JUP在泌尿系肿瘤发生发展中的作用及机制

欧阳为 陈科 叶章群

连接珠蛋白(junction plakoglobin, JUP)，又称为珠蛋白或γ-连环蛋白，是一种大小约83 kDa的蛋白质，最初被鉴定为桥粒斑块的一个组成部分[1]。起初人们并不清楚JUP在连接复合物中发挥何种作用，也不清楚其发挥作用的分子机制。直到Korman等[2]通过免疫共沉淀实验证实了JUP与桥粒钙粘着蛋白相互作用，从而暗示了JUP可能在桥粒中发挥作用。研究证实E-钙粘着蛋白可与3种不同的蛋白质共沉淀，包括α、β和γ-连环蛋白(也就是JUP)[3]。进一步研究发现，JUP其实是E-钙粘着蛋白相关蛋白β-连环蛋白结构和功能上的旁系同源物[4]。在上皮组织中，细胞的异常增殖、迁移和侵袭受到细胞间黏附复合体的限制，这些黏附复合体将相邻细胞连接在一起，维持正常的组织结构和功能[5]。黏附连接和桥粒是上皮细胞间的主要黏附复合物，它们的连接功能基于钙粘着蛋白的作用[6]。在细胞内，钙粘着蛋白以相互排斥的方式与β-连环蛋白或JUP相互作用。然后，这些蛋白质与肌动蛋白结合蛋白α连环蛋白相互作用，将钙粘着蛋白-连环蛋白复合物束缚在肌动蛋白细胞骨架上[7]。尽管JUP最开始是被鉴定为一种参与细胞间黏附的蛋白质[2]，但在后续的研究中逐渐揭示了其在肿瘤的发生、发展中也发挥了关键作用[8]。

一、JUP的功能

JUP和β-连环蛋白在结构和功能上是同源的：它们都与经典钙粘着蛋白(α-连环蛋白、Axin和APC等)相互作用[9]。此外，JUP还与桥粒钙粘着蛋白相互作用，并且对桥粒的形成至关重要，而β-连环蛋白通常与桥粒无关[10]。除了参与细胞间黏附，β-连环蛋白还是经典Wnt信号通路的主要下游效应因子，其致癌潜力已得到充分证实[11]。在Wnt信号缺失的情况下，Axin/APC/GSK3β/CKI形成破坏复合物，募集并磷酸化细胞质内过量的β-连环蛋白，随后将其泛素化并经蛋白酶体途径降解[12]。相反，在Wnt信号存在时，破坏复合物失活，稳定的β-连环蛋白被转运至细胞核内与Tcf/Lef结合，诱导Wnt靶基因的表达，从而参与肿瘤的发生、发展[13]。同样，JUP也可与Tcf/Lef因子结合，从而发挥基因调节功能，参与Wnt信号传导[14]。虽然JUP和β-连环蛋白都与Tcf/Lef转录因子相互作用，但β-连环蛋白-Tcf复合物具有转录活性，而JUP-Tcf复合物结合DNA的能力低下[15-16]。JUP的作用机制尚不清楚，但其常与肿瘤形成/转移的抑制活性有关。研究表明，JUP可降低细胞的增殖、迁移和侵袭并诱导细胞凋亡[17]。

1.参与细胞内信号转导：1993年，Bradley等[18]首次发现JUP可能参与细胞信号的转导。在外源性表达Wnt-1的PC12细胞中，JUP表达水平升高，且其细胞膜的定位也发生了改变。这表明，Wnt-1可以调节JUP的表达水平和定位。当JUP被定位在细胞质膜上(作为桥粒的一部分)时，其只能发挥细胞间黏附功能而不能参与细胞信号传递[19]。最初学者们认为JUP具有与β-连环蛋白相似的信号传递能力，但后续一系列的研究表明，尽管JUP确实具有信号传导功能，但它似乎起着抑癌作用。1996年，Simcha等[20]首次发现JUP的表达降低了NIH3T3细胞在同系小鼠中形成肿瘤的能力，并且与N-钙粘着蛋白共转染增强了JUP的抑制作用。在肾癌细胞系KTCTL 60(内源性E-钙粘着蛋白、桥粒钙粘着蛋白、α-连环蛋白、β-连环蛋白、JUP和桥粒蛋白缺陷)中表达了外源性JUP，结果细胞在同系小鼠中的成瘤能力也明显被抑制。更重要的是，研究者还证实JUP抑制肿瘤形成的能力与它介导细胞-细胞黏附的作用无关。此外，JUP还可通过调节ECM-Src和RhoGTPase依赖性途径调节细胞运动[21]。

少数研究表明，JUP具有类似于β-连环蛋白的致癌活性[22]，大部分研究证实JUP在肿瘤发生、发展中作为抑癌基因发挥功能。

2.基因表达的调节：众多研究表明JUP可以调节涉及细胞周期控制、细胞凋亡、细胞增殖和侵袭的基因的表达。JUP是c-Myc基因的一种阻遏物，当JUP与Lef-1相互作用时，JUP可通过Lef-1依赖性方式抑制c-Myc基因的表达，进而抑制细胞增殖[23]。这也进一步证明了前面提到的JUP-Tcf复合物结合DNA的效率低[15-16]。在野生型和β-连环蛋白缺陷的角质形成细胞中，JUP介导的肿瘤抑制作用相似，说明JUP调节基因表达的能力不依赖于β-连环蛋白。Shtutman等[24]发现，在缺乏β-连环蛋白和JUP的肾癌细胞中外源性表达JUP可使肿瘤抑制基因PML的表达增加。重要的是，β-连环蛋白和Tcf不参与这一调控机制。因此，JUP可以独立于Tcf/Lef的方式调节基因表达。

JUP与各种癌细胞系中的野生型和突变体p53相互作用，调节p53的转录活性，进而影响p53靶基因的表达，这部分解释了JUP的肿瘤/转移抑制活性[25]。在JUP缺陷细胞中，p53突变体的表达增加了β-连环蛋白的核积累及其转录活性[26]。而共表达JUP可促进β-连环蛋白的蛋白酶体降解，进而降低其在细胞核的水平和转录激活活性。在表达p53的细胞中，Wnt/β-连环蛋白靶标、c-MYC和S100A4表达上调，而当共表达JUP时，其水平又被下调，并且体外实验显示其迁移、侵袭的能力显著减弱。

二、 JUP在泌尿系肿瘤中的作用

JUP表达的降低与其他细胞黏附蛋白的表达缺乏有关，其会促进肿瘤的发生、发展。此外，JUP低表达与肿瘤分期增加、患者生存状况差以及膀胱癌、前列腺癌转移的增加也密切相关[27]。但是，越来越多的研究表明JUP在不同肿瘤中的表达水平存在明显差异，其功能也截然不同。

1.膀胱癌：Baumgart等[28]收集了572例膀胱癌患者的组织标本，通过免疫组化技术评估组织中E-钙粘蛋白、斑珠蛋白、β-连环蛋白、N-钙粘蛋白的表达。结果显示，在 15.2% 的浅表型膀胱癌和 57.9% 的浸润性膀胱癌中观察到 JUP 表达的缺失或降低。并且浅表性和侵袭性肿瘤组中JUP的细胞质定位存在显著差异，分别为23.1%和72.1%。JUP表达水平的降低以及细胞质定位与膀胱癌肿瘤的分级、分期显著相关(P<0.001)。此外，JUP定位也与膀胱癌患者的淋巴结状态相关(P=0.04)。JUP表达的减少或丧失(P=0.02)与患者生存显著相关。然而Kashibuchi等[29]通过对55例接受膀胱根治性切除术的患者进行生存分析发现，E-钙粘着蛋白、α-连环蛋白、β-连环蛋白和JUP表达差异与预后相关，进一步进行多因素分析发现，仅α-连环蛋白与预后相关。两者研究结果的不同可能是由于后者所纳入的病例数过少，因此需要更多高质量研究来证明JUP与膀胱癌分级分期及预后之间的联系。

2.前列腺癌：Behnsawy 等[30]分析了197名局限性前列腺癌患者组织标本中13 种上皮间质转化标志物的表达水平，结果表明JUP与前列腺癌患者的预后并没有显著联系。相反，Shiina等[31]在前列腺肿瘤中观察到了JUP基因的表达降低，并且与良性前列腺增生相比，JUP基因启动子的甲基化在局限性前列腺癌中发生率更高，这表明JUP表达的缺失是前列腺癌发生的早期步骤。然而，JUP甲基化与Gleason评分、pT分期或包膜侵犯无关。而Morita等[27]首次提出JUP表达水平与包膜侵犯有关，并且可能是前列腺癌潜在的预后标志。最近的研究证实高JUP表达与前列腺癌的不良肿瘤分期(P=0.0002)、高Gleason分级(P<0.0001)和淋巴结转移(P=0.011)相关，并且高JUP表达是不良预后(多变量分析，P=0.0054)和早期生化复发(P=0.0003)的独立预测因子[32]。JUP与前列腺癌的关系目前尚不清楚，有限的几项研究所报道的结果也有所矛盾，造成这一情况的原因可能是各项研究所的纳入标准不一致或人种差异等导致。

3.肾癌：在肾癌中，JUP水平降低也与转移有关，且JUP表达的下调与肾癌患者的不良预后相关[33]。此外，Chen等[33]的研究确定了JUP是一个新的HIF2α相互作用蛋白，并揭示了JUP募集von Hippel-Lindau(VHL)和组蛋白脱乙酰基酶1/2(HDAC1/2)到HIF2α中，从而调节HIF2α的稳定性和转录激活活性。JUP敲低促进和过表达抑制体外和体内肾细胞癌的致瘤性。重要的是，在临床肾透明细胞癌样本中发现JUP低表达，并且与缺氧评分增加和治疗效果差相关。此外，根据病理学分级(P<0.001)、TNM分期(P<0.001)和远处转移(P=0.041)分组分析发现，JUP的表达在不同患者中存在显著差异[33]。此研究还发现，与Ⅰ和Ⅱ期组织相比，在Ⅲ和Ⅳ期肾透明细胞癌中JUP明显降低。此外，Kaplan-Meier生存分析表明，与高JUP表达的患者相比，低JUP表达患者的总生存期、疾病特异性生存期和无进展生存期明显更短，表明JUP可能是肾透明细胞癌生存的独立预后因素。Breault等[34]也在肾癌中观察到了JUP表达水平的变化，并通过甲基化特异性PCR和DNA测序分析启动子甲基化，最终发现JUP的启动子 CpG 甲基化可以作为生存和疾病进展的独立预测因子。

JUP除在细胞间黏附方面已有公认的作用外，它还在细胞内信号传导和基因表达的调控方面中具有重要的作用。大部分研究JUP信号传导功能的证据表明，JUP在泌尿系肿瘤中被认定为一种肿瘤形成/转移抑制蛋白。随着更多的研究着重于JUP在肿瘤发生和转移中的作用， JUP在这些过程中发挥的关键作用越加明显，因此可能是治疗癌症的有效靶标。