Lemur酪氨酸激酶3在肿瘤中的研究进展*

王传翠，朱文，王智刚

(苏州大学附属第三医院呼吸科，江苏常州 213003)

·综述·

Lemur酪氨酸激酶3在肿瘤中的研究进展*

王传翠，朱文，王智刚

(苏州大学附属第三医院呼吸科，江苏常州 213003)

Lemur酪氨酸激酶3(lemur tyrosine kinase-3, LMTK3) 属于丝-苏-酪氨酸蛋白激酶家族，是一种乳腺癌抗雌激素药物耐药蛋白，主要介导雌激素受体(estrogen receptor, ER) 信号通路，还参与调节转录激活因子(forkhead box O3，FOXO3)、整合素蛋白、miR-34a(microRNA-34a) 、经典Wnt信号通路(wnt/β-catenin)等多种信号通路的活性，在肿瘤的发生、发展中发挥重要作用。研究发现，LMTK3在乳腺癌、胃癌、肺癌及结直肠癌等多种恶性肿瘤中存在特异性表达，且与肿瘤患者的临床病理特征及预后密切相关。因此，研究LMTK3与肿瘤之间的相互联系，并进一步揭示其作用机制对肿瘤的诊断和治疗具有重要意义。该文主要就LMTK3的分子生物学功能及其在肿瘤中的研究进展作一综述。

Lemur酪氨酸激酶3；恶性肿瘤；雌激素受体；信号通路

恶性肿瘤的发病率和死亡率持续呈上升趋势，是威胁人类生命健康的首要因素，绝大多数恶性肿瘤尚缺乏有效的治疗方法[1]。肿瘤的发生、发展涉及多种复杂的信号通路，异常的酪氨酸磷酸化在其中起到了重要作用。Lemur酪氨酸激酶3(Lemur tyrosine kinase-3,LMTK3)可催化蛋白质磷酸化参与多种细胞信号通路的转导，在细胞增殖、分化、凋亡、迁移及侵袭等病理生理过程中发挥重要作用。LMTK3属于丝-苏-酪氨酸蛋白激酶家族，该激酶家族的成员包括LMTK1、LMTK2和LMTK3。LMTK3的结构主要包括3个部分：短小的N-末端跨膜区，中间的激酶结构域及较长的C-末端尾区。其中N-末端由一个α螺旋和反向平行的β折叠组成，而C-末端则由较多的α螺旋组成[2]。近年研究发现，LMTK3在乳腺癌、胃癌、肺癌及结直肠癌等恶性肿瘤中高表达，并影响恶性肿瘤细胞的生物学特性[3]，提示LMTK3可能作为一种新的致癌基因参与恶性肿瘤的进程。

1 LMTK3的生物学特性

人类LMTK3编码基因定位于19q13.33，为单次跨膜蛋白，在人体内广泛表达，尤其是在大脑皮质、小脑、乳腺、胃、肺及结直肠中表达量较高[4]。LMTK3的生物学功能取决于其特定的分子结构：N末端的氨基酸残基Tyr185和Asp284为ATP结合中的关键残基，分别与ATP分子之间形成2个和3个氢键；C末端的激活区域可催化蛋白质酪氨酸残基磷酸化，从而参与ER、FOXO3、整合素蛋白、miR-34a和Wnt/β-catenin等多种信号通路的转导。

2011年，Giamas等[5]研究发现，LMTK3可通过调节雌激素受体的活性参与乳腺癌内分泌治疗耐药过程。LMTK3通过直接磷酸化ERα保护其免受蛋白酶体的降解，在蛋白质水平调节ERα的含量；其还可调控FOXO3 的活性：LMTK3下调蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)的催化活性导致蛋白激酶B(protein kinase B,AKT) Ser473位点磷酸化水平下降，进而稳定FOXO3蛋白的活性，促进 FOXO3与ERα编码基因(estrogen receptor 1,ESR1)的启动子相结合，使ESR1的转录活性增强，在mRNA水平调节ERα的稳定性和活性。Xu等[6]研究乳腺癌中LMTK3与整合素蛋白的关系发现，LMTK3通过与生长因子受体结合蛋白2(growth factor receptor-bound protein 2, GRB2 )相互作用，依次激活细胞周期分裂蛋白(cell division control protein 42,CDC42)家族的鸟苷三磷酸酶，进而增强血清反应因子(serum response factor, SRF)所诱导的整合素亚单位α5和β1的表达(P均<0.05)，整合素与细胞外基质结合将信号传入胞内，激活双向信号通路[7]，促进细胞的侵袭和粘附(P均<0.05)。阻断GRB2可抑制LMTK3介导的CDC42活化作用，阻碍SRF诱导的整合素表达，对细胞生物学特性产生相反的作用[6]。

研究报道，miR-34a可调节AKT信号通路和ER活性抑制乳腺癌细胞的增殖和细胞周期进程，并抑制裸鼠种植瘤的生长[8]。进一步研究LMTK3与miR-34a的相互作用发现，miR-34a可直接与LMTK3的3′UTR结合抑制LMTK3表达，使乳腺癌细胞中LMTK3 mRNA和LMTK3蛋白的含量均减少(P均<0.05)[9]，进而抑制LMTK3介导的细胞增殖、迁移和侵袭能力，说明miR-34a通过直接靶向作用于LMTK3发挥肿瘤抑制剂的作用。Jacob等[10]通过miRNA表达谱分析发现，LMTK3通过与RNA解旋酶P68(DDX5)相互作用，与miR-34a的初级转录产物结合，阻止其进行进一步加工处理，从而调节miR-34a的含量，介导抗肿瘤抑制机制。

除了参与ER、FOXO3、整合素蛋白和miR-34a的调控外，LMTK3还可与其他效应蛋白结合，但其效应机制尚不完全清楚。采用定量蛋白质组学分析发现，踝蛋白和黏着斑蛋白等LMTK3的下游靶点均参与调节乳腺癌细胞的侵袭性能；Naik等[11]通过激酶筛选发现，LMTK3还参与调节Wnt/β-catenin信号通路活性，但确切机制尚不明确。目前有关LMTK3上游调控位点及其下游作用靶点的机制研究非常有限，亟需进一步深入探索LMTK3的分子生物学功能及其参与调节的信号通路。

2 LMTK3与肿瘤

近年来，随着人们对LMTK3研究的不断深入，大量研究证明LMTK3在多种恶性肿瘤中表达异常，包括乳腺癌、胃癌、肺癌及结直肠癌等，表明LMTK3可能为一种新的致癌基因。LMTK3作为受体酪氨酸激酶与多种配体结合，进而参与多种信号转导途径，如ER、FOXO3、整合素蛋白、miR-34a、Wnt/β-catenin等，与肿瘤的生物学行为密切相关。因此，对LMTK3介导的信号通路进一步研究，将有助于深入理解肿瘤发生、发展及侵袭的作用机制，并有可能为临床预防与治疗多种恶性肿瘤提供新的潜在靶点。

2.1 LMTK3与乳腺癌 ER作为乳腺癌治疗的主要靶点，表达于70%以上的乳腺癌患者中[12]。靶向作用于ER的治疗方法改进了乳腺癌的治疗，但约1/3的患者在治疗中产生耐药并常伴有某些受体含量及活性的提高[13]。Giamas等[5]通过基因沉默技术发现，LMTK3通过PKC-AKT-FOXO3信号通路和对ER的磷酸化作用调节ER的活性。LMTK3基因沉默可抑制ERα阳性乳腺癌细胞的增殖，并明显抑制裸鼠种植瘤的生长(P<0.01)[5]。而LMTK3基因过表达则可促进乳腺癌细胞的增殖，加速裸鼠种植瘤的生长(P<0.01)[6]。可推测，LMTK3通过调节ER活性促进雌激素信号转导通路的表达，进而影响乳腺癌细胞的增殖能力和成瘤性，在乳腺癌内分泌治疗耐药中发挥重要作用。研究LMTK3与他莫昔芬耐药的关系发现，LMTK3在转录和翻译水平促进他莫昔芬耐药基因的表达(P均<0.05)，保护MCF7细胞免受他莫昔芬诱导的自噬作用，从而导致他莫昔芬耐药的发生[14]。

临床研究显示，原发性乳腺癌组织中较高的LMTK3含量与患者较短的无病生存期(disease-free survival, DFS)(P=0.01)和总体生存期(overal survival, OS)(P=0.03)有关，且与乳腺癌高级别的肿瘤分级有关(P=0.039)[5,15]。在ERα阳性且同时接受乳腺癌内分泌治疗的乳腺癌患者中，高表达LMTK3 mRNA患者的DFS和OS明显低于低表达LMTK3 mRNA患者(P=0.031，P=0.003)[16]。在转录和翻译水平证实了LMTK3可作为乳腺癌独立的不良预后指标。此外，研究发现他莫昔芬治疗并不引起LMTK3含量的改变，若接受他莫昔芬治疗的患者血浆LMTK3基因异常扩增，则提示肿瘤复发可能[14]。Giamas等[5]检测了227例欧洲原发性乳腺癌患者的LMTK3基因型，发现LMTK3 2种基因型分别与患者的DFS和OS相关。拥有LMTK3 rs8108419 GG/AG和LMTK3 rs9989661 TT等位基因的患者的肿瘤复发风险较低(OR=1)，而具有LMTK3 rs8108419 AA和LMTK3 rs9989661 CT/CC等位基因的患者，肿瘤复发风险增加(OR=2.44;P=0.002)。Asano等[16]在日本人群中展开了类似的研究，发现LMTK3基因型与乳腺癌患者预后之间并无相关性，这可能与不同人种之间LMTK3等位基因分布不同有关，LMTK3基因型与乳腺癌患者预后之间的关系还需进一步探索。

Xu等[6]对858例乳腺癌样本进行免疫组织化学分析发现，LMTK3与整合素β1的含量具有显著相关性(P=0.021)，且较高的整合素β1含量与患者较短的OS有关(P=0.017)，此研究结论与Giamas等[5]发现的LMTK3与患者OS的关系相一致。其相关机制可能为LMTK3通过诱导整合素亚单位α5和β1的表达增强细胞的迁移、侵袭和粘附能力，并与乳腺癌更具侵袭性的细胞表型有关。此外，在乳腺癌中LMTK3还可与miR-34a相互抑制，miR-34a通过靶向作用于LMTK3抑制人乳腺癌细胞增殖，可作为ERα拮抗剂用于乳腺癌的治疗。

2.2 LMTK3与胃癌 Wakatsuki等[17]对日本和美国胃癌患者进行LMTK3基因型分析发现，在两组人群中LMTK3基因型与其生存期均无关。但考虑性别因素时，LMTK3 rs9989661 T/T基因型分别与日本男性患者的DFS(P<0.01)及OS(P=0.0014)以及美国女性患者的复发时间(P=0.043)相关。同时，LMTK3 rs8108419 G/G基因型分别与日本女性患者及美国男性患者的OS(P=0.035，P=0.012)有关。以上研究说明，LMTK3 2种基因型可能与胃癌的不良预后有关，但这种相关性还有赖于胃癌患者生理和遗传上的地域差异。Li等[18]探究了83例胃癌患者LMTK3含量与预后之间的关系，发现胃癌组织中LMTK3阳性表达率(79.5%)明显高于癌旁良性胃黏膜组织(45.8%)，差异有统计学意义(P=0.000)，且LMTK3含量与肿瘤侵犯深度(P=0.02)和肿瘤分期(P=0.035)显著相关。此外，LMTK3表达阴性的患者比LMTK3表达阳性的患者术后生存期更长(P=0.043)，说明胃癌组织中LMTK3含量可作为评估胃癌患者预后的指标。研究报道，LMTK3基因沉默可显著增强他莫昔芬对乳腺癌细胞的生长抑制效应，显示LMTK3靶向抑制剂可增强乳腺癌内分泌治疗的效果[5]。据此可推测，LMTK3也可能成为胃癌治疗的新靶点，为胃癌的诊断、治疗及预后评估提供具有临床应用价值的依据。

2.3 LMTK3与肺癌 Xu等[19]研究发现，非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)患者血清中LMTK3含量明显高于肺部良性疾病(benign lung disease, BLD)患者和健康志愿者(healthy volunteers, HV)，以LMTK3=6.85 ng/mL为临界值鉴别NSCLC和BLD特异性达95 %(P<0.01)。分析显示，LMTK3≥6.85 ng/mL的NSCLC患者生存期明显低于LMTK3<6.85 ng/mL的患者(P=0.001 5)，表明LMTK3≥6.85 ng/mL是肺癌独立的不良预后因素。Zhang等[20]研究证实，LMTK3在NSCLC组织中的表达强度及阳性率明显高于癌旁组织，并且癌组织中LMTK3的表达强度与血清中LMTK3较高的含量相对应，提示血清LMTK3的来源之一可能是由癌细胞释放进入外周血。以上研究提示，LMTK3可作为NSCLC诊断及恶性程度评价的潜在血清标志物，为NSCLC的早期诊断提供新策略；进一步研究LMTK3在NSCLC中的确切作用及相关机制具有重要的临床意义。

2.4 LMTK3与结直肠癌 Loupakis等[21]研究318例转移性结肠癌患者LMTK3基因型与OS的关系，分析发现具有LMTK3 rs9989661 C/-和T/T 等位基因的患者中位OS分别为16.6和12.8个月。对左半结肠癌患者进行多变量分析显示，具有LMTK3 rs9989661 C/-和T/T等位基因的患者中位OS分别为23.8和14.9个月。提示LMTK3可能是影响转移性结肠癌患者预后的独立因素，且LMTK3的预后价值与原发性肿瘤位置相关。Zhang等[22]分析了234例Ⅱ、Ⅲ期结肠癌患者LMTK3基因型与肿瘤复发时间的关系，发现拥有LMTK3次要等位基因rs9989661(C：频率=30.5%)的女性结肠癌患者的中位肿瘤复发时间明显延长(P=0.017)，在男性患者中两者之间没有显著的相关性。已知结肠癌中主要表达ERβ，同时表达少量的ERα，ERβ可抑制雌激素依赖的ERα信号通路，抑制细胞增殖、迁移、血管生成及肿瘤进展等[23]。据此推测，LMTK3 rs9989661可能通过磷酸化ERβ调节ERβ信号通路活性[17]，增强对ERα信号通路的抑制作用，延缓结肠癌的进展；而女性患者中雌激素水平较高，ERα信号通路更为活跃，LMTK3 rs9989661在结肠癌进展中的抑制作用更为显著，因此，LMTK3 rs9989661与女性结肠癌患者较好的预后相关。

Shi等[24]研究发现，结直肠癌患者血清中LMTK3含量明显高于HV(P=0.012)，癌组织中LMTK3表达水平亦明显高于克罗恩病和结直肠息肉组织(P<0.01，P<0.01)。其进行随访研究显示，LMTK3含量低的患者OS明显高于LMTK3含量高的患者(P=0.01)[25]，说明LMTK3可预测结直肠癌患者的OS，靶向抑制LMTK3的治疗可能有利于结直肠癌患者的预后。

3 LMTK3抑制剂

ER是乳腺癌治疗的重要靶点，但目前内分泌耐药仍是乳腺癌治疗的主要障碍。LMTK3是雌激素信号通路的重要调节蛋白，LMTK3基因沉默技术的应用可能使ERα阳性的乳腺癌得到有效治疗[26]。Anbarasu等[27]利用ZINC数据库设计筛选出治疗人类乳腺癌的LMTK3抑制剂。研究显示，配体ZINC04670539、ZINC05607079和ZINC04344028参与LMTK3的结构抑制机制，并极有可能作为LMTK3的抑制剂应用于乳腺癌的治疗，有助于克服乳腺癌转移和内分泌治疗耐药的问题[28]。该项研究筛选出的可作为LMTK3抑制剂的化合物主要包括N-(3-硝基苯)丁二酰胺，2-(5-氨基-1-苄基咪唑-4-基)-2-氧代-乙酸，5-(4-吡啶基甲氨基)-氢-羰。对这3种化合物进行进一步的实验研究可验证其抑制效应，并可能成为有效的抗乳腺癌药物。LMTK3在肿瘤中的表达及其调控机制见表1。

表1 LMTK3在肿瘤中的表达及其调控机制

4 展望

LMTK3在多种肿瘤中高表达，且LMTK3的含量与肿瘤恶性程度和患者的生存期相关，提示LMTK3可作为恶性肿瘤的预后指标及新的治疗靶点，可应用于恶性肿瘤的早期诊断、早期治疗及监测肿瘤复发。其相关机制可能为LMTK3调节ER、PKC-AKT-FOXO3、整合素蛋白、miR-34a和Wnt/β-catenin等信号通路的活性，从而影响肿瘤细胞的增殖、迁移及侵袭等生物学特性，参与恶性肿瘤发生、发展过程。探究LMTK3在恶性肿瘤中的作用机制，可为研制靶向作用于恶性肿瘤的LMTK3抑制剂提供理论依据。

目前，LMTK3与恶性肿瘤的确切关系尚不明确，因此，需扩大样本量进行LMTK3与多种肿瘤临床特征关系的研究，可明确其在肿瘤治疗中的应用价值，并指导进一步展开LMTK3在肿瘤中作用机制的体内外研究，有望通过靶向干预LMTK3改变恶性肿瘤生物学特性，为癌症靶向治疗提供新策略。

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(本文编辑：许晓蒙)

10.13602/j.cnki.jcls.2017.05.11

国家自然科学基金(31570877)；常州市卫生局重大招标科技项目(ZD201402)。

王传翠，1991年生，女，硕士研究生，主要从事呼吸系统疾病的基础及临床研究。

王智刚，教授，硕士研究生导师，E-mail:yykjk80814@qq.com。

R392.12

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2017-03-04)