G蛋白偶联受体与妇科肿瘤

郭 静(综述)，程忠平(审核)

(上海交通大学医学院附属新华医院妇产科，上海 200092)

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor,GPCR)是人类基因组中最大的膜蛋白家族，人类有1000多个GPCR成员，其为细胞外信息向细细胞内传递过程中重要的中间体。GPCR信号通路不仅在视觉、嗅觉、味觉以及神经传递等人类各项生理代谢活动过程中发挥着重要的作用，而且对肿瘤的生长转移影响重大。因此，GPCR突变及异源三聚体G蛋白的活性改变都将对肿瘤的发生、发展产生重大作用。

1 GPCR的结构

GPCR由一束七跨膜α-螺旋构成，即连接三个细胞外循环和三个胞内循环[1-2]。细胞外部分，还包括一个N端，负责配体结合。细胞内部分，通常还包括螺旋Ⅷ和C端序列，与G蛋白、抑制类蛋白和其他下游感受器相互作用[3]。长期以来研究者认为，七跨膜螺旋结构是GPCR结构中最保守的成分，具有疏水模式以及携带一些具有功能性的标志图案[4]。但进一步研究发现，类视紫红质受体晶体结构在证实七跨膜折叠结构保守性的同时也揭示了循环区域及螺旋束结构的多样性。其中，胞外区受体的差异尤其明显。这些差异反映了GPCR的细胞外(extracellular,EC)区(配体结合)和细胞内(intracellular,IC)区(下游信号)间的不同进化过程。

2 GPCR的分类

GPCR的高度多样化在于不同GPCR亚型结合配体的口袋在形状、大小和静电特性方面具有很大差异。依此，人类GPCR按序列相似性可分为五类：谷氨酸受体(mGluRs)(家族C)，视紫红质样(aodopsin)受体(家族A)，黏附素类(adhesion)受体(家族B)，卷曲蛋白frizzled，FZD)受体(家族F)及分泌素(secretin)受体(家族B)[5]。

其中，视紫红质样受体包含了绝大多数种类的GPCR[6]。它被进一步分为19个子类A1～A19，作用于该类型的配体多种多样。该家族中的GPR30是新型雌激素受体，在众多细胞类型中广泛调节雌激素引起的反应。

FZD为7次跨膜蛋白，其结构类似于GPCR，可分为11种亚型。FZD胞外N端具有富含半胱氨酸的结构域与Wnt蛋白结合，从而激活Wnt信号通路。Wnt通路的过度激活与多种癌症(包括结肠癌、胃癌、乳腺癌等)紧密相关[7]。

3 GPCR与妇科肿瘤

GPCR作为人类基因组中最大的基因家族，在各种肿瘤的生长和转移中发挥着至关重要的作用[8]。其中，GPR30、FZD及促性腺素释放激素受体(gonadotropic hormone releasing hormone receptor，GnRHR)被广泛研究，以下概述其与妇科肿瘤间关系。

3.1GPR30 GPR30/GPER-1作为GPCR家族A中的一员，在不同组织包括肿瘤细胞中具有协调雌激素多层次的活动功能[9]。早在20世纪90年代末期，科学家采用差减杂交在人乳癌细胞中得到的一种GPCR类似物GPCR-Br的互补RNA；通过将其互补RNA与基因文库比对证实为一种新的G蛋白。直到2005年Revankar等[10]认为,在GPR30表达的细胞中，雌激素能结合GPR30，其研究结果提供了足够证据支持GPR30表达可直接产生雌激素结合位点，是低亲和性的雌激素结合受体。因此，当年GPR30被国际药理学联合会(International Union of Pharmacology,IUPHAR)正式命名为G蛋白偶联雌激素受体(G protein-coupled estrogen receptor,GPER)。

目前GPR30转活表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)的信号通路已被广泛接受，即雌激素、他莫昔芬、4羟他莫昔芬、G-1及环境雌激素等配体与GPR30结合，使G蛋白异源三聚体解体，G蛋白βγ亚单位通过百日咳毒素敏感途径激活Src磷酸化，后者激活细胞膜表面的间质金属蛋白酶，导致肝素结合性表皮生长因子的释放，作为配体转活EGFR，激活其下游信号通路，包括促分裂原活化的蛋白激酶、细胞外信号调节蛋白激酶、磷脂酰肌醇3-羟激酶，增加c-fos等转录调节因子的表达，促进细胞周期进展和细胞增殖。另外，在雌激素受体的乳腺癌细胞中，表皮生长因子也可以通过活化EGFR转导上调GPR30的表达，增强对雌激素的反应[11]，提示两者之间有丰富的交谈或存在正反馈回路。雌激素结合GPR30的结构分析表明，GPR30是除经典雌激素受体以外真正的雌激素受体。GPR30发现与深入研究解释了临床中雌激素依赖妇科肿瘤，如子宫内膜癌、乳腺癌、子宫肌瘤等，通过使用抗雌激素受体药物(如他莫昔芬)治疗后出现肿瘤减小不明显甚至继续生长等现象。

近期，Heublein等[12]发现，上皮性卵巢癌患者中卵泡刺激素受体阴性群体较为特殊，其在治疗反应和预后两方面可能有所不同。随后，Heublein等[12]通过研究GPR30在卵巢癌中的作用发现，雌激素作为GPR30的激动剂，主要通过促性腺激素促进卵巢癌细胞增殖。同时,还观察到GPR30与卵泡刺激素受体及黄体生成素受体密切相关。其中，在卵巢浆液性肿瘤中，GPR30的表达与卵泡刺激素、黄体生成素受体密切相关，而与雌激素受体α、雌激素受体β无关[13]。此外，相关研究表明[14]，GPR30 mRNA在一系列卵巢癌细胞株中表达。目前，就Heublein等[12]的研究可以得出GPR30在卵巢癌的生长及转移中发挥重要的作用，但其与促性腺激素间的具体关联有待进一步研究验证。

Heublein等[12]同时应用免疫组织化学法、免疫印迹法等的研究表明，GPR30在上皮性卵巢癌中高度表达。其中，在黏液性癌中表达较高，在浆液性癌中表达稍低。相对而言，在子宫内膜癌中表达最低。而有关研究表明，GPR30在子宫内膜癌的高表达表示组织学为浸润型且疾病处于晚期，并且浸润深入子宫肌层，呈高分化。同时发现，具有GPR30高表达的患者，其总体生存率远低于GPR30低表达的患者(分别是65.2%和100%)[15]。在近期研究中，上述相关性也出现在卵巢癌中[16]。综上所述，得出GPR30与卵巢癌、子宫内膜癌的分型、预后密切相关。但目前GPR30只在小范围内的信号通道中得到研究，人们对其与众多蛋白的作用仍不了解，相关作用机制仍需更进一步的探索。而且，目前研究大多是GPR30在不同靶基因中的作用，对GPR30在一种靶基因调节功能的深入研究仍很匮乏。

3.2Frizzled 由于FZD存在七跨膜段，且有证据表明FZD与G蛋白之间存在偶联，但其与家族A、B或C间存在实质性结构差异，故FZD被IUPHAR单独归为家族F[17]。哺乳动物中，19种Wnt蛋白质通过结合11种FZD，激活细胞内不同信号通路，如经典的Wnt/β联蛋白及非经典的Wnt/平面细胞极性、Wnt/Ca2+[17]。已有文献报道，经典的Wnt信号通路激活与一系列肿瘤发生、发展密切相关。在经典的Wnt信号通路中，细胞外蛋白质结合同族Wnt受体，间接稳定β联蛋白，使其进入细胞核并与DNA结合蛋白T细胞因子作用，从而促进增殖基因的表达。在人类癌症中，通常原癌基因、β联蛋白或肿瘤抑制基因的突变，如腺瘤息肉病杆菌、轴蛋白的突变使Wnt信号激活[18]。前人研究得出Wnt信号通路主要通过FZD调控[19]。然而，有关其信号规范机制及G蛋白异源三聚体如何参与其中仍不清楚。

2008年，有研究者应用定量实时反转录聚合酶链反应筛选法显示FZD5及FZD10 mRNA在人和大鼠子宫内膜细胞中均可表达，并应用反义探针通过原位杂交法研究Wnt7a、FZD5、FZD10及分泌性卷曲相关蛋白家族基因的具体分布，结果显示子宫内膜组织通过一种复杂模式表达Wnt7a、FZD5、FZD10及SFRP4[20]。同时，研究者应用荧光素受体证实，Wnt7a通过与FZD5结合激活β联蛋白经典信号通路从而诱导子宫内膜细胞增殖[21]。2013年，Ono等[18]采用人鼠子宫平滑肌瘤、子宫肌层、肌瘤不成熟群及肌瘤成熟群模型，应用反转录聚合酶链反应技术检测以上模型的Wnt基因，结果显示Wnt信号通路转导相关的84个基因，与未经处理的细胞相比，接受雌激素及孕激素处理的基因将表达不同Wnt信号通路。此外，持续激活子宫肌瘤中Wnt/β联蛋白信号通路，将增强肌瘤干细胞的再生和增殖，从而导致体内肿瘤发生。因此，通过抑制Wnt/β联蛋白信号通路抑制肌瘤发生为临床治疗子宫肌瘤提供了一个新方向。上述研究表明，FZD介导的Wnt信号通路与妇科疾病密切相关，但有关其在子宫内膜增殖及子宫肌瘤等发生中具体作用机制及相关调控目前仍不清楚。

3.3GnRHR GnRHR是GPCR家族中结构最小者之一，是临床上治疗癌症的重要靶受体[22]。其在肿瘤中的作用被广泛研究。GnRHR不仅分布在垂体及正常外周组织,也分布在各种肿瘤细胞如前列腺癌和子宫内膜癌、平滑肌瘤、平滑肌肉瘤、乳腺癌、绒毛膜癌等。研究表明，在子宫内膜癌中，GnRHR激活后偶合到Gi蛋白降低细胞内腺苷环磷酸水平，基因转录的下调及抗增生作用[23]。目前临床循证医学研究证实了GnRHa联合顺铂治疗组的总体生存率、5年生存率都较顺铂治疗组有所提高，这也为临床今后卵巢癌的联合化疗提供了一个方向[22]。

2013年，为阐明GnRHa是否直接作用于卵巢颗粒细胞，Torrealday等[24]采用定量反转录聚合酶链反应和免疫组织化学等方法研究，结果显示GnRHR的mRNA和蛋白质在大鼠的卵巢(颗粒细胞和卵母细胞)中均表达。但在GnRHa刺激后的不同时间间隔中都无法探测到腺苷环磷酸增加或信号通路细胞外信号调节蛋白激酶或p38的激活。而在对照组垂体细胞中却检测到上述激活作用。该研究表明，在卵巢中GnRHa的激活水平既低于检测水平又不同于其在垂体中的水平。由于GnRHa越来越多地用于保护妇女生育能力，所以其在卵巢细胞中的具体激活机制将是未来研究的新趋势。

4 结 语

尽管GPCR是细胞表面受体中最大的家族，在信号转导中发挥重要作用，但在临床实践中，目前只有少部分抗癌化合物是通过干扰GPCR介导的信号通路而发挥作用。虽然GPCR及其配体在肿瘤进展中所起的作用是错综复杂的,但最近越来越多的证据表明这些分子与癌症的进展有一定的联系。因此，GPCR及其下游激活效应器是肿瘤预防和治疗中非常重要的潜在药物靶点。在未来研究领域里，对GPCR介导的信号通路与其他信号通路之间的网络图的探究将进一步推动对该受体的认识，同时为科学家研究提供了一种新的抗肿瘤药物研究方法。此外，对GPCR中孤儿受体的不断研究可能会在不久的将来研发出新的抗肿瘤药物靶点。

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