Notch信号通路与胰腺癌相关性研究进展

张宝明 黄鹤光 谢捷明 王丛菲 殷强

Notch信号通路与胰腺癌相关性研究进展

张宝明 黄鹤光 谢捷明 王丛菲 殷强

胰腺癌(pancreatic cancer，PC)是一种恶性程度极高的消化道肿瘤。在美国，2010年新诊断胰腺癌患者43 140例，死亡36 800例[1]。胰腺癌明确诊断时多属晚期，手术切除率低，并且对化疗药物不敏感，5年总生存率<5%，40年来总生存率无明显变化[2]。一项对24例胰腺导管腺癌(PDAC)组织的全基因组分析结果显示，12条细胞信号通路与胰腺癌的发生密切相关，包括Wnt/Notch、Hedgehog、TGF-β及K-ras等信号通路[3]。本文就Notch信号通路与胰腺癌的相关性研究做一综述。

一、Notch信号通路的组成

1．Notch受体：1917年Morgan首先在果蝇体内发现Notch受体基因。Notch受体蛋白的同源分子普遍存在于从果蝇到哺乳动物的众多生物体内，且具有高度保守性。哺乳动物Notch受体基因有4类，分别定位于染色体9q34、1p13-p11、19p13.2-p13.1和6p21.3，编码4种Notch受体，分别为Notch-1、Notch-2、Notch-3及Notch-4。Notch受体蛋白是一分子质量约为300 000的Ⅰ型跨膜蛋白，以异二聚体的形式表达于细胞膜上，包括胞外区、跨膜区和胞内区3部分。Notch受体胞外区结构包括29～36个表皮生长因子(EGF)样重复序列及3个富含半胱氨酸的Lin/Notch重复序列(Lin/Notch repeats，LNR)，其主要功能是参与配体 DSL的结合并激活Notch。在LNR与跨膜结构域之间保守的半胱氨酸可能参与受体异二聚体化时的二硫键结合。Notch受体胞内区(Notch intracellular domain，NICD)包括：(1)重组信号结合蛋白-Jκ结合分子区域(RBP-Jκassociated-molecule region，RAM)，是与C启动子结合因子-1(CBF-1)/RBP-Jκ的主要结合部位；(2)6个锚蛋白重复序列(ANK，也称cdcl0/ANK)，是Dehex、Master-mind like(MAML)等蛋白的结合部位，这些蛋白对Notch信号通路有调节作用；(3)1个PEST序列(praline-glutamateserine-threonine-rich，P)，与Notch受体蛋白的降解有关；(4)2个核定位信号区(NLS)及1个转录激活区(TAD)。Notch-1是当前研究最多的Notch受体，但Notch受体与不同配体结合所产生的不同的生物学功能仍未阐明[4]。

2．Notch配体：Notch配体也是Ⅰ型跨膜蛋白，表达在相邻的细胞膜上。果蝇的Notch配体是Delta和Serrate,线虫的Notch配体是Lag-2，故Notch配体又被称为DSL蛋白。在哺乳动物中Notch配体共有5种，分别为Delta-like-1、3、4和Jagged1、2。与Delta同源性高的被称作Delta或Delta-like(Dll)，与Serrate同源性高的被称作Jagged。Notch配体的胞外区也含有1个N端DSL区，连有EGF样重复序列。DSL结构域在Notch配体家族中高度保守，是结合并激活Notch受体所必需的。Serrate和Jagged胞外区靠近细胞膜的部位有一个保守的富含半胱氨酸的结构域(CR)，Delta中则没有这个结构域。Notch配体的胞内区较短，功能不明。Notch配体可与多个Notch受体特异性结合，发挥不同的生物学作用，介导不同的生物过程[4]。

3．参与Notch信号通路的其他重要信号分子：(1)ADAMs。它是一单链蛇毒多肽，属金属蛋白酶家族，其序列与蛇毒样细胞溶解酶家族相似。ADAMs分为含有糖蛋白G结构域的分泌型ADAM(ADAMTS)和固定于细胞膜的ADAM两群。ADAMs在肿瘤组织中表达，参与肿瘤的形成[5]。(2)γ-分泌酶复合体。它是由presenilin 1、nicastrin(NCT)、Aph-1和Pen-2组成的大分子复合物。4种分子通过分子间及分子内精确的相互作用产生活性的γ-分泌酶(γ-secretase)复合体，如果某一分子缺失，则可导致γ-分泌酶复合体发育不完全[6]。(3)CSL蛋白。它是一种DNA结合蛋白，是Notch信号通路的重要调节分子。在哺乳动物中称RBP-Jκ和CBF-1，在果蝇中称Su，在线虫中称Lag-1。CSL是CBF-1、Su及Lag-1的首字母缩写。CSL作为Notch信号通路的初级效应分子，通过与Notch的活性形式NICD形成NICD复合物，再与细胞核内特定的DNA序列结合，从而激活转录过程[7]。

二、Notch信号的转导

Notch受体前体蛋白在内质网合成后转运至高尔基体中，被furin样转化酶(fufin-like convertase)在S 1位点裂解生成胞外区和跨膜片段，转运到细胞膜形成异二聚体。当邻近细胞表面的Notch配体与受体胞外区结合，ADAM家族蛋白酶中的肿瘤坏死因子-α转化酶(tumor necrosis factor-αconverting enzyme，TACE)在S 2位点剪切Notch受体蛋白释放胞外段，随后由γ-分泌酶复合体在S 3位点酶切，形成活性形式的NICD。NICD进入细胞核后，其RAM区与CBF-1及MAML蛋白结合形成转录复合物，并募集转录共激活因子(co-activato，CoA)，激活下游靶基因的转录[8]。NICD下游多为碱性螺旋-环-螺旋类转录因子(basic helix-loop helix，bHLH)，如果蝇中的E/spl、哺乳动物中的Hes和HERP(hes-related repressor protein)等。除经典的CBF-1/RBP-Jκ依赖性途径外，还有非CBF-1/RBP-Jκ依赖性转导途径。目前，非CBF-1/RBP-Jκ依赖性Notch信号转导途径的分子并不多，仍待进一步研究。

三、Notch信号通路与胰腺癌的相关研究

胰腺上皮内瘤变(PanIN)被公认为是PDAC的癌前病变[9-11]。研究表明[12-13]，在正常胰腺组织中，Notch受体(Notch-1和Notch-2)、Notch配体(Jagged-1、Jagged-2和Dll-4)及Notch靶基因(Hes-1、Hes-4、Hey-1和HeyL)低表达或无表达，而在组织转化的胰腺导管上皮、PanIN及人胰腺癌组织中均见高表达，说明Notch信号通路的激活促进胰腺癌的发生、发展。动物实验研究支持[14-17]腺泡细胞和(或)中心腺泡细胞在K-ras致瘤作用下，向导管转化(acinar-to-ductal metaplasis，ADM)，ADM可能是PanIN和PDAC发生的关键步骤。不同的Notch受体在胰腺癌的发生、发展中发挥不同的作用[18]。Mazur等[18]研究显示，Notch-1在胰腺腺泡中高表达，而Notch-2在胰腺导管细胞、中心腺泡细胞及PanIN中高表达； 在转致癌基因K-rasG12D小鼠模型中敲除Notch-2，小鼠模型PanIN发展停滞，总生存期延长，说明Notch-2在PanIN和PDAC的发展中起重要作用。Notch-3在胰腺癌细胞的胞质(74%)和胞核(44%)中过表达[19]。细胞核Notch-3过表达仅见于不可切除的胰腺肿瘤，且与胰腺癌患者较差的总生存期有关[20]。Notch-1首先被鉴定为致癌基因。最近研究表明，它也可发挥肿瘤抑制基因的功能[21]。Hanlon等[22]研究表明，Notch-1缺失增加了K-rasG12D致癌基因小鼠的胰腺癌的发生、发展概率。目前，对于从ADM发展为PanIN，最终进展为侵袭性胰腺癌，是由信号通路还是基因突变或多种机制联合作用尚无统一意见[23]。使用转化生长因子α(TGFα)激活原代培养的腺泡细胞Notch信号通路，使Hes 1蛋白在组织转化导管上皮及PanIN中过表达，促进腺泡细胞的分化，表明Notch信号通路的持续激活可能发生在胰腺癌的早期阶段[24]。Sawey等[25]证实，基质金属蛋白酶-7(MMP-7)通过激活Notch信号通路调控胰腺腺泡的转移分化。通过siRNA下调Notch-1的表达，可降低NF-κB DNA的连结活性，下调VEGF和MMP-9在胰腺癌细胞中的表达，降低了胰腺癌细胞的侵袭、转移能力[26]。可见Notch信号通路在胰腺癌的发生、发展及侵袭、转移过程中不是孤立的，而是与其他信号通路相互交联、相互调节而发挥作用的。但对Notch信号通路与胰腺癌发生、发展及侵袭的关系仍有许多问题需要进一步解释，如Notch信号通路下游信号转导及调节途径；在胰腺癌发生、发展过程中的分子及细胞水平的作用机制；与哪些信号通路及信号分子交联，如何发挥作用；该通路中哪个信号分子为明确的治疗靶点；γ-分泌酶抑制剂(GSIs、DAPT、Ⅲ-31-C等)是否为Notch信号通路最有效的抑制手段等。总之，Notch信号通路有望成为研究胰腺癌发生、发展机制的新途径、新靶点。

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10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2012.01.024

福建医科大学重大科研项目(09ZD012)；福建省自然科学基金(C0510012)

350001 福建福州，福建医科大学附属协和医院普外科(张宝明、黄鹤光、王丛菲、殷强)；福建医科大学药学院药理学系(谢捷明)

黄鹤光，Email：hhuang2@yahoo.com.cn

2011-04-17)

(本文编辑：吕芳萍)