TMED3在恶性肿瘤中的研究进展

霍佳兴，朱春悦，苏杭，林训义，张风华

（1.河北医科大学 研究生学院，河北 石家庄 050017；2.河北省人民医院 腺体外科，河北 石家庄 050051；3.华北理工大学 研究生学院，河北 唐山 063210）

跨膜 emp24 结构域（transmembrane emp24 domain，TMED）蛋白家族为分子量为24 kDa 的I 型跨膜蛋白，在哺乳动物中包含10 种TMED 蛋白。近年来研究发现，TMED 蛋白家族成员参与恶性肿瘤的发生发展、增殖、侵袭、凋亡等过程，如TMED2 通过激活TLR4/NF-κB 信号通路促进肺腺癌细胞增殖和侵袭[1]；TMED10 通过激活AMPK/mTOR信号通路促进甲状腺癌细胞凋亡[2]等。然而，目前关于TMED3 在癌症中的报道研究较为少见[3]，并且与其他家族成员不同，TMED3 在恶性肿瘤中的作用是存在争议的，如最初发现TMED3 是结肠癌的转移抑制因子[4]，而Vainio 等[5]阐明TMED3 促进前列腺癌细胞增殖，可能与前列腺癌雄激素受体相关。因此，本文系统总结了TMED3 在常见肿瘤中的作用机制及其发挥作用的相关信号转导通路，为恶性肿瘤的临床诊治提供新靶点。

1 TMED3的结构及功能

1.1 TMED3结构

TMED 蛋白家族是一组分子复合体，包含4 个亚家族（α、β、γ、δ），常以单聚体、二聚体及多聚体的形式存在于真核细胞中。TMED3 是P24 蛋白家族最常见的成员之一，是一种高度保守的单通道I 型跨膜蛋白，定位于人类染色体15q25.1 区域，编码蛋白由4 部分组成：N 端高尔基体动力（Golgi dynamics，GOLD）区域、a 螺旋形卷曲螺旋区域、跨膜结构区域及高度保守的短序列胞质尾部结构[6-7]。

1.2 TMED3生理功能

TMED3 作为与肿瘤相关的重要调控因子[8]，具有多种生理功能，可参与内质网-高尔基体囊泡介导的蛋白质双向运输和代谢过程，选择性运输蛋白质囊泡，在早期胚胎发育及免疫应答中发挥重要作用[9-10]；还能调节其他TMED 家族成员的mRNA 水平，如一项关于结肠癌的试验[11]表明，敲除TMED3 会导致TMED7 基因出现下调趋势，而TMED9 基因出现上调趋势；在果蝇和哺乳动物中，TMED 还可参与Wnt 信号级联通路传导，控制配体分泌[12]。

2 TMED3在恶性肿瘤中的表达

TMED3 在多种恶性肿瘤中呈高表达状态，在肿瘤发生发展、增殖、侵袭转移过程中发挥重要作用（表1）。临床研究表明，与正常癌组织相比，TMED3 在骨肉瘤[13]、肺鳞状细胞癌[14]、乳腺癌[15]等多种恶性肿瘤中表达显著上调，敲除TMED3 可减弱癌细胞增殖、转移及抗凋亡能力，进而抑制肿瘤细胞进展。以上研究同样证实敲除TMED3，可导致与细胞凋亡信号通路相关的蛋白质包括Bcl-2、Livin、HSP27、IGF-I、IGF-Ⅱ、IGFBP-2 出现下调趋势，这一点在人类脊索瘤细胞[16]和食管鳞状癌细胞[17]中得到进一步验证。文献[18]报道，TMED3 在非小细胞肺癌中表达水平显著高于正常肺组织，敲除TMED3 抑制肿瘤细胞增殖和侵袭。正常乳腺组织中，TMED3 免疫组织化学染色为阴性，而乳腺癌切片显示胞浆和胞核强烈染色，尤其是在T47D 和MDA-MB-231 乳腺癌细胞系中染色程度更深，可加速癌细胞G1/S 期转化以促进癌细胞生长[19]。前列腺癌[5]（VCaP、LNCaP）中TMED3 水平明显高于正常组织，敲除TMED3 抑制肿瘤细胞增殖。TMED3 通过IL-11/STAT3 信号传导通路促进癌细胞转移，且在转移性较高的肝癌细胞系（HCCLM3、MHCC97H）中的表达水平明显高于转移性较低的肝癌细胞系（SMMC-7721、MHCC97L）[20]。目前，仅有一项研究[4]结果与上述结论截然相反，即在结肠癌中，TMED3 抑制肿瘤细胞转移及侵袭，并在肿瘤组织中表达呈下调趋势。因此，关于TMED3 的抑癌作用，有待进一步证实。

表1 TMED3在不同恶性肿瘤中表达水平Table 1 The expression levels of TMED3 in different malignant tumors

3 TMED3在恶性肿瘤发生发展中的机制

3.1 上游基因通过调节TMED3 影响恶性肿瘤发生发展

miRNA 可调节目的基因表达，其异常表达与恶性肿瘤发生发展密切相关[21]。TMED3 3'TUR 具有多个miRNA 潜在结合位点。在胃癌中，miR-876-3P通过靶向TMED3 表达，增强胃癌细胞对化疗药物敏感性，同时下调胃癌细胞中Sox-2、Oct-4、CD133、CD44 的表达[22]。在乳腺癌细胞中，TMED3升高与ER、PR、HER-2 及淋巴结转移显著相关，miR-188-3P 作为TMED3 新型负调节因子，同样与TMED3 3'TUR 的结合位点结合，抑制TMED3 表达，减缓细胞增殖、迁移及侵袭，发挥其抗癌作用[23]。miRNA-TMED3 轴在恶性肿瘤发展过程中发挥重要作用，深入研究可为恶性肿瘤的诊治提供新线索。

3.2 TMED3对下游靶基因及信号通路的作用机制

Wnt/β-catenin 信号通路异常激活，可诱导恶性肿瘤干细胞更新、细胞增殖和分化，已成为恶性肿瘤靶向治疗的研究热点[24-26]。以往研究[27-28]表明，首次于动物实验中发现的Wnt/β-catenin 信号通路，是一个进化较为保守的信号轴，在胚胎发育、组织稳态、细胞增殖、侵袭、分化、凋亡等生理过程中发挥重要作用。恶性肿瘤中过表达的TMED3 通过增强Wnt/β-catenin 信号通路发挥其致癌作用，如一项关于非小细胞肺癌细胞的研究揭示[18]，下调Wnt/β-catenin 信号通路能够逆转由TMED3 过表达引起的对非小细胞肺癌增殖和侵袭作用。在乳腺癌细胞中[19]，TMED3 过表达导致MCF-7 细胞核和细胞质中β-catenin 和Axin-2 大量积累，同时提高了与Wnt/β-catenin 信号传导通路相关的一系列复杂的下游靶基因的表达，如c-myc、MMP7、TCF4，从而促进乳腺癌细胞增殖、迁移和侵袭。

WNT-TCF 信号传导通路异常激活在细胞转移性生长的过程中具有至关重要的意义[29-30]。结肠癌中[4]，TMED3 和SOX12 虽隶属于不同蛋白质分泌和转录调控家族，但在WNT 信号调节中均具有增强其内源性活性的功能，若敲除两种转移抑制因子，则会诱导癌细胞扩散和远处器官转移。另外，研究[11]表明TMED9/TMED3 拮抗作用也会影响WNTTCF 信号转导，且与CHIH4、TGFa、GLI1 建立一个正反馈分泌-转录调节环，促进结肠癌细胞转移。

在STATA 信号通路中，IL-11 作为上游因子，通过与其受体结合，可诱导gp130 同源二聚化、激活多功能蛋白聚糖表达，从而促进肿瘤形成[31]。肝细胞癌中[20]，蛋白质印记结果显示TMED3 过表达可提高上清液中IL-11 水平，加强STAT3 磷酸化水平，通过IL-11/STAT3 信号转导通路促进癌细胞转移和侵袭。

核糖体蛋白S15A（RPS15A）是高度保守的核糖体蛋白，在早期翻译阶段，促进mRNA 帽结合蛋白与核糖体小亚基结合，在细胞中起着癌基因或癌基因激活剂的作用[32-33]。TMED3 和RPS15A 在骨肉瘤中的表达呈正相关，通过TARGET-OS 数据库分析发现RPS15A 为TMED3 调控骨肉瘤的下游靶点，敲除RPS15A 可减缓由TMED3 过表达所引起的促癌作用[13]。

Akt 通路是人类恶性肿瘤中最易激活信号转导通路之一，其活性改变与恶性肿瘤发生发展相关[34-36]。关于非小细胞肺癌的研究[18]显示，Akt 抑制剂可阻断由TMED3 过表达所引起的对Wnt/β-catenin 信号通路的增强作用。

Ezrin 蛋白（EZR）是Ezrin-Radixin-Moesin 家族成员，作为信号分子调节细胞骨架并参与细胞黏附、迁移、分裂等细胞生长所必需的生长过程[37-38]。肺鳞状细胞癌中[14]，EZR 与NCI-H520 细胞增殖表型最相关，被认为是NCI-H520 细胞中TMED3 的下游靶标。敲除EZR 显著抑制细胞增殖、侵袭、转移，促进细胞凋亡（图1）。

图1 TMED3上、下游基因及信号通路示意图Figure 1 Schematic diagram of upstream and downstream genes and signaling pathways of TMED3

4 恶性肿瘤中TMED3表达的临床应用

TMED3 表达水平与肿瘤患者总生存率、临床病理分期及临床病理学特征有关。有研究[3]显示，肾透明细胞癌组织中过表达的TMED3 与患者较低的总生存率有关。过表达TMED3 的骨肉瘤患者生存期较短，且TMED3 表达水平随T 浸润、淋巴结转移、分期的进展程度的增加而增加[13]。肝细胞癌中TMED3 的高表达水平与甲胎蛋白、肿瘤大小、肿瘤数量、血管侵犯、HBsAg 和HBeAg 的存在相关，Kaplan-Meier 分析显示TMED3 表达水平与疾病无进展生存期及总生存期呈负相关，可作为肝细胞癌预后生物标志物[20]。Zhang 等[19]通过Oncomine数据库分析得知，在乳腺癌中TMED3 的表达水平不受患者年龄、肿瘤大小、分级、TNM 分期及Ki-67 指数的影响，但其过表达与总生存率相关。Peng 等[22]报道TMED3 在胃癌组织中表达明显高于癌旁组织，且其表达水平与胃癌细胞对顺铂等化疗药物的耐药性有关。综上所述，肿瘤中TMED3表达水平与多种临床病理因素相关，是恶性肿瘤诊疗和预后的新的生物标志物。

5 小结与展望

TMED3 在多种恶性肿瘤存在以表达上调为主的现象，与肿瘤的发生发展、预后密切相关。TMED3 过表达可激活 Wnt/β -catenin、IL-11/STAT3、WNT-TCF 等恶性肿瘤相关信号通路并调控下游靶基因促进肿瘤细胞增殖、侵袭和转移；同时，TMED3 表达水平与多种肿瘤临床病理特征、无进展生存期、总生存期及临床病理分期等相关，可作为恶性肿瘤预后的生物标志物。当然，还有个别研究表明，TMED3 也可作为癌症转移抑制因子发挥作用，如结肠癌肺转移[11]；TMED3 与化疗药物耐药性相关，如胃癌[22]。在基础研究方面，TMED3 通过各种机制展现出其有望成为恶性肿瘤诊治靶点，已有研究显示TMED3 过表达能够有效提高化疗药物敏感性，这为TMED3 的临床应用提供了依据。但是，TMED3 在不同肿瘤中的靶基因不尽相同，且受到多种蛋白的调节，这些复杂的调控网络还有待进一步深入研究。相信随着对TMED3 研究的不断深入，在基因调控层面通过诊断和治疗来控制恶性肿瘤的发生发展将取得巨大成就。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。