VGLL4与消化系统肿瘤相关研究进展*

杨 霞，贾彦彬

(1.内蒙古科技大学包头医学院2018级研究生，内蒙古 包头 014040；2.内蒙古科技大学包头医学院基础医学与法医学院；3.包头医学院第二附属医院内蒙古消化病研究所；4.内蒙古科技大学包头医学院护理学院)

肿瘤是复杂的多基因疾病。环境因素、遗传因素以及它们之间的相互作用与肿瘤的发生发展密切相关。2015年全国肿瘤登记中心公布了我国恶性肿瘤的发病和死亡情况，肺癌、胃癌、结直肠癌、肝癌、乳腺癌、食管癌、甲状腺癌、子宫颈癌、脑瘤和胰腺癌是我国最常见的十种恶性肿瘤,占全部新发病例约76.73 %，其中消化系统肿瘤占全部新发病例约38.24 %[1]。肺癌、肝癌、胃癌、食管癌、结直肠癌是肿瘤的主要死因,约占全部肿瘤死亡病例的69.42 %，其中消化系统肿瘤约占全部死亡病例的42.43 %，消化系统肿瘤成为我国肿瘤最常见的死亡原因[1]。近年来,大量实验研究了残留样蛋白质家族成员4(vestigial like family member 4，VGLL4)与消化系统肿瘤的发生发展之间的关系，为临床消化系统肿瘤的诊断与治疗提供了新的思路。本文从VGLL4的结构、生物学作用以及与消化系统肿瘤的关系等方面进行阐述。

1 VGLL4的结构

VGLL是转录共激活因子，已在哺乳动物中发现4种VGLL蛋白，命名为VGLL1-4，且均不包含DNA结合结构域。他们通过Tondu(TDU)结构域配对TEA域蛋白质家族成员(TEA domain family members，TEADs)发挥转录调控功能[2]。

VGLL4基因位于染色体3p25.3-3p25.2，包含14个外显子，广泛表达于人体组织中[3]。VGLL4蛋白质由290个氨基酸组成，第1、225氨基酸是乙酰化位点，其中Lys-225在TDU结构域内且其乙酰化可显著抑制VGLL4-TEAD1的相互作用[4]。第52、58、149、153、155、159、274、280氨基酸是磷酸化位点[4-5]。其中Ser-58、Ser-155、Thr-159和Ser-280作为VGLL4的主要有丝分裂磷酸化位点,在有丝分裂过程中被磷酸化后降低了其在胰腺癌细胞中的肿瘤抑制活性[5]。VGLL4的氨基末端可与泛素特异性蛋白酶11(ubiquitin specific peptidase 11，USP11)结合，通过促进其去泛素化来增加VGLL4蛋白的稳定性[6]。VGLL4的基本结构包含一个核输出信号，一个保守序列和两个串联的TDU结构域。与VGLL家族的其他成员相比，VGLL4在其羧基末端结构域中增加了一个TDU结构域(aa242-252)。2014年，中国科学家首次描述了VGLL4的晶体结构，阐明VGLL4的串联TDU区域直接与TEAD4的YAP结合结构域(YBD)相互作用并形成摩尔比为1∶2的稳定复合物。且由于其串联TDU的高度延伸的构象，两个结合的TEAD4分子彼此不接触[7]。这个增加的TDU结构域具有特殊功能，删除此TDU结构域导致VGLL4的抑制功能完全丧失，但删除第一个(aa214-224)却并不影响VGLL4的功能[2]。VGLL4蛋白主要位于细胞核内，少数位于细胞质中，核输出信号基序与核出口蛋白染色体维持1(chromosome maintenance protein 1，CRM-1，又称出口蛋白1)的结合对于VGLL4蛋白从细胞核向细胞质的输出至关重要[8]。

2 VGLL4的生物学作用

2.1抑制Hippo信号通路 Hippo信号通路参与细胞增殖和凋亡、干细胞和组织特异性祖细胞的自我更新和扩增以及组织再生等生理过程[9]。转录共激活因子Yes相关蛋白(Yes-associated protein，YAP)是Hippo途径至关重要的效应因子，其在细胞核中与转录因子TEAD结合并激活Hippo靶基因的转录，驱动细胞增殖、转化、侵袭[10]。在多种人类消化系统肿瘤包括胃癌、结肠直肠癌和肝癌等的研究中发现，YAP与肿瘤的发生发展密切相关[11-23]。然而，VGLL4可通过其TDU结构域竞争性结合TEADs并抑制YAP和TEADs之间的相互作用，从而抑制癌基因的表达[2，14]。

2.2抑制Wnt/β-catenin信号通路 经典Wnt(Wnt/β-catenin)途径导致β-连环蛋白(β-catenin)在细胞质中积累并最后转移到细胞核中，与T细胞因子(TCF)/淋巴增强因子(LEF)转录因子以及TEADs一起诱导细胞应答，促进靶基因的表达[15]。TEAD4和TCF4共同结合于靶基因启动子形成复合物，并促使TCF4反式激活。VGLL4与TEAD4的YBD结合，与TCF4-TEAD4形成复合物，进而抑制TCF4的反式激活[16]。此外，Western印迹检测到人胃癌细胞AZ-521和人胃腺癌细胞BGC-823中过表达VGLL4可抑制β-catenin的表达水平，并抑制其在细胞核中的积累。因此，VGLL4可通过抑制β-catenin和TCF从而负调节Wnt/β-catenin信号通路[17]。

2.3抑制上皮-间质转化 上皮-间质转化(epithelial - mesenchymal transition，EMT)是上皮细胞失去其细胞极性和细胞-细胞黏附，获得侵袭特性成为间质干细胞的过程，其在癌症发展和转移的过程起重要作用[18]。E-钙黏蛋白(E-cadherin)的丢失是EMT中的一个基本事件。TCF4/β-catenin复合物可诱导EMT的激活剂E盒结合锌指蛋白1(zinc finger E-box-binding protein 1,ZEB1)调节肿瘤侵袭性[19]。LEF1/β-catenin复合物可抑制E-cadherin mRNA，从而诱导EMT[20]。在BGC-823细胞中过表达VGLL4可抑制β-catenin的表达水平，增加E-cadherin的表达水平。在AZ-521细胞中敲低VGLL4后导致E-cadherin的表达下调，β-catenin的表达水平升高。因此，VGLL4可能通过抑制Wnt/β-catenin信号通路而抑制EMT，从而在肿瘤的发展和转移中起保护作用[17]。

2.4促进凋亡信号通路 凋亡抑制因子(inhibitor of apoptosis proteins,IAPs)是一类高度保守的内源性抗细胞凋亡因子家族。作为程序性细胞死亡的抑制剂，IAP主要通过抑制半胱天冬酶(cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase)活性和参与调节核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)的作用来抑制细胞凋亡。VGLL4可与IAP结合，并将其从细胞质重新定位到细胞核，抑制IAP的抗细胞凋亡的能力，从而促进凋亡信号传导途径。体外实验表明，VGLL4可使IAPs重定位到细胞核中并显著降低IAPs抑制Bax和TNF-α诱导的细胞凋亡的能力。这表明VGLL4不仅可以作为TEAD的转录共激活因子来调节细胞的增殖和凋亡，还可通过调节IAPs在细胞不同区域的翻译水平从而在细胞凋亡信号通路中起作用[21]。

3 VGLL4与消化系统肿瘤的关系

VGLL4在许多种类的肿瘤，如肺癌[2]、乳腺癌[14]、胃癌[7，11，17]、结直肠癌[16]等中低表达。且VGLL4的低表达通常表明病人的5年存活率较低。

3.1VGLL4与胃癌的关系 在人胃癌(gastric carcinoma,GC)中，VGLL4在肿瘤组织中的mRNA和蛋白质水平显著低于正常组织和肿瘤周围组织[7，11]。VGLL4 mRNA及蛋白质水平不仅与肿瘤大小和肿瘤TNM分期呈负相关，还与浆膜浸润、淋巴管侵袭和淋巴结转移呈负相关。VGLL4的过表达能够抑制癌症的发生，并且抑制体外和体内实验中胃癌细胞的迁移和侵袭。此外，VGLL4的表达水平与GC患者的5年存活率呈正相关，VGLL4下调后胃癌患者的5年存活率更差[7，11，17]。

Jiao等[7]表明，YAP和VGLL4水平应保持适当的平衡或比例以控制器官发育，破坏体内平衡可能会导致不良发育或癌变。且YAP/VGLL4比值急剧上调与胃癌的发生发展密切相关，包括肿瘤大小、淋巴侵袭、TNM分期和幽门螺杆菌感染状态。此外，该团队还发现了一种模仿VGLL4功能的肽，称为“Super-TDU”，作为小鼠胃癌的YAP拮抗剂治疗，VGLL4通过与YAP直接竞争结合TEAD抑制YAP-TEAD的转录活性，在体外和体内实验中均抑制GC的生长。

3.2VGLL4与结直肠癌的关系 在结直肠癌(colorectal cancer,CRC)患者中，CRC组织中VGLL4的mRNA水平以及蛋白质表达水平显著低于癌旁组织及正常组织。VGLL4的mRNA水平与肿瘤的TNM分期呈负相关，VGLL4的蛋白质表达水平与肿瘤大小、淋巴结转移和TNM分期呈负相关。并且，VGLL4的mRNA水平和蛋白质水平与患者的5年存活率呈正相关。因此，VGLL4可作为CRC的诊断/预后标志物。在体外和体内实验中VGLL4均抑制了结直肠癌的生长，且敲低VGLL4后加速了结肠直肠癌细胞的增殖和肿瘤的形成。同时，模拟VGLL4功能设计的肽也可有效抑制小鼠模型中的结肠直肠癌进展[16]。

3.3VGLL4与食管癌的关系 VGLL4在食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)组织的表达下调。过表达VGLL4可抑制癌细胞的生长和迁移，而敲低VGLL4促进食管鳞状细胞癌细胞的肿瘤发生。此外，VGLL4的过表达抑制了结缔组织生长因子(CTGF)的表达，而VGLL4的敲低促进了CTGF的表达。据报道，CTGF在食管鳞状细胞癌中过度表达，并通过β-catenin-TCF/LEF信号传导促进肿瘤发生[11]。VGLL4可通过抑制CTGF的表达调节食管鳞状细胞癌的细胞部分的生长和运动[22-23]。因此，VGLL4可能通过抑制Wnt/β-catenin途径来限制CTGF的表达，从而抑制肿瘤的发生。

3.4VGLL4与胰腺癌的关系 在胰腺癌(pancreatic adenocarcinoma,PAAD)细胞系模型系统中，VGLL4蛋白表达非常低，且VGLL4的低表达与胰腺癌患者预后差密切相关。同时，过表达VGLL4可抑制胰腺癌细胞的迁移和增殖[5]。SB(Sleeping Beauty)驱动的胰腺癌中的候选癌症基因可预测人类胰腺癌患者的生存率。VGLL4被认为是候选肿瘤抑制因子，且VGLL4基因突变与患者较差的存活率显著相关[24]。

3.5VGLL4与肝癌的关系 在肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)患者中，VGLL4的mRNA水平和蛋白质水平均下调，YAP/VGLL4比值上调。所有HCC患者中YAP/VGLL4比值的平均值远高于非肿瘤患者，且YAP/VGLL4比值与HCC患者的总生存期、无复发生存期以及预后呈负相关。研究发现miR-301a/b-3p能促进HCC的增殖和侵袭。VGLL4作为miR-301a/b-3p的直接靶标，敲低VGLL4可弥补敲低miR-301b-3p所诱导的HCC细胞生长停滞和凋亡作用。同时，过表达VGLL4也可降低miR-301a-3p模拟物促进细胞增殖、侵袭和化学抗性的作用[25-27]。

4 结论

随着VGLL4与消化系统肿瘤关系的研究不断深入，VGLL4在消化系统肿瘤中低表达已经得到证实，并在多种肿瘤中作为诊断的标记物和预后指标。并且，随着肿瘤研究中VGLL4作用机制的不断明确，为未来研究VGLL4用于肿瘤治疗及寻找治疗肿瘤的有效药物提供了新思路。同时，随着分子生物学技术的发展及各种新兴组学检测技术的相继涌现,也为肿瘤新型危险因素的探索研究提供了更多的方法选择。