糖基转移酶GnT-V 和肿瘤的关系的研究进展

耿直 袁东智

（四川大学华西基础医学与法医学院生理学教研室，四川 成都 610041）

肿瘤细胞的远端转移一直是肿瘤学研究的热点，而上皮间充质转化（Epithelium-mesenchymaltransition，EMT）被广泛认为是上皮类型恶性肿瘤发生远端转移的关键环节。EMT是指上皮细胞的细胞间连接减弱，并向间充质细胞的外形转变。多种膜蛋白分子（如E-钙粘蛋白整合素）以及基质金属蛋白酶（Matrix metalloproteinases，MMPs）均与EMT的发生有关[1]。而这些蛋白质的功能均受糖基化修饰的调节，特别是发生在天冬氨酸残基上的N-糖基化修饰，这类修饰异常增加，会抑制这些分子的功能，从而促进EMT以及肿瘤转移的发生。

蛋白质的糖基化修饰是由特定的糖基转移酶完成，不同的糖基转移酶可以将不同结构的糖链连接到蛋白质的修饰位点上。常见的N-糖基化包括高甘露糖型N-糖基化、复杂型N-糖基化和杂交型N-糖基化等。N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶V（N-acetylglucosaminyltransferase-V，GnT-V）是N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶的家族成员之一，其编码基因为MGAT5。GnT-V可以催化N-乙酰葡糖胺与甘露糖以β1，6糖苷键相连，从而形成甘露糖分支连接，改变蛋白质的空间构象以及功能[2]。

研究发现GnT-V在多种肿瘤的生长与转移中具有重要作用。GnT-V敲除的裸鼠表现为多瘤中间T抗原（Polyoma middle T antigen，PyMT）诱发的乳腺肿瘤生长缓慢，远端转移发生率降低[3]。过表达GnT-V则会造成肿瘤细胞的增殖、侵袭与迁移行为增强。在胃癌、食管癌、结肠癌、肝癌等多种肿瘤细胞中均发现GnT-V的表达水平以及蛋白质β1,6-乙酰葡糖胺修饰水平上调[4]。目前认为，肿瘤细胞中高表达的GnT-V会增加钙粘蛋白的β1,6-乙酰葡糖胺修饰，使肿瘤细胞间的连接粘附减弱，促进肿瘤细胞发生EMT，导致远端转移的发生[5]。本文将聚焦GnT-V，梳理其在多种肿瘤中的最新研究进展。

1 GnT-V 与肝细胞癌

与正常肝细胞相比，肝癌细胞膜表面的N-糖基化修饰模式发生改变，特别是β1,6-分支类型的修饰增加[6]。

在肝癌细胞中的研究发现，GnT-V可以增加跨膜蛋白细胞外基质金属蛋白酶诱导因子（Extracellular matrix metalloproteinase inducer，EMMPRIN）CD147上的β1，6-乙酰葡糖胺修饰增加，会改变其与整合素β1之间的相互作用，并使基质金属蛋白酶MMPs的表达下降，导致该肝癌细胞的迁移能力增强[7]。进一步研究发现GnT-V修饰CD147糖基化位点是Y140和Y183[8]。

乙型肝炎病毒感染与肝癌发生密切相关。有研究发现，HBV感染会导致肝癌细胞株HepAD38中一系列参与N-糖基化的糖基转移酶表达水平改变，其中GnT-V的表达水平会被上调[9]。另外，Liu等研究发现，双氢青蒿素能够抑制肝癌细胞中MGAT5的转录，进而降低GnT-V表达，并且减少细胞膜表面β1，6-乙酰葡糖胺糖基化修饰水平[6]，该研究可能为肝癌的治疗提供一个潜在的药物靶点。

2 乳腺癌

2000年，发表在Nature Medicine上的研究发现，在GnT-V敲除的裸鼠中，使用PyMT诱发乳腺癌，与野生型裸鼠相比，GnT-V敲除裸鼠的肿瘤生长缓慢，远端转移发生率降低[3]，首次提示GnT-V与乳腺癌的迁移有关。在永生化的人乳腺导管上皮细胞系MCF10A中的研究发现，稳定过表达GnT-V的MCF10A细胞亚株的迁移能力增强，而壳寡糖（Chitosan oligosaccharides，COS）能够降低GnT-V蛋白表达，降低细胞膜N-糖基化的水平，并抑制细胞迁移[10]。

受体酪氨酸蛋白磷酸酶α（Receptor-like protein tyrosine phosphatase alpha，RPTPα）是一种受体酪氨酸蛋白磷酸酶，参与黏着斑（Focal adhesions）的形成。黏着斑是细胞与细胞外基质的一种连接结构，在细胞迁移中发挥重要作用，被认为是细胞发生EMT的标志之一。在乳腺癌细胞系MCF-7中的研究发现，GnT-V可以让RPTPα的β1，6-乙酰葡糖胺修饰水平升高，大幅降低其蛋白降解速度，导致它对下游的Src激酶去磷酸化程度增强，最终促进黏着斑的形成[11]。

另外，GnT-V的表达受到非编码RNA的转录后调控。已有研究发现，miR-124能够抑制GnT-V的表达。体内、外实验均发现，上调miR-124能够抑制乳腺癌细胞的生长和转移，但是恢复GnT-V的表达后，miR-124对癌细胞生长和转移的抑制作用减弱[12]。

3 神经胶质瘤

在神经胶质瘤细胞中，稳定过表达GnT-V的细胞亚株中受体酪氨酸蛋白磷酸酶μ（Receptorlike protein tyrosine phosphatase mu，RPTPμ）的表达和催化活性均降低，从而导致激活PLCγ-PKC通路，使神经胶质瘤细胞的迁移能力增强[13]。

在胶质母细胞瘤起始细胞（ GBMinitiatingcells，GIC）中的研究发现，小分子抑制剂PST3.1a能够通过抑制GnT-V的酶活性，降低细胞N-聚糖中的β1,6-乙酰葡糖胺水平，并抑制TGF-β受体及粘着斑激酶（Focal adhesion kinase，FAK）信号通路，导致细胞的生长、侵袭和迁移行为减弱[14]。该研究表明GnT-V介导的N端β1,6-乙酰葡糖胺修饰参与了TGF-β受体及粘着斑激酶（Focal adhesion kinase，FAK）信号通路，但是具体靶标修饰分子还有待进一步探究。

另外，有研究显示在使用T细胞免疫疗法时，敲除MGAT5基因的CD8+T细胞可以增强胶质母细胞瘤小鼠模型的生存率。虽然其具体机制尚不清楚，但是提示GnT-V可能在T细胞免疫疗法中也具有重要作用，并可能成为一个改善疗效的编辑靶标分子[15]。

4 其他类型的癌症

GnT-V在肺癌、鼻咽癌和膀胱癌中的研究报道较少，研究发现有限，因此在此部分一起梳理总结。

4.1 肺癌

在肺癌细胞中，TGFβ1可通过JNK/P38/PI3K通路下调非肌肉肌球蛋白II-A（Non-muscle myosin II-A，NMII-A）表达，同时上调GnT-V表达，促进EMT的发生和肺癌细胞转移，提示GnT-V也参与了肺癌的转移过程[16]。

4.2 鼻咽癌

在鼻咽癌细胞中，GnT-V可以对表皮生长因子受体（Epidermal growth factor receptor，EGFR）进行N端β1,6-乙酰葡糖胺修饰，而同时抑制EGFR和GnT-V的表达，可以显著降低鼻咽癌细胞的生长和迁移行为，且增强其对放疗的敏感性[17]。

4.3 膀胱癌

在人膀胱移行细胞癌细胞系T24中的研究发现，抑制GnT-V表达，会降低细胞膜上人平衡型核苷载体1（Human equilibrative nucleoside transporter 1，hENT1）的表达量。hENT1参与了抗肿瘤药物吉西他滨（Gemcitabine）的摄取，其表达降低会使细胞对该类产生耐药性，提示GnT-V可能也在肿瘤耐药方面发挥作用[18]。

5 总结和展望

GnT-V作为N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶家族分子之一，其参与了肿瘤细胞的生长、侵袭和转移行为，特别是在多种肿瘤细胞转移中的作用日益得到关注。随着对GnT-V糖基化机制的研究深入，对其修饰目标蛋白的研究拓展，以及特异性作用于GnT-V的小分子化学物质和microRNA的研究发现，GnT-V很有可能成为一个新的肿瘤治疗靶点。但是，这一期望还面临着诸多挑战，比如：GnT-V在肿瘤中的研究以细胞学实验居多，动物学实验的数据相对较少，为了明确其作用还需要更多的功能验证实验；GnT-V参与修饰的蛋白质种类较多，如果干预GnT-V的表达，可能同时造成多种蛋白质的糖基化修饰改变，这种非特异性改变可能对未来的治疗应用带来安全性隐患，目前还没有研究聚焦这一问题。关于GnT-V在肿瘤迁移中的研究工作还有待进一步深入。