Axl及其配体蛋白生长停滞特异性基因6与肿瘤的相关性研究进展

张文静 孙 琳 张 静 吴靖芳

(河北北方学院基础医学院,河北 张家口 075000)

Axl及其配体蛋白生长停滞特异性基因6与肿瘤的相关性研究进展

张文静 孙 琳 张 静 吴靖芳

(河北北方学院基础医学院,河北 张家口 075000)

Axl;生长停滞特异性基因(Gas)6;肿瘤

肿瘤的发生是一个复杂的病理过程，涉及多个因素。其内外因素及分子生物学基础涉及多种癌基因和抑癌基因的异常表达。近些年来，Axl及其配体生长停滞特异性基因(Gas)6成为研究热点之一。两者在多种肿瘤中表达，对基因转录调节起重要作用，并参与肿瘤细胞生长、凋亡、黏附能力改变等活动〔1〕。本文就Axl及其配体蛋白Gas6与肿瘤关系的研究现状进行综述。

1 Axl与Gas6的结构特点

1.1 Axl 的结构特点 Axl是受体酪氨酸激酶亚家族(TAM家族)中的一员，Axl基因是O′bryan等〔2〕在1991年通过一种致瘤性转染途径,在人类慢性髓性白血病(CML)患者的DNA中分离得到的。TAM家族由3个成员组成分，别是Tyro3、Axl和Mer，三者的分子结构非常相似，并且在核苷酸序列上有29%～35%的同源性，Axl是大小约为140 000 D的跨膜分子，分别由 698个腺嘌呤、972个胞嘧啶、931个鸟嘌呤和 626 个胸腺嘧啶构成，有20个外显子，定位于19q13.1，全长42 185 kb,具有该家族特有的KwIAIES序列〔1〕。Axl与TAM家族其他成员分子结构一致，均由胞外区、跨膜区和胞内区3个部分组成，胞外区接受外界信息为结合其配体Gas6的区域，是由2个纤维连接蛋白(FN)Ⅲ和2个免疫球蛋白(Ig) 样的结构构成;Axl 蛋白由 894 个氨基酸构成，跨膜区为疏水α螺旋区的蛋白裂解位点对应 438～451个氨基酸；胞内区为酪氨酸激酶结构域，能促进自身酪氨酸残基的磷酸化而增强此酶的活性,再催化细胞内各种底物蛋白磷酸化,激活胞内蛋白激酶,从而将细胞内信息传递到细胞外〔3〕。根据Axl分子结构特点，研究推测其作用主要是参与分子黏附、识别及信号转导过程，参与细胞生长、凋亡、细胞间黏附与转移及调节炎症因子释放。

1.2 Gas6的结构特点 Gas6最初是1996年由 Nagata等〔4〕从血清饥饿法培养的小鼠成纤维细胞系(NIH3T3细胞)中发现的，是维生素K依赖蛋白家族中的一员，结构上的氨基酸序列与人血浆抗凝蛋白S(PS)具有46%相同序列，因其最早发现是在用血清饥饿法培养NIH3T3细胞使细胞处于生长停滞时高表达而得名，编码为Gas6〔4〕。Gas6蛋白是由Gas6基因编码的由 678个氨基酸组成、分子量为75 kD 的分泌型蛋白，其分子结构包括与磷脂和膜蛋白结合的氨基末端、表皮生长因子样(EGF)重复区和与亚家族成员TAM家族结合的一个C-末端的皮质醇激素结合球蛋白(SHBG)样的结构区域，氨基末端是γ-羧基谷氨酸(Gla)区，含有11～12个g-羧基谷氨酸基，在维生素K存在的条件下，可以由γ-羧化酶修饰后形成Gla盐，并能结合到细胞磷脂膜上；中间部分是4个EGF重复区，此区能与膜蛋白相互作用,依赖细胞外钙离子的作用调节Gas6与其受体的结合过程；羧基端由两个层黏连蛋白球状区组成可诱导受体磷酸化，从而激发一系列下游信号转导过程〔5〕。

2 Axl、Gas6与肿瘤细胞的凋亡

Gas6/Axl具有抗细胞凋亡作用。Sawabu等〔6〕发现在胃癌细胞系体外研究中Gas6/Axl能通过磷酯酰肌醇-3-激酶(PI3-K)/丝氨酸/苏氨酸激酶(Akt)途径抑制胃癌细胞凋亡使其迅速生长。Goruppi等〔7〕发现Gas6可以抑制在血清饥饿状态下小鼠NIH3T3细胞凋亡,在NIH3T3细胞高表达Axl时细胞外直接给予少量Gas6干预能使该细胞早期进入细胞分裂周期，Axl表达过量时其配体Gas6具有分裂原活性，在一般情况下，Gas6可促进细胞存活，抑制细胞凋亡。Demarchi等〔8〕利用小鼠NIH3T3细胞作为模型研究得知Gas6/Axl能抑制细胞凋亡，促进细胞存活，此研究结果不仅证实了凋亡这一点，而且发现Gas6/Axl抑制细胞凋亡的作用是需要通过转录因子(NF)-JB的活化来实现。Hutchison等〔9〕在生长板软骨细胞(ATDC5)的研究中发现，Gas6能使其配体Axl发生结构变化刺激其活性，从而促进孤立的ATDC5增殖或分化、减少细胞凋亡，可见Gas6对Axl的影响在ATDC5生长和凋亡的控制中发挥重要作用。Shankar等〔10〕关于少突胶质细胞的研究中，利用重组人类Gas6处理少突胶质细胞后可以通过Axl和PI3-Akt信号途径来保护细胞生长因子的被提取和阻止肿瘤坏死因子(TNF)α介导的细胞凋亡。在子宫内膜癌及卵巢子宫内膜异位症的研究中发现在子宫内膜癌组织中Gas6和Axl的表达量明显高于正常子宫内膜，并且内膜癌中细胞凋亡数量明显低于正常内膜组织，Sun等〔11〕推测 Gas6/Axl 信号转导的异常激活可能与其抑制癌细胞凋亡有关。

3 Axl、Gas6与肿瘤形成的关系

Holland等〔12〕利用人类乳腺癌细胞(MDA-MB-231)异种移植的模型，采取微小RNA干扰技术处理细胞使肿瘤细胞中Axl表达降低，结果抑制肿瘤生长，证实Axl 是内皮细胞增殖和迁移及血管形成的关键调节者。Linger等〔13〕利用MDA-MB-231异种移植模型研究Axl与肿瘤细胞发生的关系，证明Axl表达量升高或降低与生物体内实体肿瘤生长快慢密切相关。Vajkoczy等〔14〕在人脑胶质瘤细胞系的研究中发现，绝大多数人神经胶质瘤细胞系中Axl均处于高表达和异常活化状态，并且进一步发现Axl的高表达水平与神经胶质细胞瘤的恶性程度呈正比，选取其中SF126细胞系分别用显性负效应突变体和人野生型Axl进行技术干预，结果表明用前者处理过的细胞系肿瘤生长缓慢，生长速度受到抑制，而后者生长旺盛，可见Axl与肿瘤生长密切相关。Sainaghi等〔15〕在前列腺癌细胞系及原发性前列腺癌研究中发现，Axl、Gas6均有表达，并且进一步证实了Gas6/Axl相互作用在未分化的转移性前列腺癌细胞中能促进其有丝分裂的活性，并与Axl的表达呈正相关。两者相互作用可以诱导Akt和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)磷酸化，MAPK磷酸化对细胞生长是必要的。恶性肿瘤细胞会引导肿瘤浸润的白细胞产生Gas6，增强Axl与Gas6 的相互作用从而促进肿瘤生长〔16〕。

4 Axl、Gas6与肿瘤转移及侵袭的关系

肿瘤细胞的转移包括癌细胞从原发肿瘤上分离脱落、与细胞基质黏附、癌细胞的运动、钻入并穿过血管壁、血液中的运行、逃逸到外脏器组织中着床、增殖形成转移灶等步骤，细胞转移是一个需要多种因素进行调节的基本细胞学行为。Mccloskey等〔17〕应用小鼠骨髓细胞系(32D)进行了Gas6/Axl与细胞黏附能力关系的相关研究，发现32D-Axl细胞经Gas6处理14 h后出现聚集，40 h后出现32D-Axl细胞密集成团的现象，在细胞外培养条件中预先加入可溶性Axl，发现细胞膜外的部分细胞聚集受到抑制，且聚集过程与Axl激酶活性无相关性，证明这种聚集是Axl和Gas6的嗜异种相互作用介导的，Gas6结构中的氨基末端区和EGF区在聚集作用中是必不可少的，研究认为Gas6/Axl相互作用在多数情况下刺激细胞分裂活性不是主要作用，在组织器官发育和造血过程中识别黏附作用才是Gas6/Axl最主要的作用，肿瘤性血管生成是肿瘤细胞生长和恶性转化的重要因素；Hasanbasic等〔18〕研究发现Gas6/Axl亦可通过活化NF-κB途径，增加B淋巴细胞瘤(Bcl)-2的表达使半胱氨酸蛋白酶(Caspase)3的表达减少从而促进肿瘤新生血管生成，在增强肿瘤的生长、侵袭和转移的过程中起到很大作用；因此可知，Gas6/Axl参与的促进内皮细胞生长和肿瘤新生血管形成在肿瘤转移、侵袭中起着非常重要作用。Zhang等〔19〕研究发现具有高侵袭能力的乳腺癌MDA-MB-157细胞系中Axl的蛋白表达量明显高于侵袭力弱的乳腺癌细胞系(MCF-7)，进一步研究发现侵袭能力低的乳腺癌细胞系 MCF-7当野生型Axl表达量增高时，该细胞的侵袭、浸润能力提高。Shieh等〔20〕在肺腺癌细胞系的 Axl的表达与肿瘤关系的研究中亦得出类似结果，在具有高侵袭能力的癌细胞系HT1197中Axl表达明显高于低侵袭能力的，进一步利用siRNA干扰的方法得知：若低侵袭力癌细胞系中Axl 表达量增加时，细胞的侵袭力会增强；相反高侵袭力癌细胞系中 Axl 表达量降低时，细胞侵袭力会变弱。实验结果提示 Axl 表达量的高低与肿瘤侵袭能力的强弱密切相关。Gas6可以诱导人和鼠的血管平滑肌细胞(VSMCs)直接发生迁徙，研究表明在高表达Axl的VSMCs中，细胞对Gas6诱导的化学趋化作用的敏感性能提高2～5倍，即细胞的迁移能力会提高，但如果表达Axl激酶突变能减弱其对Gas6诱导的迁移的敏感性，使细胞的迁移能力减弱50%，表明Axl的表达及Gas6的趋化能力与VSMCs迁徙有关〔21，22〕。

5 Axl、Gas6介导的相关信号通路作用机制

5.1 Axl与Gas6相关通路 1)PI3K/Akt信号通路。Gas6蛋白与TAM受体反应刺激TAM 受体后，TAM 受体细胞内部分发生磷酸化，从而使PI3K信号激活，p85作为PI3K的亚基可与 TAM 受体自身磷酸化部位直接发生结合，从而引发下游 Akt和NF-κB磷酸化与激活，发挥抗凋亡作用，最终促进细胞生长保持存活〔23〕。该通路的激活在癌细胞的凋亡过程中发挥着重要作用，与以下机制有关:①通过对Caspase-3及Caspase-9的调节，使两者的表达量降低从而抑制Caspase的促凋亡作用，增强Bcl-2家族成员的活性使细胞促进生长〔24〕；②通过活化NF-κB信号通路而抑制细胞凋亡〔25〕。2)NF-κB信号通路。NF-κB家族由P50，P52，REL，REL-A和REL-B组成，这些蛋白质二聚化后形成有功能的NF-κB。NF-κB在基因转录过程中起重要作用，它能与许多蛋白质的增强子和基因启动子部位κB序列结合，使蛋白表达增加。最基本的NF-κB信号通路包括受体和受体近端衔接蛋白、IκB激酶复合物、IκB蛋白和NF-κB二聚体。在NF-κB经典通路中，IκB蛋白降解使NF-κB二聚体得到释放。NF-κB所导致的生长阻滞和DNA损伤基因(GADD45)α和γ联合表达下调，是很多肿瘤细胞凋亡被抑制的关键步骤，NF-κB还可以上调细胞周期蛋白(CCN)D1等基因的表达促使细胞生长；NF-κB在细胞因子诱导的基因表达中起关键调控作用，活化的NF-κB能够诱导细胞黏附分子、生长因子、病毒瘤基因、免疫受体及转录、生长调控因子等多种物质异常表达，因此参与了肿瘤免疫反应、细胞凋亡、炎症反应等多种疾病的发生、发展过程，对肿瘤转移有明显促进作用〔26，27〕。在人脐静脉及平滑肌细胞的研究中发现，Gas6/Axl可以通过NF-κB磷酸化、Bcl-2表达的上调及Caspase-3活化的减少来保护细胞、逃逸凋亡〔28〕。

5.2 其他途径 Tai等〔29〕发现当癌细胞内Axl过表达的同时基质金属蛋白酶(MMP)-9高表达，从而癌细胞的基底膜和细胞外基质被分解增强了肿瘤的浸润和迁移。更重要的是实验证实当把Axl与配体相结合的部位进行变异使其不能与配体相结合时，并不能减少Axl对MMP-9的促表达，说明Axl对MMP-9的影响是独立于Gas6存在的，可见Axl本身或通过其他途径亦能对肿瘤的侵袭、迁移产生影响。

综上，Axl、Gas6参与多种细胞活动与肿瘤细胞生长、侵袭及转移密切相关，在肿瘤的发生发展过程中扮演重要角色，为肿瘤的预防与治疗提供了新的线索，两者可以作为肿瘤治疗的潜在靶点。但其具体的相关分子机制还需进一步的研究。

1 Wu YM,Robinson DR,Kung HJ.Singal pathways in up-regulation of chemokines by tyrosine kinase MER/NYK in prostate cancer cells〔J〕.Cancer Res,2004；64(20):7311-20.

2 O'bryan JP,Frye RA,Cogswell PC,etal.Axl,a transforming gene isolated from primary human myeloid leukemia cells,encodes a novel receptor tyrosine kinase〔J〕.Mol Cell Biol,1991；11(10):5016-31.

3 Holleman A,Cheok MH,den Boer ML,etal.Gene-expression patterns in drug-resistant acute lymphoblastic leukemia cells and response to treatment〔J〕.N EngI J Med,2004；351(6):533-42.

4 Nagata K,Ohashi K,Nakano TG,etal.Identification of the product of growth arrest-specific gene 6 as a common ligand for Axl,Sky,and Mer receptor tyrosine kinases〔J〕.J Biol Chem,1996;271(47):30022-7.

5 Ito M,Nakashima M,Nakayama T,etal.Expression of receptor-type tyrosine kinase,Axl and its ligand,Gas6,in pediatric thyroid carcinomas around chernobyl〔J〕.Thyroid,2002；12(11):971-5.

6 Sawabu T,Seno H,Kawashima T,etal.Growth arrest-specific gene 6 and Axl signaling enhances gastric cancer cell survival via Akt pathway〔J〕.Mol Carcinog,2007；46(2):155-64.

7 Goruppi S,Ruaro E,Schneider C,etal.Gas6,the ligand of Axl tyrosine kinase receptor,has mitogenic and survival activities for serum starved NIH3T3 fibroblasts〔J〕.Oncogene,1996；12(3):471-80.

8 Demarchi F,Verardo R,Varnum B,etal.Gas6 anti-apoptotic signaling requires NF-κB activation〔J〕.J Biol Chem,2001；276(34):31738-44.

9 Hutchison MR,Bassett MH,White PC.SCF,BDNF,and Gas6 are regulators of growth plate chondrocyte proliferation and differentiation〔J〕.Mol Endocrinol,2010；24(1):193-203.

10 Shankar SL,O'Guin K,Kim M,etal.Gas6/Axl signaling activates the phosphatidy linositol 3-kinase/Akt1survival pathway to protect oligod endrocytes from tumor necrosis factoralpha-induced apoptosis 〔J〕.J Neurosci,2006；26(21):5638-48.

11 Sun WS,Fujimoto J,Tamaya T.Coexpression of growth arrest-spec-ific gene 6 and receptor tyrosine kinases Axl and sky in human uterine endometrial cancers〔J〕.Ann Oncol,2003；14(6):898-906.

12 Holland SJ,Powell MJ,Franci C,etal.Multiple roles for the receptor tyrosine kinase Axl in tumor formation〔J〕.Cancer Res,2005；65(20):9294-303.

13 Linger RM,Keating AK,Earp HS,etal.Taking aim at Mer and Axl receptor tyrosine kinases as novel therapeutic targets in solid tumors 〔J〕.Expert Opin Ther Targets,2010；14(10):1073-90.

14 Vajkoczy P,Knyazev P,Kunkel A,etal.Dominant-negative inhibition of the Axl receptor tyrosine kinase suppresses brain tumor cell growth and invasion and prolongs survival〔J〕.Proc Natl Acad Sci USA,2006；103(15):5799-804.

15 Sainaghi PP,Castello L,Bergamasco L,etal.Gas6 induces proliferation in prostate carcinoma cell lines expressing the Axl receptor〔J〕.J Cell Physiol,2005；204(1):36-44.

16 Loges S,Schmidt T,Tjwa M,etal.Malignant cells fuel tumor growth by educating infiltrating leukocytes to produce the mitogen Gas6〔J〕.Blood,2010；115(11):2264-73.

17 Mccloskey P,Fridell YW,Attar E,etal.GAS6 mediates adhesion of cells expressing the receptor tyrosine kinase Axl〔J〕.J Biol Chem,1997；272(37):23285-91.

18 Hasanbasic L,Cuerquis J,Varnum B,etal.Intracellular signaling path-ways involved in Gas6-Axl-mediated suivival of endothelial cells〔J〕.Am J Physiol Heart Cire Physiol,2004；287(3):H1207-13.

19 Zhang YX,Knyazev PG,Cheburkin YV,etal.AXL is a potential target for therapeutic intervention in breast cancer progression〔J〕.Cancer Res,2008；68(6):1905-15.

20 Shieh YS,Lai CY,Kao YR,etal.Expression of axl in lung adenocarci-noma and correlation with tumor progression〔J〕.Neoplasia,2005；7(12):1058-64.

21 Fridell YW,Villa J,Attar EC,etal.Gas6 induces Axl-mediated chemot taxis of vascular smooth muscle cells〔J〕.J Biol Chem,1998；273(12):7123-6.

22 李 琦.Axl 基因在肿瘤进展中的作用〔J〕.国际病理科学与临床杂志,2011；31(4):328-32.

23 Weinger JG,Gohari P,Yan Y,etal.In brain,Axl recruits Grb2 and the p85 regulatory subunit of PI3 kinase;in vitro mutagenesis defines the requisite binding sites for down ser eam Akt activation〔J〕.J Neuroche-m,2008；106(1):134-46.

24 Henshall DC,Araki T,Schindler CK,etal.Activation of Bcl-2-Associated death protein and counter-response of Akt within cell populations during serzure induced neuronal death〔J〕.J Neurosci,2002；22(19):8458-65.

25 Li NX,Banin S,Ouyang H,etal.ATM is required for I kappa B kinase(Iκk) aetivation response to DNA double strand breaks〔J〕.J Biol Chem,2001；276(12):8898-903.

26 Porcile C,Piccioli P,Stanzione S,etal.Proteasome inhibitors induce cerebellar rgranule cell death:inhibition of nuclear factor-κB activation〔J〕.Ann N Y Acad Sci,2002；973:402-13.

27 Omori M,Ogino T,Than TA,etal.Monochloramine inhibits the expres-sion of Eselectin and intercellular adhesion molecule1 induced by TNF-alpha through the suppression of NF-kappaB activation in human endothelial cells〔J〕.Free Radic Res,2002；36(8):845-52.

28 Challier C,Uphoff CC,Janssen HG,etal.Differentiale expression of the ufo/axl oneogene in human leukemia-lymphoma cell lines〔J〕.Leuk-emia,1996；10(5):781-7.

29 Tai KY,Shieh YS,Lee CS,etal.Axl promotes cell invasion by inducing MMP-9 activity through activation of NF-kappaB and Brg-1〔J〕.Oncogene,2008；27(29):4044-55.

〔2016-03-29修回〕

(编辑 苑云杰/王一涵)

河北省卫生厅医学研究课题(No.20130035)；河北省卫计委医学科学研究课题(No.20170860)；河北省重大医学科研课题(No.ZD2013052)；河北省教育厅青年基金(No.QN2015204)；河北北方学院重大项目(No.ZD20130015)；河北北方学院青年基金项目(No.Q2014020)

吴靖芳(1968-),女,教授,硕士生导师,主要从事神经内分泌研究。

张文静(1980-),女,硕士,实验师,主要从事神经内分泌研究。

R730

A

1005-9202(2017)13-3360-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.13.110