Caveolin?1在肿瘤中的研究进展

【关键词】  Caveolin?1 肿瘤 研究进展

Caveolin?1(小窝蛋白1)是Caveolae(小窝)的重要结构蛋白，参与了caveolae的形成，以及细胞增殖、分化、凋亡和血管生成的信号通路的调控，与肿瘤的发生、发展和转移有密切关系。目前研究认为Caveolin?1同时具有肿瘤抑制因子和促进肿瘤侵袭转移的双重作用，本文就Caveolin?1在肿瘤中的研究现状作一综述。

    1  Caveolin?1概述

    Caveolae是细胞质膜表面特异性的内陷囊状结构，广泛存在于各种类型的细胞中，形状呈烧瓶或希腊字母Ω，但是也存在其他形式，如形成分离的囊泡或管状的囊泡通道。

    具有里程碑的是1992年Rothberg对caveolin?1的发现。caveolin?1是caveolae的标志性蛋白，分子质量为21～24 kDa，修饰于caveolae的内表面，其基因定位于人染色体7q31.1，有三个外显子。目前已确定的caveolins家族成员有：caveolin?1α、caveolin?1β、caveolin?2α、caveolin?2β、caveolin?2γ、caveolin?3［1］。大多数细胞主要表达caveolin?1和caveolin?2，二者形成稳定的异源寡聚体复合物，而caveolin?3则局限在肌细胞，与肌细胞的合成密切相关。

    Caveolin?1由178个氨基酸残基组成，具有特殊的发夹样结构。caveolin?1的N端(82?101)除与caveolin?1同聚体形成有关外，还能直接与多种信号分子连接，从而调控这些信号分子的活性状态，这一段氨基酸序列如同形成的脚手架，故称之为脚手架区。绝大多数上述信号分子中含有三段相似的氨基酸序列：фxфxxxxф，фxxxxxфxфф和фxфxxxxфxxф(ф代表芳香族氨基酸Trp、Phe和Tyr，x代表任意氨基酸残基)，这些序列常位于信号分子的活性部位(如酪氨酸激酶、丝/苏氨酸激酶的酶活性中心)，信号分子通过该序列与caveolin?1的脚手架区相连接。

    caveolin?1介导caveolae的形成，参加胆固醇运输、细胞内胆固醇调节和物质转运功能，调节内皮组织的通透性，特别是参加细胞内外信号传递、组装和调节，并在细胞增殖、分化、迁移、凋亡和血管生成等方面发挥重要作用。

    2  Caveolin?1与肿瘤

    肿瘤发生是一个长期、分阶段、多种基因参与的复杂过程。caveolin?1作为一种直接参与细胞增殖和转移的负调控基因目前越来越受到人们的关注。国内外的一些学者研究表明，caveolin?1在泌尿系等肿瘤中高表达，说明它在肿瘤中的作用具有双重性，具体原因不明。

    2.1  Caveolin?1对细胞恶变的抑制作用

    2.1.1  caveolin?1在正常和肿瘤组织中的差异表达  众多研究表明caveolin?1在正常组织中高表达，而在乳腺癌、肺癌、宫颈癌、卵巢癌和结肠癌中表达明显下降，在甲状腺滤泡状癌中甚至无表达。Volonte通过转基因技术证实，在体内caveolin?1具有促进细胞老化作用。Franco也证实caveolin?1的缺失导致表皮细胞的过度增殖，加速皮肤癌的发生。Engelman等人基于以下原因，认为caveolin?1基因是7号染色体D7S522基因座上的肿瘤抑制基因。a)无论小鼠还是人类，编码caveolin?1的基因都位于染色体7q31，其基因位点与D7S522接近；b)在多种人类肿瘤细胞系中，包括：乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、肾癌都存在D7S522位点的缺失；c)caveolin?1基因的第1、2外显子被包饶于CpG岛内，通过甲基化这些区域可以部分调节caveolin?1的表达。

    2.1.2  caveolin?1抑制肿瘤发生的分子机制  除自身染色体原因外，caveolin?1还可通过调控细胞周期来抑制肿瘤的发生。a)caveolin?1负性调控cyclinD1，从而阻遏细胞于G0/G1期。Hulit等［2］研究表明，当cyclinD1基因启动子的T细胞因子/淋巴样增强子位点发生突变时，caveolin?1对cyclinD1的下调作用显著减弱；而caveolin?1的C末端缺失时，不影响其对cyclinD1的作用，但当N末端缺失时，对cyclinD1不仅抑制作用消失，而且有轻度的诱导作用。以上结

    山西省自然科学基金(2007011112)

    果说明，caveolin?1正常表达可以抑制cyclinD1基因启动子的活性，作用的部位为caveolin?1的N末端。b)caveolin?1有抑制MAPK通路的作用，MAPK家族的主要成员是JNK和ERK，caveolin?1可以在多条途径抑制ERK的活化。a)caveolin?1抑制整合素介导的ERK活化，阻止信号向下游传递［3］。b)caveolin?1可以通过抑制G蛋白亚单位、蛋白激酶C、受体酪氨酸家族Src等途径抑制ERK的活化。c)caveolin?1可以隔离脂肪中的Fyn和Shc，阻止他们与a整合素相互作用，从而抑制层粘连蛋白诱导的ERK活化，通过核转录因子Jun、Fos以及cyclinD实现对细胞增殖周期的负向调控。c)Caveolin?1抑制src酪氨酸激酶的磷酸化，从而阻止信号向下传导。Li等［4］发现caveolin?1与野生型的Src(产物为PP60c?src)发生交互作用，但不能与突变激活的Src形成稳定的复合体，并发现caveolin?1和c?Src共同表达时可显著抑制c?Src的激酶活性。还发现人工合成的架构区多肽可抑制酪氨酸激酶的自身磷酸化及Src家族激酶相关的Fyn的自身活化。而已知c?Src的自身磷酸化在控制其激酶活性中起主要作用。d)caveolin?1抑制NEU的活性。NEU(erb?B2)是编码表皮生长因子样受体酪氨酸激酶的原癌基因，caveolin?1架构区有抑制NEU蛋白自身磷酸化的作用。Engelman等［5］研究证实，在NIH3T3和Ratla细胞中，NEU的突变激活使caveolin?1表达下调；同样，caveolin?1的高表达会阻断NEU的信号传导。可见，caveolin?1与NEU之间存在着负反馈调控。e)caveolin?1高表达时，EGF、FGF、PDGF、转化生长因子等的表达下调，而这些生长因子表达异常时会负性调控caveolin?1的表达［6］。

    2.2  Caveolin?1对细胞恶变的促进作用

    2.2.1  最近研究发现caveolin?1在某些肿瘤组织中呈高表达。Yang等［7］研究了大鼠原发性前列腺癌及转移性前列腺癌的多个癌细胞株，发现在大鼠正常前列腺上皮细胞中caveolin?1表达微弱；在原发性前列腺癌细胞中其表达加强、呈胞浆弥漫性；在转移性前列腺癌细胞中，其表达更强，呈浓集颗粒状。同样，在正常人前列腺上皮细胞中caveolin?1表达亦呈阴性，而在原发性前列腺癌细胞中偶见颗粒状浓集表达。其他如肾癌、膀胱癌中caveolin?1也表达增高，提示caveolin?1增高与肿瘤发生、发展有关。甚至还有学者发现与上述报道相悖的结果，结肠癌和乳腺癌中caveolin?1表达也增高。

    2.2.2  caveolin?1促进肿瘤发生的分子机制  目前认为caveolin?1可能通过以下三种方式促进细胞恶变。a)显负性点突变。Lee等［8］在乳腺癌研究中发现caveolin?1基因第132位点的突变率(P132L)能达到16％，HIH3T3细胞caveolin?1中P132L的表达能够提高细胞的侵袭能力及耐药能力。b)caveolin?1丝氨酸磷酸化。一般情况下，caveolin?1主要与细胞质膜相结合，但是它的Ser80被磷酸化后可以使其变成分泌型蛋白，分泌型的caveolin?1会导致具有自分泌或旁分泌功能的肿瘤生存能力提高。Tahir等［9］证实，雄激素不敏感型前列腺癌细胞能够以自分泌或旁分泌的形式分泌caveolin?1，并直接刺激前列腺癌细胞的生长和生存。(3)caveolin?1酪氨酸磷酸化。Lee等［10］发现，caveolin?1蛋白中不同位点的酪氨酸磷酸化可能对抗caveolin?1架构区抑制肿瘤的作用。氨基端14位酪氨酸磷酸化后，与生长因子受体结合蛋白7结合，可以刺激细胞增殖，诱导细胞非贴壁生长，并促进细胞转移。这些可能是许多实验得到相反结果的部分原因。

    2.3  Caveolin?1与肿瘤侵袭和转移  影响肿瘤侵袭和转移的正相关因素包括核转录因子，类癌基因Jun、Fos、VEGF及其受体，细胞外基质之一的透明质酸；负相关因素包括p53、E?cadherin/β?catenin和细胞外基质之一的胶原。

    2.3.1  caveolin?1对肿瘤侵袭和转移的抑制作用  MTLn3和MTC细胞系为来源于同一细胞系但有不同运动能力的两种细胞，MTLn3细胞系具有较强的运动和迁移能力，而MTC细胞系相反。实验发现，MTLn3细胞缺乏caveolin?1表达，而MTC细胞有相对较高的caveolin?1表达，提示caveolin?1可能参与抑制细胞侵袭和转移。然后重组表达caveolin?1于MTLn3细胞并进行集落形成实验发现，与未转染caveolin?1的亲本细胞相比，形成的集落数少，而且集落体积较小，提示重组表达caveolin?1可使MTLn3细胞非贴壁依赖性生长的性质减弱。

    血管生成是肿瘤生长、侵袭和转移过程中极其重要的促进因素，VEGF在血管生成中扮演重要的角色。Labrecque等［11］用牛主动脉内皮细胞与GST?Caveolin?1共孵育，抑制了flk?1的VEGF诱导活化，说明caveolin?1在VEGF依赖性信号级联反应和血管生成中起主要抑制作用。此外，caveolin?1还可以通过生长因子受体与Ras途径和整合素与Src途径抑制VEGF的活性。