非肌细胞肌球蛋白ⅡA在肿瘤中的研究进展

杨玉轩,王医术,李法平,周洪澜*

(1.吉林大学第一医院 泌尿外二科，吉林 长春130021；2.吉林大学病理生物学教育部重点实验室，吉林 长春130021)

肿瘤是世界范围内导致患者死亡的重要原因之一[1]。肿瘤转移作为恶性肿瘤主要生物学特征，涉及过程极其复杂，90%以上的恶性肿瘤患者死亡与肿瘤转移相关[2]，肿瘤细胞的侵袭和转移是治愈肿瘤的重大难题。侵袭性细胞迁移主要由五个步骤完成：①细胞骨架产生极化，细胞前缘突起形成伪足。②细胞伪足与细胞外基质结合，细胞表面形成黏着斑。③细胞产生蛋白酶水解局部基质蛋白，为细胞迁移提供空间。④肌动蛋白与肌球蛋白介导细胞骨架收缩,细胞整体易位。⑤细胞尾端脱黏附，细胞前缘再次突起形成伪足，细胞前行[3]。尽管在细胞迁移的过程中涉及极其复杂的分子机制，但可以明确细胞迁移运动需要细胞骨架提供支撑与动力。

1 非肌细胞肌球蛋白及其功能

肌球蛋白由Kuehnez在1864年发现并命名[4]，是一类与肌动蛋白结合且可以水解ATP释放能量产生动力的分子马达[5]。随着研究深入许多存在于非肌细胞的肌球蛋白逐渐被发现，这一类肌球蛋白统称为非肌细胞肌球蛋白(NM)，是细胞骨架的重要组成部分。非肌细胞肌球蛋白存在多种亚型，其中NM II与细胞运动关系密切[6]。NMⅡ是由一对230KD重链(NMHC)、一对17 KD必需轻链(ELC)和一对20 KD调节轻链(RLC)组成的六聚体[7]。人的NMHCII 有NMHCⅡA，NMHCⅡB 和 NMHCⅡC三种亚型，根据重链不同，将 NMⅡ分为 NMⅡA，NMⅡB和 NMⅡC[8]。NMlI A，由位于人类染色体22q11.2的MYH9基因编码，广泛表达于各种组织细胞中，主要与细胞黏附，细胞迁移和细胞骨架构成相关[9]。随着对NMIIA基因及蛋白功能的研究逐步深入，关于NMIIA与肿瘤的研究越来越受到重视。

2 NMIIA与肿瘤的发生、进展及预后

2.1 NMIIA在消化系统肿瘤中的作用

消化系统肿瘤主要包括食道癌、胃癌、肝癌、胰腺癌和结直肠癌，是世界范围内癌症相关死亡的主要原因之一[10]。

Liu等[11]研究发现NMⅡA在胃癌患者组织中高表达，敲除NMⅡA通过JNK信号途径抑制胃癌细胞的迁移和侵袭。Ye等[12]采用qPCR检测胃癌患者临床样本及胃癌细胞系，发现MicroRNA-647在胃癌细胞与组织中表达下调，并证实MicroRNA-647直接与血清反应因子(SRF)mRNA的3′非翻译区 (3′UTR) 结合，进一步通过SRF与MYH9启动子区CArG盒子结合，抑制胃癌的侵袭。尾侧同源盒转录因子1 (CDX1) 是CDX家族的成员之一，与人类肠道细胞的生长和发育密切相关[13]。在胃癌中CDX1可以诱导粘蛋白-17(MUC17)表达，MUC17通过其表皮生长因子结构域及其下游序列与MYH9相互作用，并通过MYH9-RhoA-p53轴，激活p38信号，使NFκB失活，抑制胃癌的进展[14]。S100A4是特异性转移相关蛋白，其基因定位于染色体1q21，由四个外显子组成。Li等[15]报道了S100A4-MYH9轴通过转化生长因子-β(TGF-β)诱导上皮-间质转化(EMT)，而促进胃癌细胞的迁移和侵袭，且S100A4极其下游MYH9的高表达与患者的不良预后相关。Yu等[16]通过代谢组学分析发现，麦冬皂苷DT-13联合拓扑替康(TPT)可减轻胃癌引起的代谢紊乱，协同抑制体内外有氧糖酵解相关酶活性。联合治疗通过NMⅡA介导的表皮生长因子受体(EGFR)内吞作用促进EGFR降解，进而抑制己糖激酶Ⅱ(HK II)的活性，并有效抑制肿瘤细胞有氧糖酵解。

Wang等[17]采用western blotting和免疫组织化学发现大肠癌组织中NMⅡA表达显著升高。体内外实验证实过表达NMⅡA通过调节MAPK/AKT信号增强大肠癌细胞的增殖和迁移能力，且高表达NMⅡA与大肠癌患者的不良预后显著相关。

Zhou等[18]研究显示NMⅡA在胰腺癌组织中表达升高，基因表达综合(GEO)数据库、肿瘤基因图谱(TCGA)数据库和胰腺癌组织阵列的开放微阵列数据集分析表明NMⅡA与胰腺癌患者不良预后相关，进一步研究显示，MEK/ERK信号增加肌球蛋白轻链2(MLC2)ser19位磷酸化，介导NMⅡA活性并调节Wnt/β-catenin信号传导，促进胰腺癌细胞的EMT和转移。

2.2 NMIIA在乳腺癌中的作用

乳腺癌的发病率与病死率居全球女性恶性肿瘤的首位[1]。Cruz-Ramos等[19]报道在乳腺癌细胞MDA-MB-231中，NMIIA与干扰素刺激基因15 (ISG15)相互作用，干扰素γ(IFN-γ)在不改变NMIIA水平的情况下增加二者的相互作用，并通过翻译后修饰调控NMIIA，重塑细胞骨架，调节肿瘤进展。Dulyaninova等[20]使用表皮生长因子(EGF)刺激乳腺癌细胞MDA-MB-231，导致肿瘤细胞中NMHCⅡA在酪蛋白激酶2(s1943)位点磷酸化，增强肿瘤细胞的迁移能力。另一研究在乳腺癌细胞中过表达s1943磷酸化NMHCⅡA，结果显示NMHCⅡA s1943位磷酸化通过增强基质降解增加乳腺癌细胞的侵袭能力[21]。NMHCⅡA不仅可调控肿瘤自身，还可以通过肿瘤细胞对细胞外基质产生作用，Hindman等[22]研究表明，乳腺癌细胞MDA-MB-231中NMHCⅡA对于细胞外基质硬度具有调控作用，敲低NMHCⅡA可降低相应细胞外基质硬度。

2.3 NMIIA在肺癌中的作用

麦冬皂苷DT-13具有抑制多种肿瘤转移的作用，缺氧可以促进肺癌细胞95 d的侵袭，而麦冬皂苷DT-13呈剂量依赖性抑制缺氧对肺癌细胞95 d的促侵袭作用，进一步研究显示，缺氧显著抑制NMⅡA的表达，并使NMⅡA重分布于细胞外周，麦冬皂苷DT-13处理通过Raf-ERK1/2信号通路上调NMⅡA表达，增加NMⅡA的核周分布，减少95 d细胞F-actin的形成，抑制95 d细胞迁移和侵袭[23]。MYH9亦对患者的预后具有预测作用，Katono等[24]报道在非小细胞肺癌中MYH9表达与腺癌组织学类型、分化差、瘤内血管侵犯和淋巴侵犯及患者预后差显著相关，多变量分析显示MYH9是患者生存率的独立预测指标。

2.4 NMIIA在头颈部肿瘤中的作用

Semelakova等[25]通过免疫共沉淀与质谱分析发现神经前体细胞表达发育下调蛋白9(NEDD9)、波形蛋白和NMⅡA之间存在相互作用。NMIIA与NEDD9结合后，发生s1943位磷酸化，增加肿瘤细胞基质金属蛋白酶(MMPs)2和9的分泌，进而增强头颈部鳞状细胞癌的侵袭性。为模拟体内环境，Schramek等[26]在超声引导下，将慢病毒导入母鼠子宫内小鼠胚胎的外胚层，干扰NMⅡA的表达，结果显示MYH9基因敲除可促进小鼠头颈部鳞状细胞癌的形成。类似地在小鼠舌上皮中条件性敲除NMⅡA能够促进舌鳞状细胞癌的进展[27]。

单核苷酸多态性(SNP)是指单个碱基的转化、插入和缺失所引起的DNA序列多态性。染色体9q22上的SNP位点(rs965513)与甲状腺乳头状癌密切相关，此位点包括与甲状腺发育有关的FOXE1基因和长非编码RNA(lncRNA)乳头状甲状腺癌易感性基因2(PTCSC2)。NMⅡA与PTCSC2结合，对于FOXE1和PTCSC2共有的启动子起双向抑制作用，进而通过抑制p53通路，促进甲状腺乳头状癌的发生发展[28]。

EB病毒感染是鼻咽癌的潜在危险因素，90%以上的鼻咽癌患者与EB病毒感染相关[29,30]。Xiong等[31]采用EB病毒感染鼻咽上皮细胞(NPEC)，发现NMHCⅡA是介导EB病毒感染NPEC的重要因子，敲低NMHCIIA显著降低EB病毒对NPEC的感染。

2.5 NMⅡA在泌尿生殖系肿瘤中的作用

膀胱癌是泌尿系统最常见的恶性肿瘤[32]，绝大多数为移行上皮肿瘤，以手术治疗为主，术后易复发。与癌旁组织相比，NMHCⅡA在膀胱癌组织中表达显著升高，并与患者肿瘤病理分级及淋巴结转移相关，NMHCⅡA高表达预示患者预后不良；进一步研究显示，抑制膀胱癌NMHCⅡA的表达可以降低肿瘤细胞体外迁移，侵袭能力[33,34]。趋化因子受体4(CXCR4)作为G蛋白偶联受体，由细胞膜易位进入细胞核，促进细胞迁移。Xu等[35]通过点突变实验发现核定位序列‘146RPRK149’对肾癌细胞的CXCR4亚细胞定位和肾癌细胞迁移具有重要作用。质谱和免疫共沉淀实验结果显示NMHCⅡA为CXCR4相互作用蛋白，抑制NMHCⅡA能够抑制CXCR4的核易位和肾癌细胞的迁移能力。宫颈癌是全球女性发病率第四的恶性肿瘤[36]，近年来发病有年轻化趋势。淋巴转移是宫颈癌的主要转移方式，与具体治疗方案以及患者预后密切相关[37]，Li等[38]认为中药提取物冬凌草甲素(oridonin)通过增强RLCt18/s19位点磷酸化调节NMⅡA ATP酶活性，进而抑制宫颈癌细胞迁移。

2.6 NMIIA在其他肿瘤中的作用

胶质母细胞瘤(GBM)是最常见的原发性恶性脑肿瘤[39]，尽管GBM很少向中枢神经系统外转移，但其在中枢神经系统内呈浸润生长，恶性程度高，患者中位生存期短。Picariello等[40]在GBM细胞中干扰NMⅡA，结果显示干扰NMⅡA可以抑制GBM侵袭，但会以依赖于环境力学的方式增加肿瘤的增殖和致死性；在不同的环境中，NMⅡA发挥不同的作用，GBM中NMⅡA的缺失在软基质环境中导致ERK1/2活性增强，而在硬基质环境中导致NFκB活性增强，在三阴性乳腺癌和正常角质形成细胞中也发现相同结果。

NMⅡ不仅表达于多种正常血液细胞中，亦表达于白血病细胞中，并具有调控白血病细胞迁移的能力[41]。白血病细胞浸润中枢神经系，是其复发和患者死亡的常见原因[42]。Wigton等[43]研究表明，在体外实验中抑制NMⅡA不影响白血病细胞增殖，但是体内实验抑制NMⅡA可以减少白血病细胞对脑组织浸润，延缓了白血病的进展。

3 总结与展望

恶性肿瘤严重危害着人类健康，肿瘤的转移与复发是造成患者死亡的主要原因。肿瘤转移过程中涉及到多个步骤，目前对于转移的具体机制还不是十分明确。NMIIA作为细胞骨架的组分，广泛表达于各种组织中，参与迁移、粘附等多种生理活动。NMIIA不仅表达于正常组织，而且存在于不同肿瘤中，但NMHCⅡA是发挥促进还是抑制肿瘤的作用，目前并不明确。在头颈部鳞状细胞癌中，NMHCⅡA是一种抑癌蛋白，但是在胃肠、呼吸、泌尿、血液等其他系统的肿瘤中，NMHCⅡA常发挥促癌的作用。随着研究的深入，发现NMHCⅡA不仅可以作为骨架蛋白直接调控肿瘤细胞的运动，也可以作为“桥梁”通过多种分子机制间接调控肿瘤的生物学行为，甚至可以影响肿瘤微环境。目前的研究初步揭示了NMHCⅡA对于肿瘤发生、发展调控的机制，为进一步明确治疗靶点奠定理论基础，但是鉴于NMHCⅡA在肿瘤中发挥的具体功能还不是十分明确，其是否可以作为肿瘤治疗的有效靶点有待进更深入的研究。相信随着多层次，多方向研究的开展，NMHCⅡA可以为肿瘤患者的临床诊断与治疗提供帮助。