
  1997年,Molleuhancer等[1]研究发现80%的多形性胶质细胞瘤显示具有10q的缺失。并采用表象差异分析法在一个成神经管细胞瘤细胞株中,识别了一个位于10q25.3-26.1的纯合子缺乏,并克隆了跨越这一缺失的新基因--DMBT1基因。正是由于最早发现该基因常常在脑组织恶性肿瘤中丢失,故而得名(deleted in m alignant brain tumors,DMBT1)。
  DMBT1基因位于10号染色体长臂,由高度同源的重复外显子和内含子序列构成[2],该基因具有至少54个外显子,并且覆盖长达8 kb的基因组区域[3]。 DMBT1基因与清道夫受体富含半光氨酸区域(SRCR)超家族具有同源性,编码包含SRCR区,CUB(“Clr/Cls Uegf Bmp1”)区和ZP(“zona pellucida”)区[4]的糖蛋白。因此也说明DMBT1可能参与间接的蛋白与蛋白的相互作用。
  
  2 DMBT1基因的功能
  
  2.1 DMBT1与免疫防御 DMBT1编码蛋白是SRCR超家族中的新成员,SRCR超家族是免疫球蛋白超家族中具有回忆功能且大多数与免疫系统的增生和分化相关的家族[5]。Mollenhauer等[5]研究发现DMBT1 mRNA在整个免疫系统都有表达,Western杂交研究显示DMBT1同源体与胶原凝集素结合蛋白gp-340相符合,gp-340是一种参与呼吸道免疫防御的糖蛋白,DMBT1 gp-340通过与肺泡表面的表面活性蛋白Sp-D(surfactant protein D)、Sp-A作用可刺激肺泡巨噬细胞的迁移。免疫组化显示肿瘤相关巨噬细胞和肿瘤细胞都可以合成DMBT1,而且在多形性胶质母细胞瘤中(与正常脑组织相比)下调,其可能参与了免疫防御功能。
  2.2 DMBT1与细胞分化 据Hikitac等[6]和Al-Awqati等[7]研究报道hensin这种蛋白存在于远曲小管和集合管的闰上皮细胞以及小肠上皮细胞,是一种极性蛋白质,调节细胞内外基质的相互作用及与细胞表面蛋白的联系而能够逆转上皮细胞的极性,而集合小管闰细胞的极性转变代表了终末分化;hensin这种蛋白还能诱导微绒毛蛋白的表达,而导致尖端终端网状蛋白(细胞角蛋白19和肌动蛋白)的出现(这些均导致过度生长的微绒毛结构)。Hensin在许多类型的上皮细胞中表达,而且可能它在这些上皮细胞的分化中也扮演了相同重要的作用。兔的hensin蛋白和人的DMBT1蛋白均来源与相同基因的选择性拼接。免疫组化显示DMBT1蛋白在成人与胎儿的胃肠道上皮细胞、表皮细胞的表达水平和空间分布存在明显差异,这提示DMBT1可能在人体某些部位的发育过程起作用。说明DMBT1可能具有促进细胞分化的功能。
  
  3 DMBT1表达与肿瘤临床病理、生物学行为
  
  Mollenhauer等[1]通过RNA 转移杂交在胎儿肺中检测到DMBT1的cDNA片段有8.0、7.5、6.0 kb 3种,在成人肺中只检测到8.0 kb片段,在小肠中检测到7.5 kb和6.0 kb片段。比较DMBT1基因6.0 kb片段和 8.0 kb片段的外显子功能,Mollenhauer等发现DMBT1的不同大小片段可编码不同SRCR区和SID区(SRCR interspersed domain)的蛋白质,且SRCR区是蛋白配体的结合区。还发现在8.0 kb片段中外显子14(定位于SID3a)及外显子17(定位于SID4b)缺乏,提示可能是编码SID区的外显子功能的不同调控方式,进一步提示不同的编码外显子的SRCR区和SID区可产生不同功能特点的蛋白质。DMBT1基因在正常成人呼吸系统和消化系统组织中高表达[8-9],在生殖系统和脑组织中为中等表达,在多种肿瘤中,DMBT1基因的表达与淋巴结转移、肿瘤浸润深度存在明显的相关性,伴有淋巴结转移的肿瘤,DMBT1基因的表达率低于无淋巴结转移者。DMBT1基因表达的改变与肿瘤的组织学分型、浸润方式、肿瘤大小、肿瘤部位等无关。
  
  4 DMBT1基因在常见肿瘤的表达及其与肿瘤发生、发展、浸润、转移的关系
  
  大量的研究显示DMBT1基因和/或表达的异常与神经系统肿瘤、消化系统肿瘤、肺癌、乳腺癌等均有关,以下就DMBT1基因与肿瘤的关系作一简要阐述。
  4.1 DMBT1基因在神经系统肿瘤中的表达 Mollenhauer等[1]研究发现,在20例成神经管细胞瘤有5例,39例多形性胶质母细胞瘤中有19例检出等位基因的缺失,同时发现在二者中存在高比例的纯合性缺失,且4/5脑肿瘤细胞株缺乏DMBT1基因的表达,故认为DMBT1可能是一种参与成神经管细胞瘤和多形性成胶质细胞瘤致癌机制的肿瘤抑制基因。Somerville等[10]研究指出:21例原发性胶质母细胞瘤中38%肿瘤显示DMBT1基因内的纯合性缺失。Lin等[11]研究报道,在26例间变性少突胶质瘤、31例间变性星形细胞瘤、53例多形性胶质母细胞瘤中,DMBT1位点常常发生杂合性缺失,且3组之间无明显差异,但DMBT1位点的杂合性缺失与患者的生存期无关,认为DMBT1与胶质瘤形成的早期阶段有关。但是据Sanson等[12]研究报道,39例少突胶质瘤中,10例出现DMBT1基因纯合性缺失,但这其中只有1例具有PTEN突变,且其纯合性缺失与生存期无关,认为DMBT1基因有关肿瘤发生的作用有待进一步研究证明。
  4.2 DMBT1基因在消化系统肿瘤中的表达 DMBT1在正常成人消化系统呈高水平表达,Mori等[13]用RT-PCR的方法测定食管癌、胃癌、结直肠癌中DMBT1 mRNA的表达,发现43例食管癌中有23例、40例胃癌中有5例、24例结直肠癌中4例DMBT1 mRNA的表达明显减少。且15种食管癌细胞系中12种食管癌细胞系无DMBT1 mRNA表达,并且11.6%原发性食管癌中、
  13.3%食管癌细胞系中存在DMBT1纯合性缺失。表明DMBT1作为一个肿瘤抑制基因也存在于消化道肿瘤中,特别是食管癌中。王越英等[14]研究报道,在食管癌、贲门癌、胃癌组织中,DMBT1 mRNA阳性表达缺失率分别为63.2%(24/38)、52.4%(11/24)、72.0%(18/25)。伴有淋巴结转移的癌组织DMBT1 mRNA表达缺失率均显著高于相应淋巴结无转移的癌组织,肿瘤外侵越严重,DMBT1 mRNA表达缺失率越高,提示DMBT1基因在上消化道癌的发生、发展及转移中起一定作用。
  Sasaki等[15]检测了25例肝结石病的胆管上皮、52例伴有肝结石病的浸润和非浸润肝内胆管细胞癌、49例伴有肝结石病的肝管内乳头状瘤、32例无肝结石病的肝内胆管细胞癌和10例正常肝组织。发现与正常的肝组织相比肝结石病的胆管上皮的DMBT1表达增加,57%的伴有肝结石病的肝管内乳头状瘤和79%的非浸润性肝内胆管细胞癌表达也增加,而有和无肝结石病的浸润性肝内胆管细胞癌的DMBT1表达减少(各为50%和30%)。在4个(20%)肝管细胞癌组织和2个(50%)胆管细胞癌细胞株存在纯合性缺失和表达减少,故认为DMBT1基因纯合性缺失和表达减少是肝内胆管细胞癌形成和进展的关键。
  4.3 DMBT1基因在肺癌组织中的表达 据Wu等[9]研究报道,10%(2/20)小细胞肺癌细胞系和43%(6/14)非小细胞肺癌细胞系缺少DMBT1的表达,而且与正常肺组织相比,45%(9/20)原发性非小细胞肺癌DMBT1的基因表达水平显著降低,且 10%(4/40)的小细胞肺癌细胞系存在DMBT1的纯合性缺失。并通过对8个非小细胞肺癌细胞系和20例原发性非小细胞DMBT1区编码测定,在非小细胞肺癌细胞系中测定到52密码子的点突变,从而导致编码的氨基酸由丝氨酸转变为色氨酸,认为DMBT1基因缺失或其他不明机制引起的DMBT1基因表达缺失在肺癌的发生中起了一个重要的作用。周爱莲等[16]用聚合酶链反应检测原发性肺癌DMBT1基因纯合性缺失,发现37例肺癌组织中9例有DMBT1基因纯合性缺失,而其自身癌旁正常肺组织均无DMBT1基因的纯合性缺失,DMBT1基因纯合性缺失率,非小细胞肺癌组高于小细胞肺癌组,低、未分化肺癌组高于中、高分化肺癌组,伴有淋巴和/或远处转移组高于不伴转移组,有吸烟史组高于无吸烟史组( P [17]研究指出:在肺癌中没发现DMBT1基因的经常失表达,认为在呼吸系统肿瘤中,由于染色体10q25-q26介导的肿瘤的发展、转移的形成有待进一步研究,这可能与他们所用的方法、试剂不同有关。
  4.4 DMBT1基因在其他系统肿瘤中的表达 Bikker等[18]应用免疫组化的方法测定涎腺肿瘤中DMBT1蛋白-涎腺凝集素(Salivary agglutinin SAG)的表达,发现在涎腺癌旁组织中SAG的表达上调,而在涎腺肿瘤中,与其自身正常组织或癌旁组织相比,SAG表达下调。认为SAG可以作为一个潜在的涎腺肿瘤指示剂和(或)涎腺肿瘤抑制因子。
  Mollenhauer 等[19]研究发现,与正常表皮组织相比DMBT1和galectin-3在上皮起源的皮肤肿瘤中的表达也是下调的,指出DMBT1/galectin-3的缺失表达在皮肤癌的发生上起一定的作用。但同时也发现在黑色素细胞中DMBT1/galectin-3无表达,在8例痣中有1例,11例黑色素瘤中有1例有诱导表达,认为在黑色素瘤中DMBT1和galectin-3不可能作为一个典型肿瘤抑制基因起作用。
  Braidotti等[20]研究指出:在正常的和增生的乳腺组织中,DMBT1的表达是重新分配和上调的,而在乳腺癌DMBT1的表达是下调的。认为DMBT1在乳腺癌中具有潜在的作用。而且DMBT1的表达与MCM的伴随表达,说明DMBT1可能与细胞周期的调节有关。
  
  5 小结
  
  DMBT1基因是一种侯选的抑癌基因,它既可通过参与免疫防御功能,又可通过促进细胞的分化,发挥其抑癌作用。但目前国内外对DMBT1基因的表达水平和DMBT1突变/缺失在肿瘤形成过程的作用,有时会得出颇具争论的结论。且关于DMBT1在调节蛋白质与蛋白质、细胞与细胞、及细胞内外基质相互作用的可能作用,以及和不同肿瘤的联系,需要在体内外进行更多直接功能研究来阐明。对其作用机理的进一步揭示及其在体内外生物学效应的进一步探讨,将为临床预防、诊断、治疗肿瘤和判断预后提供一条新途径。
  
  参考文献
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