CCDC家族蛋白与恶性肿瘤研究现状

杨广花，罗晓勇，陈宏伟，师鑫鹏

(1.新乡医学院，河南 新乡453003； 2.洛阳市肿瘤临床诊疗研究中心，河南 洛阳471009；3.郑州大学附属洛阳中心医院 a.肿瘤中心，b.消化科，河南 洛阳471009)

近年来，恶性肿瘤的发病率和病死率呈快速上升趋势，严重威胁人类健康，但由于缺乏有效治疗手段，多数恶性肿瘤生存率很低，因此迫切需要一种既能控制恶性肿瘤生长，又能减少不良反应发生的新药[1]。随着分子生物学的发展，多基因检测和分子分型为恶性肿瘤的个体化精准治疗提供了新的研究方向，而分子靶向药物治疗被誉为精准治疗的核心[2]。卷曲螺旋结构域(coiled-coil domain containing，CCDC)蛋白不仅能介导蛋白质之间的相互作用，具有分子识别及DNA结合蛋白、糖类结合蛋白等功能，还能形成蛋白质骨架的通用结构域(如骨架蛋白和运动蛋白)，通过调节肌动蛋白微丝骨架的聚合，在细胞侵袭和迁移中起重要作用[3]。CCDC蛋白是一个与恶性肿瘤有密切关系的蛋白家族[4]。研究显示，CCDC蛋白在恶性肿瘤中异常表达，通过调节细胞转录因子、改变细胞增殖周期，促进恶性肿瘤细胞的侵袭和转移[5]。但是，由于人们对CCDC的许多生物学特点尚不明确，大多数研究还只聚焦在检测CCDC蛋白在恶性肿瘤中的表达和迁移等方面，而对于相关通路具体调控的分子机制还需要进一步研究。现就CCDC蛋白家族与恶性肿瘤的研究进展予以综述。

1 CCDC基因结构及功能

CCDC于1951年首次被提出，它是一种由2～7个 α螺旋互相缠绕形成麻花状而组成的蛋白质超二级结构[6]。这一结构在蛋白序列约占3%，具有糖类亲和力，不易变性[7]。到目前为止，已经发现许多蛋白质含有CCDC，如原肌球蛋白、c-Fos和Jun，这个简单而有规律的结构在许多含有CCDC的蛋白质中不可缺少，涉及分子识别、信号转导、细胞膜的稳定、分子运转以及离子通道开放、基因表达调控、分子伴侣等[8]。有研究显示，CCDC基因表达异常可以影响细胞生长因子的水平，激活促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)、磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)、磷脂酶C等信号转导通路，进而影响肿瘤的侵袭和转移[9]。

2 CCDC与恶性肿瘤

2.1CCDC与鼻咽癌 CCDC19位于1q23.2，编码551个氨基酸，蛋白分子量为66 000，与鼻咽癌的预后呈负相关[9]。研究发现，CCDC19基因最早从人的鼻咽组织中分离出来，其在鼻咽上皮中特异性表达。与正常鼻咽组织相比，在鼻咽癌组织和细胞系中，CCDC19表达下调或缺失；CCDC19过表达不仅可显著降低鼻咽癌细胞增殖，引起细胞周期G1-S相改变，而且可显著抑制细胞侵袭和转移；此外，CCDC19通过调节细胞周期蛋白(Cyclin)A1和p21的表达，进而影响细胞周期的调控[10]。这项研究不仅修改了CCDC19基因序列，而且首次揭示了CCDC19在鼻咽癌中的生物学功能和临床意义。Liu等[11]进一步研究发现，鼻咽癌中CCDC19下调可引起烯醇化酶1的过量表达，而烯醇化酶1在CCDC19诱导的鼻咽癌细胞生长中起重要的拮抗作用，烯醇化酶1过表达可拮抗CCDC19对p21和Cyclin A1的调节作用，并提高G1/S过渡细胞周期调节因子的表达，进而参与调节鼻咽癌细胞的增殖。该项研究为鼻咽癌的预后诊断提供了更多检测指标。方唯意等[12]利用蛋白质组学技术发现，在鼻咽癌中，CCDC19可能下调脂肪酸合酶、组织蛋白酶D和磷酸甘油酸激酶1靶蛋白水平，进而抑制鼻咽癌细胞的增殖、侵袭和转移，并进一步通过实时荧光定量聚合酶链反应(polymerase chain reaction，PCR)和蛋白质印迹进行了证实。但CCDC19下调脂肪酸合酶、组织蛋白酶D和磷酸甘油酸激酶1三个靶基因的具体分子机制还有待进一步研究。

2.2CCDC与甲状腺癌 CCDC67基因是位于11q21染色体上的一个抑癌基因，能够编码604个氨基酸且含一个CCDC的蛋白质，蛋白分子量为71 000，在肿瘤形成中参与细胞信号转导[13-14]。有研究通过实时荧光定量PCR和细胞免疫荧光技术检测甲状腺乳头状癌细胞系TPC-1细胞株中CCDC67信使RNA(messenger RNA，mRNA)的表达情况，结果发现，与正常甲状腺细胞株相比，TPC-1中CCDC67 mRNA的表达显著降低[15]。Park等[16]发现，CCDC67 mRNA在胃癌组织和胃癌细胞系中低表达或缺失，同时也证实了胃癌细胞系中DNA CpG岛的频繁甲基化，而DNA CpG岛的高甲基化又可能是导致mRNA不表达的重要机制之一。而殷德涛等[17]发现，在甲状腺乳头状癌中，CCDC67 mRNA表达异常是导致CCDC67失活的主要原因，但CCDC67 mRNA表达缺失与CCDC67基因甲基化的关系及其分子机制目前尚不清楚，还有待更深入的研究。

鼠类肉瘤滤过性毒菌致癌同源体B1(v-raf murine sarcoma viral oncogene homolog B1，BRAF)V600E突变的原因是BRAF T1799突变位点的胸腺嘧啶被腺嘌呤所替代，导致蛋白产物中600位的赖氨酸(V)被谷氨酸(E)所替代，即V600E，最终导致肿瘤的形成[18-20]。另有研究发现，在甲状腺乳头状癌中，低表达的CCDC67基因与BRAF基因突变呈正相关，并通过慢病毒转染细胞，构建出过表达CCDC67的细胞，使Bcl-2 mRNA表达降低、Bax mRNA表达升高，导致细胞恶性表型逆转，促进TPC-1细胞的凋亡[21]。由此推测，CCDC67是一个抑癌基因。Liu等[22]通过检索多个文献数据库发现，在甲状腺乳头状癌中，CCDC67是微RNA(microRNA，miRNA/miR)-96-5p的下游分子，并通过酶报告基因检测进一步证实，miR-96-5p与CCDC67的3′非翻译区存在结合连接，进而抑制CCDC67的表达，促进甲状腺乳头状癌细胞的增殖、侵袭和迁移，为甲状腺乳头状癌的诊断和生物治疗提供了新的靶点。

2.3CCDC与胃癌 CCDC134基因是一种位于22q13.2染色体上，包括7个外显子和6个内含子，能够编码抑制MAPK信号通路的分泌蛋白，通过Raf-1/MAPK激酶/胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)和c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)/应激活化蛋白激酶(stress-activated protein kinase，SAPK)途径显著抑制ERK1的转录活性以及ERK1/2和JNK/SAPK的磷酸化，但对p38无影响，磷酸化ERK1/2和磷酸化JNK/SAPK可以激活激活蛋白-1，从而促进基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)-2和MMP-9的表达[23-28]。作为MMP的成员，MMP-2和MMP-9是肿瘤转移的关键因素，一方面，可以降解细胞外基质以促进细胞侵袭；另一方面，通过裂解细胞黏附分子促进细胞迁移，诱导上皮-间充质转化[29-30]。此外，CCDC134也是一种免疫细胞因子，通过增加T细胞效应分子γ干扰素、肿瘤坏死因子-α、颗粒酶B的表达，增加淋巴细胞向肿瘤细胞的浸润，增强CD8+T细胞的溶细胞活性，发挥强大的抗肿瘤作用[31-33]。抑制CD8+T淋巴细胞的功能，可以诱导淋巴细胞凋亡，从而抵抗淋巴细胞的杀伤作用，导致肿瘤发生免疫逃逸[34]。有研究显示，在肿瘤微环境中，CD8+T 细胞比其他免疫细胞更有临床意义[35]。研究CCDC134对CD8+T细胞的抗肿瘤作用，可为肿瘤免疫治疗提供新的治疗手段。

2.4CCDC与结直肠癌 CCDC12位于3p21.31上，编码166个氨基酸，蛋白分子量为19 000，是含有一个CCDC的蛋白[36]。耿玮等[37]通过PCR扩增技术联合DNA测序，发现编码CCDC12蛋白的基因转录起始区R18Y位点发生突变，使第52位的胞嘧啶(C)突变为胸腺嘧啶(T)，导致mRNA的编码序列发生改变，使CCDC12蛋白质的结构出现异常，不能正常折叠，空间构象不能正常形成，氨基酸残基不能与正常的靶蛋白结合，丧失了生物学功能。这可能是CCDC12蛋白失活或下调的一个重要的作用机制。Huang等[38]研究显示，在肿瘤组织中，Cyclin D1表达异常可促进细胞的增殖，MMP-9能降解细胞外基质、促进细胞侵袭和转移，p21蛋白能够抑制肿瘤细胞增殖。有研究通过免疫组织化学技术进一步检测结直肠癌中Cyclin D1、p21、MMP-9以及金属蛋白酶组织抑制物-1的表达水平，结果发现，CCDC12与Cyclin D1及MMP-9蛋白表达呈正相关，而与p21表达呈负相关，推测CCDC12可能通过上调Cyclin D1、MMP-9，同时下调p21的表达而调控肿瘤细胞增殖周期、促进细胞周围基质降解，影响结直肠癌细胞的侵袭和转移[39]。但具体的分子作用机制还需要更多的研究来证实。另有研究表明，中成药苍术酮也能抑制结肠癌细胞中CCDC12的表达，使PI3K-蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路的下游分子表达下调，因此，通过抑制CCDC12的表达可调控PI3K-Akt-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路，促进结直肠癌细胞的凋亡[40]。综上可见，目前CCDC12有两条通路能促进结直肠癌的发生，在结直肠癌的治疗中应根据相应的作用机制选择不同的治疗手段。

CCDC66是位于3p14.3上，编码948个氨基酸，蛋白分子量为109 000，存在至少两个或更多个CCDC；CCDC66导致恶性肿瘤的发生、发展、侵袭和转移的作用机制主要是通过其非编码的环状RNA(circular RNA，circRNA)CCDC66起作用，而circRNA CCDC66又与其宿主基因CCDC66的表达呈正调控的作用[41]。CCDC66最初主要在许多脊椎动物(包括小鼠和人类)的感光细胞内部片段中被检测到，能够防止感光细胞变性[42]。最近的生物信息学和全基因组分析表明，circRNA CCDC66能通过保护多种致癌基因免受一组miRNA的攻击而具有致癌能力，而这些被circ-CCDC66保护的基因与结肠癌状态呈正相关[43]。Yang等[44]发现，肝细胞生长因子途径在肿瘤干细胞富集中被激活，并负责上调circRNA CCDC66的表达；进一步研究表明，circRNA CCDC66过表达可以促进细胞生长并增加肿瘤干细胞数量，而circRNA CCDC66沉默则能够降低细胞生长速率和肿瘤干细胞数量，由此得出，circRNA CCDC66可以促进肿瘤干细胞富集，这可能是circRNA CCDC66促进肿瘤发生的机制之一。Wen等[45]发现，在先天性巨结肠中，circRNA CCDC66通过与miR-488-3p结合，下调双皮质素表达，进而影响293T细胞和SH-SY5Y细胞的增殖和迁移。但在结直肠癌中并无确切的证据证实circRNA CCDC66通过与miR-488-3p结合，进而影响结直肠癌细胞的增殖和迁移。

2.5CCDC与膀胱癌 CCDC34位于11p14.1染色体上，由373个氨基酸组成，蛋白分子量为43 000[46]。有研究显示，慢病毒介导的RNA干扰技术可下调CCDC34蛋白在膀胱癌T24细胞和5637细胞中的表达，显著抑制膀胱癌T24细胞和5637细胞的增殖、迁移和侵袭能力，诱导细胞周期停滞在G2/M期，并促进膀胱癌细胞的凋亡[47-48]。此外，CCDC34沉默能够降低MEK、ERK1/2、JNK、p38和Akt的磷酸化以及c-Raf 和c-Jun的表达，表明MAPK和Akt途径(ERK/MAPK、p38 MAPK、JNK/MAPK和PI3K/Akt)可能参与调控CCDC34对膀胱癌细胞的增殖和迁移[49]。虽然目前对CCDC34在膀胱癌细胞中作用机制和通路的研究还不够深入，但已有学者开始关注CCDC34与血管内皮生长因子的关系，如果能进一步揭示CCDC34与血管内皮生长因子的具体机制，生产出更有效的抗血管生成药，可为膀胱癌患者的治疗提供新的治疗手段。

2.6CCDC与肺癌 CCDC85位于11q13.1染色体上，CCDC85B型由202个氨基酸组成，蛋白分子量为22 000，具有两个CCDC，CCDC85B表达异常可导致肺癌的发生和转移[50]。Du等[51]研究显示，CCDC85B与p78/MCRs(melanocortin receptors)/MSP58(58-kDa microspherule protein)能够发生相互作用，并能调节基因表达，促进肿瘤细胞增殖。冯洋洋等[52]研究显示，通过免疫组织化学和免疫印迹检测发现，CCDC85B蛋白在非小细胞肺癌组织中的表达显著高于正常肺组织，而且CCDC85B的阳性表达与肺癌的TNM分期及淋巴结转移相关。表明CCDC85B的表达上调与非小细胞肺癌的进展有关。另有研究报道，Akt能使Ser9处的糖原合酶激酶3β(glycogen synthase kinase 3β，GSK3β)磷酸化，导致β联蛋白(β-catenin)积累并转运至细胞核，然后激活Wnt信号转导通路[53]。Feng等[50]进一步验证了CCDC85B与Akt/GSK3β/β-catenin信号转导通路之间的关系，结果显示，CCDC85B过表达可以上调磷酸化Akt和磷酸化GSK3β的水平；用PI3K抑制剂LY294002处理后，可以挽救CCDC85B诱导的磷酸化GSK3β和β-catenin的上调。这些结果进一步证实了，胞质CCDC85B通过激活Akt/GSK3β/β-catenin信号转导通路，促进肺癌细胞的增殖和侵袭。因此，推测CCDC85B可作为判断肺癌预后的一个生物标志物。

3 小 结

虽然CCDC蛋白在恶性肿瘤发展中起到非常重要的作用，已经成为恶性肿瘤研究领域的热点，但人们对CCDC蛋白调控恶性肿瘤具体分子机制的研究大多仍处于初级阶段，还有许多问题需要后续进一步去挖掘。例如，circRNA CCDC66有许多下游靶基因，circRNA CCDC66直接还是间接调节下游靶基因的分子机制，还需要大量的研究去证实。到目前为止，CCDC蛋白家族的众多成员已被证实与恶性肿瘤的发生、发展、侵袭和转移有关，这些成员未来有望作为肿瘤标志物，为恶性肿瘤的二级预防提供重要保障。研究CCDC蛋白家族的表观遗传与蛋白质的结构可为肿瘤精准治疗提供新的思路。