DLGAPs在肿瘤发生中的作用及机制的研究进展

2022-02-11应小平

临床与实验病理学杂志 2022年12期

魏静，全伟，应小平，周涵，李媛，方艳

肿瘤严重危害人类的生命健康，其发生涉及诸多遗传学和表观遗传学的分子事件。因此，深入探索肿瘤发生的机制能为肿瘤的预防、诊断、治疗提供理论依据。突触可塑性相关蛋白(disks large-associated protein, DLGAPs)介导了多种心理和神经疾病的发生，并参与调控肿瘤细胞的恶性生长[1]。大量研究显示：DLGAP1的单核苷酸多态性(SNPs)介导了黑色素瘤的发生、发展[2]；DLGAP2的染色体缺失，使其成为膀胱癌潜在的抑制基因[3]；DLGAP3通过移码突变导致自身失活，在结直肠癌中发挥抑癌基因的作用[4]；DLGAP4在胃癌组织中表达显著上调，成为预测胃癌患者预后的重要靶点[5]；DLGAP5的转录水平随着肝癌组织侵袭性升高而升高，其在多种肿瘤中均发挥致癌因子的作用[6]。然而DLGAPs蛋白参与肿瘤进展的机制研究并不深入。该文针对DLGAPs蛋白在多种肿瘤发生、发展中的具体作用展开探讨，总结DLGAPs蛋白在恶性肿瘤中的研究进展。

1 DLGAPs简述

DLGAPs家族蛋白主要参与突触后密集复合物的装配和功能，可以诱导PSD-95/SAP90/DLG在细胞质/膜上富集[7]，最终影响突触和神经元细胞的信号传导。突触激发后，突触的支架蛋白即突触后密度蛋白(postsynaptic density protein, PSD)会使突触复位，通过调节突触可塑性来影响信号传导[8-9]。DLGAPs异常表达造成突触可塑性的改变，从而改变下游信号通路的活性[10]。

DLGAPs蛋白具有三个相同的结构域，依次是1个14个氨基酸的重复域(14-a.a.)、1个动力蛋白轻链域(DLC)、1个鸟苷酸激酶相关蛋白(GKAP)的同源结构域(GH1)[1]。DLGAPs蛋白的这些结构可以直接与DLG家族蛋白和富含脯氨酸的突触相关蛋白(SHANK)相互作用。DLG蛋白也称为膜相关的鸟苷酸激酶(MAGUK)，是PSD中的重要蛋白质，其主要功能是将其他支架蛋白和信号分子直接或间接地连接在膜结合离子通道上。DLG蛋白充当着DLGAP蛋白、代谢型谷氨酸受体(NMDA受体)和快速兴奋性突触受体(AMPA受体)之间的支架，可以通过调节PSD中生长相关蛋白触发突触生长，参与突触缩放[11]。这些蛋白质中SAP97、PSD-93和PSD-95可以与DLGAPs直接交联。DLG也参与了精神分裂症的发展过程[12]。此外，DLG4与自闭症谱系障碍的发生密切相关[13]。SHANK蛋白在PSD中高表达，其对PSD的成熟非常重要。SHANK通过募集并与其他支架蛋白作用促进突触的早期成熟[14-15]。

DLGAPs蛋白是突触可塑性相关蛋白，通过与DLG蛋白和SHANK蛋白相互作用来参与突触后密集复合物的装配和功能，介导了突触的信号传导。

2 DLGAPs家族成员

DLGAPs家族有5个成员，即DLGAP1～5，分别定位于5条不同的染色体上，广泛参与了突触下游的信号传导[16]。DLGAPs蛋白有较高的同源性，可达26%～48%，其中DLGAP1与DLGAP2之间的同源性最高，DLGAP3与DLGAP4之间的同源性最低。DLGAPs蛋白在人体各部位均有表达，在大脑中表达水平较高[17]。

不同类型DLGAPs有不同的表达模式。DLGAP1位于18p11.31上，在小脑皮质、海马、丘脑、浦肯野细胞中均有表达[18]。DLGAP2位于8p23.3上，其重要类似基因为DLGAP1，在大脑纹状体和睾丸中表达量较高[1]。DLGAP3位于1p34.3上，序列高度保守(人和小鼠之间约97%的相同氨基酸)，其类似基因为DLGAP2，DLGAP3在皮层、丘脑和嗅球中均有表达，在海马、纹状体中表达量较高[19]。DLGAP4基因位于20q11.23上，其重要的类似基因是DLGAP1，在海马、纹状体、丘脑、小脑的浦肯野细胞中均高度表达[20]。DLGAP5基因位于14q22.3上，其重要的类似基因是DLGAP1，DLGAP5低表达于大脑皮层的神经纤维网内，在小脑、下丘脑中基本不表达[21]。

DLGAPs家族成员位于不同的染色体上，介导了突触间的信号传递。DLGAP1～4蛋白之间同源性较高，主要在大脑中表达，定位于树突和兴奋性突触的突触后；而DLGAP5低表达于大脑皮层中。

3 DLGAPs与疾病

DLGAPs蛋白定位于突触后密度蛋白的中央区域，参与神经元的下游信号传导，通过调节离子和代谢型谷氨酸受体在突触活动的转换与突触缩放中起关键作用[7]。其调节了PSD的多个作用过程，介导了突触的定位。DLGAPs基因的单核苷酸多态性、序列变异、基因缺失、转录水平改变、错义突变等遗传学改变导致了DLGAPs分子水平的改变，通过调控突触可塑性，影响下游信号通路的活性，最终介导了多种心理和神经疾病的发生。

DLGAP1主要参与精神分裂症、阿尔兹海默症、抑郁症和拔毛癖等疾病的发生[22]。DLGAP2主要介导精神分裂症、脆性X智力低下、创伤后应激障碍、自闭症谱系疾病等进程[23]。DLGAP3主要调控精神分裂症、拔毛癖、强迫症、帕金森病等进展[9]。DLGAP4主要促使小脑共济失调、双相情感障碍和自闭症谱系障碍等发生[24]。DLGAP5主要介导接触性皮炎、成骨细胞的分化及1型糖尿病等进程[21]。

DLGAPs蛋白的遗传学改变导致蛋白异常表达，最终使突触间的相互作用及可塑性发生改变，触发了多种心理和神经疾病的发生，包括阿尔兹海默病、精神分裂症、儿童多动症、强迫症及共济失调等。

4 DLGAPs与肿瘤

DLGAPs蛋白参与了突触的形成和神经细胞的信号传递。大量文献表明，DLGAPs与心理和神经系统疾病有关。然而，较少有研究探讨DLGAPs蛋白异常改变在肿瘤中发挥的具体作用。DLGAPs蛋白主要通过与其他蛋白相互结合最终作为支架蛋白发挥其生物学作用，而这种支架蛋白对细胞生长特别是肿瘤细胞非常重要，因此DLGAPs蛋白很可能通过支架作用参与了肿瘤的发生、发展。

Li等[25]发现DLGAP1蛋白在胶质瘤中表达下调，并与胶质瘤的不良预后有关，DLGAP1高表达显著抑制了胶质瘤细胞的迁移、侵袭以及上皮-间质转化现象的发生，可以作为预测胶质瘤发生的分子标志物。生物信息学分析发现，DLGAP1是miR-148a的下游靶基因，miR-148a可以通过促进DLGAP1的表达发挥抗肿瘤作用，从而成为防治头颈部肿瘤的重要靶点[26]。此外，高表达的DLGAP1通过调节突触后蛋白的信号传导，增强了胰腺神经内分泌肿瘤的侵袭性，促进了肿瘤的恶性生长[27]。DLGAP1基因的单核苷酸多态性与黑色素瘤的发生显著相关，可作为预测黑色素瘤发生的分子标志物[2]。

印记基因在胚胎发育中必不可少，其表达失调会导致多种复杂疾病的发生。有文献表明，DLGAP2可作为印记基因发挥作用，其在膀胱癌中高频缺失，可能成为膀胱癌潜在的抑制基因[3]。此外，DLGAP2可能参与了肺癌的发生、发展。

细胞极性的丧失会导致肿瘤的发生和转移，DLGAP3蛋白与细胞自身极性相关，DLGAP3蛋白可能通过调节细胞极性促使肿瘤发生。Choi等[4]认为DLGAP3基因高频移码突变会导致自身的失活，在结直肠癌等多种肿瘤中，DLGAP3可能通过这种方式发挥抑癌基因的作用。

Liu等[5]研究发现，与正常胃组织相比，DLGAP4蛋白在胃癌组织中表达明显上调，提示其可能在胃癌的发生中起致瘤作用，可作为预测胃癌预后的分子靶点。

关于DLGAP5蛋白的研究相对较多。基因富集分析(GSEA)结果表明，DLGAP5基因显著富集于细胞周期、p53信号通路、卵母细胞减数分裂等信号通路中，在多种肿瘤中都是一种潜在的致癌蛋白。有研究发现，在胶质瘤中DLGAP5高表达预示了患者较差的生存预后。此外，沉默DLGAP5可以抑制胶质瘤细胞增殖。因此，DLGAP5可能成为胶质瘤诊断和预后评估的分子标志物[21]。有数据表明，相比于邻近正常肝组织，在76.4%的肝细胞癌标本中DLGAP5显著上调，并随着其侵袭性升高而表达升高。沉默DLGAP5基因可以显著抑制体外肝癌细胞的生长、迁移和克隆形成，最终发现DLGAP5可能是肝细胞癌新的分子标志物[6]。此外，有研究认为DLGAP5可以通过调控NF-κB信号通路对抗紫杉醇诱导的肝癌细胞死亡，从而发挥其化学耐药性[28]。下调DLGAP5导致结直肠癌细胞的侵袭和迁移能力显著降低；在不同的结直肠癌亚型中，DLGAP5过表达与较差的总生存率相关，因此DLGAP5有望成为结直肠癌生物标志物[29]。

DLGAP5高表达可以预测子宫内膜癌患者的不良预后，从而作为子宫内膜癌诊断和治疗的候选靶点[30]。DLGAP5在胰腺癌中高表达，并与患者较短生存期显著相关。大量研究表明，在胰腺癌细胞中敲除DLGAP5基因能显著抑制细胞的增殖、侵袭和迁移能力，即DLGAP5可作为评估胰腺癌预后的指标[31]。GSEA分析表明，DLGAP5通过参与多种细胞外相关通路和受体的相互作用介导食管癌的发生[32]。生存分析显示，DGPDC1、DLGAP5等基因参与了视网膜母细胞瘤的发生、侵袭及复发[33]。在蛋白互作网络(PPI)中，DLGAP5、RRM2等基因的mRNA表达与肺腺癌发生的相关性最高；免疫组化显示，DLGAP5、RRM2等蛋白在肺腺癌中表达显著上调[34]。此外，DLGAP5、TOP2A等基因对卵巢癌的预后有较好的预测价值[35]。另有研究提示，DLGAP5在前列腺癌中表达增强，其表达与前列腺癌患者较差的生存率相关，可能成为前列腺癌进展中潜在的癌基因[36]。

综上所述，DLGAP1～5参与头颈部肿瘤、肺癌、胃癌、肝癌、乳腺癌、胶质瘤、黑色素瘤、膀胱癌的发生。DLGAPs蛋白在肿瘤中的具体作用并不明确，其不同亚型对侵袭性肿瘤生长是否有调控作用仍亟待探索。DLGAP1、DLGAP5与肿瘤相关的研究较多，但并未充分揭示其参与肿瘤发生的具体分子机制；关于DLGAP2～4在肿瘤发生中的研究较为欠缺，有待进一步深入分析。因此，探索DLGAPs蛋白通过何种机制参与肿瘤的发生、发展，可为肿瘤的研究和靶向治疗提供新的方向和思路。