Nogo蛋白及其基因多态性与肿瘤发生发展相关性的研究进展

覃海媚+王荣+王俊利

【关键词】Nogo蛋白；基因多态性；肿瘤

中图分类号：R730文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.10031383.2016.05.024

Nogo基因被命名为轴索生长抑制因子（Neurite growth inhibitor，又称RTN4），由其编码的Nogo蛋白是一种跨膜功能蛋白，属于网状蛋白家族成员之一。近年来，有关Nogo蛋白与疾病相关性研究成为人们关注的热点。Nogo蛋白分布广泛且具有抑制中枢神经系统（CNS）轴突再生和参与细胞凋亡等作用，因而Nogo蛋白在肿瘤细胞发生发展中可能起一定的作用[1～2]。单核苷酸多态性（SNP）主要是指在基因组序列中由单个碱基的变化引起的一种DNA序列的改变，是个体或群体间遗传差异最重要的表现形式，在人类可遗传变异中最为常见。研究SNPs有助于了解不同个体在各种疾病和肿瘤发生发展易感性中的差异。目前有关Nogo蛋白家族基因SNPs在肿瘤发病机制中的作用尚存争议。因此，本文拟将Nogo蛋白对肿瘤发病机制的作用，及其SNP在肿瘤遗传易感性的研究进展予以简要综述。

1Nogo蛋白的生物学特性

1.1Nogo蛋白发现与结构Caroni等[3]首次在大鼠和小鸡的CNS髓磷脂中將Nogo蛋白分离并对其纯化，发现含分子量为35 kD和250 kD，对神经元突起生长具有显著的抑制作用，并将它们命名为NI 35和NI 250；2000年Chen等[4]在Nature上发表了一篇文章，利用序列探针从大鼠cDNA库获得到关于Nogo的cDNA，通过DNA测序、Northern印迹等提出Nogo基因至少编码三种蛋白，即NogoA、NogoB和NogoC。

人类Nogo基因位于染色体2p16，长度约75 kb[5]，由14个外显子和8个内含子组成，外显子的长度范围为47 bp～2400 bp，内含子为199 bp～37 KB[6]。Nogo蛋白由RTN4（基因）编码，真核mRNA的 3UTR具有调节基因的表达、翻译起始、mRNA的稳定性和亚细胞定位的功能[7～9]。Nogo基因通过不同的启动子和mRNA剪接形成三种蛋白产物：NogoA、NogoB、NogoC，这三种Nogo蛋白共享一个高度保守的含188个氨基酸的C端结构域[10]，其2个疏水跨膜区之间存在一个短的Nogo66环[11]，三者N末端结构域长度则不同，且均缺乏ER易位的信号序列。NogoA蛋白由1192个氨基酸组成，其包含1024个氨基酸残基组成的胞间结构域、7个N糖基化位点、2～3个跨膜区域和43个氨基酸残基组成的羧基端。其中NogoA还有3个独立的功能区：N末端功能区、C末端 Nogo66环、特异区域。前两个均具有抑制成纤维细胞生长的作用，而特异性区域的抑制作用更加广泛，如抑制神经元生长、肿瘤细胞迁移、锥体生长区断裂等。NogoB蛋白由373个氨基酸残基组成，其5UTR（未翻译区域）长度为244 bp，上游缺乏起始密码子（uAUG），因而未能识别出典型的5TOP序列[12]。研究表明NogoB蛋白的N末端和C末端处于无组织状态，这可使其具有双向功能的特点：一是参与中枢神经再生、细胞凋亡、血管重过程细胞信号处理；二是维持膜相关的结构[13]。NogoC蛋白则含199个氨基酸，由6个内含子和7个外显子构成，其有一个可变的氨基末端区域。

1.2Nogo蛋白表达分布及生理功能NogoA在中枢和外周神经系统中广泛分布，主要表达于少突胶质细胞、髓鞘循环和一些神经元群体[14，15]。其生理功能不仅抑制CNS轴突再生和肿瘤细胞的迁移，促进细胞凋亡，而且在脊髓损伤、脱髓鞘病、缺氧缺血性脑损伤中可中和抗体或受体，提高再生和可塑性，对改善功能预后具有促进作用[16]。有研究表明NogoA的Nogo66环与其受体NgR结合后转移到p75/RhoA/ROCK激活cAMP引起细胞内信号转导，从而抑制神经元生长和结构的重塑性。NogoA可通过三种方式与NgR结合：（1）完整少突胶质的Nogo66结合损伤神经元的NgR，即细胞细胞方式。（2）受损少突胶质脱落的Nogo66结合损伤神经元的NgR，即细胞细胞膜方式。（3）完全溶解的少突胶质细胞上释放出NogoA的N端和可溶性的Nogo66结合其受体，发挥更强的抑制作用[17]。NogoB分布在中枢和外周神经系统，还见于血管内皮细胞、血管平滑肌细胞和炎症细胞等。其生理功能为抑制CNS轴突再生，参与血管损伤后修复、肝脏纤维化的组织修复、炎症性疾病的调控及肿瘤细胞凋亡等[18]。有研究通过靶向NogoB的siRNA使血管内皮细胞NogoB表达下调，可抑制内皮细胞钙黏蛋白发生磷酸化，导致中性粒细胞迁移能力下降。这表明了NogoB蛋白可影响白细胞向炎症部位趋化，从而参与炎症调控[19]。此外，NogoB的表达下调可抑制PDGF诱导的原发性支气管平滑肌细胞的增殖和迁移，增加细胞收缩性；而通过NogoB敲除发现ARPC 2/3下降，肌球蛋白轻链9亚型（myl9）增加。表明NogoB可影响ARPC 2/3和myl9参与气道平滑肌细胞的收缩和迁移[20]。亦有研究发现NogoB蛋白水平在肝纤维化中显著升高，可促进肌成纤维细胞中TGFβ/Smad2信号通路的激活，调控肝组织纤维化的修复[21]。NogoC主要分布于CNS的星形胶质细胞及分化后的神经元，还分布于骨骼肌及脂肪细胞，少量分布于心脏。NogoC 的生理功能在抑制神经再生、介导细胞凋亡及参与肿瘤发生等过程中起重要作用[22]。

2Nogo蛋白与肿瘤发生发展相关性

迄今已有研究表明，NogoA，NogoB和NogoC蛋白在肿瘤细胞凋亡中扮演着重要的角色[23]。因此，进一步研究Nogo蛋白在肿瘤发生发展中的机制，有助于研究某些肿瘤靶向治疗及有望寻求防治肿瘤方法或干预手段。

2.1NogoA与肿瘤相关性学者Kuhlmann T等[24]通过免疫组织化学研究检测NogoA蛋白在少突神经胶质瘤、星状细胞瘤和室管膜细胞瘤中的表达情况，发现了NogoA蛋白在少突神经胶质瘤中高度表达，而在星状细胞瘤和室管膜细胞瘤中则相反，并提出NogoA蛋白可作为一种新型标志物，可用于鉴别少突神经胶质瘤与其他亚型的神经胶质瘤。但部分学者则认为，在少突胶质细胞瘤肿瘤标志物的检测中，NogoA蛋白可作为辅助免疫组化标记，但不作为一种特异性肿瘤标志物[25]。Xiong NX等[26]研究发现NogoA在少突胶质细胞瘤中的表达与该肿瘤的恶性程度呈负相关。Jin等[27]研究表明NogoA在胶质母细胞瘤中的过度表达可通过改变Rho活性和丝切蛋白磷酸化，使得胶质瘤U87MG细胞迁移和侵袭能力下降，故证实NogoA是胶质瘤细胞的迁移及侵袭的负调节因子。Hao CQ等[28]采用一种改进的慢病毒载体介导NogoA靶向RNA干扰， 通过促进G2/M细胞周期阻滞和凋亡机制，继而抑制肝癌SMMC 7721细胞增殖，因此提出 NogoA有望成为肝癌治疗的靶分子。

2.2NogoB与肿瘤相关性国内学者韩丁丁[29]研究发现肝癌细胞不断增殖形成的缺氧环境会导致NogoB的高度表达，使得肝癌组织内血管形成促进了肝癌的发展。刘策等人[30]实验结果发现NogoB的表达与胶质瘤恶性程度呈负相关，其机制可能是NogoB具有促进肿瘤细胞凋亡的功能，提示NogoB参与胶质瘤的发生发展，可作为判断胶质瘤恶性程度的辅助指标。国外学者Kuang E等[31]研究认为NogoB的过度表达可通过内质网应激及其特殊的信号通路引起细胞凋亡。Xiao W等[32]认为NogoB蛋白表达增加与宫颈癌转移程度具有相关性，他们用体外培养的宫颈癌Hela细胞进行实验，NogoB蛋白结合Fibulin5可促进宫颈癌细胞转移，这一结论有助于治疗宫颈癌转移性拮抗剂的开发。Wang B等[33]研究表明NogoB及其受体在乳腺癌侵袭性导管瘤中高度表达，高表达的NogoB蛋白受体可通过雌激素依赖性的方式促进肿瘤细胞的生长和分裂，并揭示其有望成为乳腺浸润性导管癌的一个新的潜在的诊断标志物。Li等[34]研究表明NogoB异位表达导致广泛的腫瘤细胞凋亡，其不对称mRNA在小细胞肺癌中的表达受到抑制，提示该基因与人类癌症之间有一定联系，并且可能适用于癌症的基因治疗。但目前关于NogoB促使肿瘤细胞凋亡的机制尚存争议。

2.3NogoC与肿瘤相关性Chen Y等[14]首次发现人类NogoC在HEK293细胞中表达可激活JNKcJun途径，从而诱导细胞凋亡。但针对NogoC激活JNKcJun通路的机制还有待研究。Xing Liu等[35]用近70例肝癌标本与对应的正常组织相比，NogoC表达出现下降，可能与肿瘤大小和预后较差相关，并提出在肝癌细胞中过度表达的NogoC降低肿瘤细胞的生长和集落形成。这些结果表明NogoC有助于抑制肝癌细胞生长，可作为肝癌细胞的一种抑癌基因。目前NogoC在其他肿瘤的表达情况及其作用机制的研究比较欠缺。

3Nogo蛋白家族基因SNPs与肿瘤遗传易感性

近年来RTN4基因3UTR多态性是许多研究者关注的热点。Shi S等[36]采用聚合酶链反应聚丙烯酰胺凝胶电泳（PCRPAGE）确定336例宫颈鳞状细胞癌患者和450例正常对照者RTN4 基因3UTR的TATC和CAA多态位点的基因型，结果显示RTN4基因3UTR的TATC和CAA插入/缺失多态性与宫颈鳞状细胞癌的临床分期有关，且有助于宫颈癌易感性。Zhang K等[37]进行 RTN4 基因3UTR的TATC（rs71682890）和CAA（rs34917480）多态性基因分型，结果显示RTN4基因3UTR遗传变异与子宫肌瘤易感性有关联，其CAA插入等位基因纯合子携带者患子宫肌瘤风险增高。但因样本量较小使调查结果仍存在一定的局限性，为了确认这种关联性仍需进一步探究。Lu DeYi等[38]认为RTN4基因的SNPs不仅可影响转录和翻译的效率，而且与癌症易感性相关，其对411例非小细胞肺癌患者和471名非相关健康对照组进行病例对照研究，结果表明在中国人群中位于RTN4基因3UTR的CAA插入/缺失多态性（rs34917480）会增加非小细胞肺癌风险，这种关联对老年男性和吸烟者更明显，可能是这些因素都会影响该SNPs位点。进一步提出RTN4基因3UTR多态性可作为分子标志物用于检测恶性肿瘤，但这种多态性对非小细胞肺癌的发生发展机制尚有待研究。

4小结

综上所述，近年来对Nogo蛋白的生物学特性进行了许多研究，发现Nogo蛋白及其基因多态性与肿瘤发生发展密切相关。NogoA蛋白通过改变Rho活性和丝切蛋白磷酸化使胶质瘤U87MG细胞迁移和侵袭能力下降，在肝癌中促进G2/M细胞周期阻滞和凋亡抑制SMMC7721细胞增殖等；NogoB通过内质网应激和其特殊的信号通路引起细胞凋亡，在肝癌中使组织内血管形成促进肝癌的发展等；NogoC则激活JNKcJun途径诱导细胞凋亡。RTN4基因3UTR多态性可促进宫颈癌、子宫肌瘤、非小细胞肺癌等肿瘤遗传易感性。目前Nogo蛋白对肿瘤研究范围仍存在一定局限性，特别是其家族基因SNPs与鼻咽癌发病机制的相关性研究未见报道。因此，我们今后应进一步研究Nogo蛋白家族基因SNPs与各种肿瘤发病机制及遗传易感性的相关性，探索肿瘤致病分子机理，有助于确认新的易感基因，给临床提供肿瘤诊治的新靶点。参考文献[1]Teng FY，Tang BL.Nogo/RTN4 isoforms and RTN3 expression protect SHSY5Y cells against multiple death insults[J].Mol Cell Biochem，2013，384（12）：719.

[2]Chiurchiù V，Maccarrone M，Orlacchio A.The role of reticulons in neurodegenerative diseases[J].Neuromolecular Med，2014，16（1）：315.

[3]Caroni P，Schwab ME.Two membrane protein fractions from rat central myelin with inhibitory properties for neurite growth and fibroblast spreading[J].J CellBiol，1988，106（4）：12811288.

[4]Chen MS，Huber AB，Haar ME，et al.NogoA is a myelin associated neurite outgrowth inhibitor and an antigen for monoclonal antibody IN1[J].Nature，2000，403（6768）：434439.

[5]Oertle T，Schwab ME.Nogo and its partner[J].Trends Cell Biol，2003，13（4）187194.

[6]Oertle T，Huber C，van der Putten H，etal.Genomic structure and functional characterisation of the promoters of human and mouse nogo/rtn4[J].J Mol Biol，2003，325（2）：299323.

[7]Gray NK，Wickens M.Control of translation initiation in animals[J].Annu Rev Cell Dev Biol，1998（14）：399458.

[8]Jansen RP.mRNA localization：message on the move[J].Nat Rev Mol Cell Biol，2001，2（4）：247256.

[9]Mitchell P，Tollervey D.mRNA turnover[J].Curr Opin Cell Biol，2001，13（3）：320325.

[10]Yang YS，Strittmatter SM.The reticulons：a family of proteins with diverse functions[J].Genome Biol，2007，8（12）：234.

[11]Fournier AE，GrandPre T， Strittmatter SM.Identification of a receptor mediating Nogo66 inhibition of axonal regeneration[J].Nature，2001，409（6818）：341346.

[12]Meyuhas O.Synthesis of the trans lational apparatusis regulate dat thetrans lational level[J].Eur J Bio chem，2000，267（21）：63216330.

[13]Chong S，Rosenberg SS，Fancy S P，et a1.Neurite outgrowth inhibitor NogoA establishes spatial segreg ation and extent of oligodendrocyte myelination[J].Proc Natl Acad Sci USA，2012，109（4）：12991304.

[14]Chen Y，Tang X，Cao X，et al.Human NogoC overexpression induces H EK293 cell apoptosis via amechanism that involves JNKCJun pathway[J].Biochem Biophys Res Commun，2006，348（3）：923928.

[15]Chen Y，Tang X，Zhang X，et al.New mutations of NogoC inhepatocellular carcinoma[J].Mol Biol Rep，2009，36（2）：377380.

[16]趙红洋， 朱薇薇， 王金丽. NogoA蛋白及Nogo受体抑制剂防治中枢神经系统疾病的研究进展[J].中国当代医药，2011，18（36）：19201927.

[17]Ng CE，Tang BL.Nogos and the Nogo66 receptor family member，TROY，is a coreceptor with Nogo receptor in mediating the inhibitory activity of myelin inhibitors[J].Neuron，2005，45（3）：345351.

[18]胥武剑，沈国庆，李强.NogoB的生物学功能[J].生理学报，2013，65（4）： 445450.

[19]Di Lorenzo A，Manes TD，Davalos A，et al.Endothelial reticulon4B（NogoB） regulates ICAM1mediated leukocyte transmigration and acute inflammation[J].Blood，2011，117（7）：22842295.

[20]Wujian Xu，Weijun Hong，Yan Shao，et al.NogoB regulates migration and contraction of airway smooth muscle cells by decreasing ARPC2/3 and increasing MYL9 expression[J].Respiratory Research，2011（12）：14.

[21]Zhang D，Utsumi T，Huang HC，et al.Reticulon 4B （NogoB） is a novel regulator of hepatic fibrosi[J].Hepatology，2011，53（4）：13061315.

[22]Kim JE，Bonilla IE，Qiu D，et al.NogoC is sufficient to delaynerve regeneration [J].Mol Cell Neurosci，2003，23（3）：451459.