TMEM 家族在乳腺癌中的研究进展

2023-10-12裴琴，叶婷

解放军医学院学报 2023年7期

裴琴，叶婷

西南医科大学附属医院医学检验部，四川泸州 646000

乳腺癌发病率高居女性恶性肿瘤首位[1]，具体病因尚不明确，存在遗传风险[2]。目前主要筛查手段是乳腺体格检查和超声检查[3]，但我国女性乳腺癌筛查参与率及早期发现率均较低[4]。随着治疗方法的迅速发展，乳腺癌预后得到较大改善[5]。然而，远处转移或复发仍是大多数晚期乳腺癌患者死亡的主要原因[6]。因此，迫切需要有效的措施来预防和诊治乳腺癌的转移和复发[7]。

膜蛋白是一种独特的蛋白结构，在细胞粘接、信号转导和介导酶活性中起着重要作用，由于具有多种功能，膜蛋白被认为是理想的肿瘤靶标[8]。但跨膜蛋白(transmembrane protein，TMEM)家族作为新的膜蛋白家族，其序列功能仍未知[9]。TMEM 家族蛋白的研究目前停留在初级阶段，大多集中于皮肤[10]、自噬体[11]和平滑肌细胞[12]等非肿瘤疾病中。近来有少量研究报道TMEM 蛋白可发挥促癌和(或)抑癌的双重作用[13]，参与肿瘤的发生发展，并可作为肿瘤治疗的潜在靶点和预后标志物[14]。然而，TMEM 家族成员在乳腺癌中的表达情况和分子功能尚未阐明，本文归纳总结了TMEM 家族蛋白在乳腺癌中的表达情况、分子机制、临床意义及预后价值，以期为乳腺癌的靶向治疗和机制研究提供理论依据。

1 TMEM 家族的结构和功能

1.1 TMEM 家族的结构 TMEM 是一种蛋白质，永久锚定在脂质双层上并跨越整个宽度。跨膜家族蛋白主要位于质膜、内质网、线粒体、高尔基体、溶酶体和其他膜细胞器，至少有一个或多个疏水的跨膜区插入到脂质双层中。TMEM 根据结构有两种分类：第一类是根据跨膜区折叠方式分为α-螺旋蛋白和β-桶蛋白，其中α-螺旋跨膜蛋白是生物体中最多的类型；第二类是根据它们的空间构象分为N-和C-末端结构域的跨膜蛋白[15](表1)。

表1 TMEM 家族蛋白分类及功能Tab.1 Classification and function of TMEM protein family

1.2 TMEM 家族的功能 TMEM 蛋白广泛参与基本生物学功能(图1)，包括物质运输、信号传导以及作为膜的基本成分。TMEM 家族中的蛋白成员参与调控的生物学过程包括表皮角质化、自噬、平滑肌收缩、蛋白质糖基化、炎症反应和耐药性等[13]。如TMEM45A 在人的多种正常组织中均有表达，尤其在表皮角质形成细胞中高度表达，研究证实TMEM45A 的表达随分化上调，导致角化病的发生[16]。TMEM41B 作为一种新的自噬调节因子，沉默TMEM41B 表达可导致自噬小体的生物发生停滞，TMEM41B 敲除细胞还表现出脂滴显著增大以及脂肪酸动员和β-氧化减少[17]。跨膜蛋白TMEM16A 通道是类似于天然细胞中经典的Ca2+-激活的Cl-电流通道的电生理特性的膜蛋白，在脑动脉的平滑肌细胞中高表达并产生质膜Ca2+-激活的Cl-电流促进平滑肌收缩[18]。TMEM165 在进化过程中高度保守，但其生物学功能仍存在争议，TMEM165 缺乏将扰乱高尔基体锰(Mn2+)的动态平衡，导致高尔基体糖基化缺陷和低糖基化[19]。另有研究报道，经孕酮处理后，TMEM97 及胆固醇生物合成基因在正常卵巢表面上皮细胞中协同上调，参与调控胆固醇的合成和运输[20]等。

图1 TMEM 蛋白家族的结构及基本功能Fig.1 Structure and basic function of TMEM protein family

1.3 TMEM 家族在肿瘤发生发展中的作用 TMEM 家族蛋白也参与肿瘤的发生发展过程。TMEM 蛋白作为肿瘤抑制因子抑制肿瘤的增殖、侵袭及迁移。研究表明TMEM176A 在人结直肠癌、肝癌、食管癌和肺癌中频繁甲基化，其表达与启动子区域甲基化水平呈负相关，抑制肿瘤的增殖[21]。TMEM25 高甲基化可抑制结直肠癌的侵袭迁移[22]。TMEM7 在肝癌中缺失，上调其表达可抑制肿瘤的增殖[23]。

TMEM 蛋白还可以作为肿瘤的预后标志物。报道证实TMEM48 在非小细胞肺癌中高表达，与肿瘤分期、淋巴结转移和肿瘤大小呈正相关，与生存时间呈负相关[24]。TMEM207、TMEM213、TMEM116 等可作为癌症的预后生物标志物[25]。在口腔鳞状细胞癌中，TMEM207 表达与淋巴转移密切相关(P＜0.001)，与患者不良结局显著相关(P＜0.001)[26]。TMEM213 高表达的肺癌患者中，紫杉醇-卡铂的辅助治疗效果良好，总生存期(overall survival，OS)显著延长(P=0.014，P=0.027，P＜0.001)，提示TMEM213 是改善肺癌患者OS 的独立预测因子(P=0.020)[27]。TMEM116 与人的B2-肾上腺素能G 蛋白偶联受体(GPCR)和人的A2A 腺苷受体显示出三级结构的相似性，与肿瘤的侵袭性和逃避免疫系统有关，其表达增加2倍与疾病相关死亡率风险降低相关(OR=0.554)[25]。另外，有研究指出TMEM45A 的高表达与低氧条件下的乳腺癌细胞和肝癌细胞中的化学耐药性呈正相关[28]。但TMEM 家族在乳腺癌中的表达及作用尚需进一步总结。

2 TMEM 家族在乳腺癌发生发展中的作用

2.1 部分TMEM 蛋白抑制乳腺癌的发生发展研究表明TMEM26 对整合素β1 的表达呈负调节，通过阻碍内分泌抵抗抑制乳腺癌细胞成球能力[29]。TMEM45A 通过介导细胞黏附和信号传导抑制浸润性乳腺癌进展[30]。Qu 等[31]提出TMEM97在乳腺癌组织和细胞系显著上调，敲低TMEM97可抑制Wnt/β-catein 和PI3K/AKT 信号通路，从而抑制乳腺癌细胞的增殖和侵袭，并诱导其凋亡[32]。此外，TMEM100 在三阴性乳腺癌组织中低表达[33]，但过表达TMEM100 可抑制三阴性乳腺癌TNBC 细胞的增殖、侵袭、迁移和上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)进程，同时可抑制乳腺癌转移[34]。另外，TMEM196 通过调节β-catenin/MMP7 信号通路抑制乳腺癌细胞的迁移和侵袭[35]。

2.2 部分TMEM 蛋白促进乳腺癌的发生发展 TMEM9 在三阴乳腺癌组织中的表达显著高于其他亚型乳腺癌细胞和正常乳腺癌上皮细胞，通过影响Wnt/β-catenin 信号通路促进下游基因c-Jun、Cyclin D1 的表达，从而促进三阴乳腺癌的侵袭转移[36]。TMEM16 家族作为钙激活氯通道可促进乳腺癌的侵袭迁移[37]。其中TMEM16A 可能是通过EGFR/STAT3/ROCK1 信号通路提高TMEM16A 钙激活氯通道的通道活性及染色体11q13 区扩增来实现的，且研究表明大于78%的乳腺癌患者均存在TMEM16A 的过表达，其中约15%的乳腺癌患者伴有11q13 扩增[38]。而TMEM16F 在乳腺癌细胞Luminal 型中高表达[39]，内质网应激中的PERK蛋白介导TMEM16F 促进乳腺癌细胞MCF-7 和T47D 增殖和迁移，并且促增殖作用依赖于Ca2+[40]。TMEM17 在浸润性三阴性乳腺癌细胞的胞质中高表达，可通过AKT/GSK3β 上调β-catenin、c-myc、cyclin D1、snail 及下调E-cadherin 促进三阴性乳腺癌TNBC 细胞的增殖、迁移和侵袭能力[41]。TMEM88 在三阴性乳腺癌组织中高表达[42]，同时在乳腺癌细胞中与散乱蛋白(dishevelled protein，DVL)相互作用，导致Snail 的表达增加，occludin和Zo-1 的表达降低，促进乳腺癌细胞的侵袭[43]。TMEM158 在乳腺癌中高表达，可通过调控EMT介导细胞的迁移和侵袭能力[44]。沉默TMEM158可导致E-Cadherin 的mRNA 及蛋白表达水平升高，Vimentin、N-Cadherin、Snail 的mRNA 和蛋白水平均显著降低，抑制乳腺癌的侵袭迁移[45]。且TEME158 在乳腺癌ER 阴性亚型组织的表达率显著高于ER 阳性组织，并通过促进乳腺癌细胞的迁移侵袭参与乳腺癌的发生发展[46]。

3 TMEM 家族在乳腺癌治疗中的应用前景

乳腺癌是一种异质性疾病，在约 75%的早期非转移性病例患者中可治愈[47]。因此，寻找乳腺癌治疗新策略的候选靶标是目前亟待解决的难题。研究指出，TMEM 家族蛋白也可能作为乳腺癌治疗新策略的候选靶标。如4-羟基他莫昔芬(4-OHT)直接抑制TMEM16A 氯电流，靶向TMEM16A抑制乳腺癌细胞增殖；乳腺癌他莫昔芬耐药细胞中，TMEM16A 表达会显著下调，自噬通路显著激活，而恢复耐药细胞TMEM16A 的表达后自噬也会相应抑制，对4-OHT 的敏感性也恢复[48]；表明TMEM16A 可以靶向治疗乳腺癌或辅助对抗耐药。TMEM25 在对紫杉醇耐药的人乳腺癌细胞株中表达异常上调，通过敲低TMEM25 可以下调P-糖蛋白、多药耐药相关蛋白-1 和乳腺癌耐药蛋白的表达，进而增强耐药细胞对紫杉醇的敏感性[49]，表明TMEM25 在乳腺癌治疗中可以辅助对抗耐药。此外，TMEM47 在乳腺癌耐药细胞株、乳腺癌PD 患者中表达差异显著，可通过介导ERK 和AKT 途径调节细胞增殖和凋亡，诱导多药耐药；表明TMEM47 在乳腺癌治疗中辅助对抗耐药[50]。TMEM88 是一种潜在的双跨膜型蛋白，包括胞质及核定位，TMEM88 通过不同亚细胞定位模式的生物学作用为乳腺癌的靶向治疗提供新的见解[42]。Zeng 等[32]证实TMEM97 在乳腺癌增殖状态时高表达，是临床前研究中药物反应的预测因子，指导癌症患者的治疗。TMEM97 敲除后可通过抑制乳腺癌异种移植模型中的Wnt/β-连环蛋白信号通路抑制肿瘤生长，靶向抑制TMEM97 的表达可能是乳腺癌的一种有希望的治疗策略[51]。

4 TMEM 家族在乳腺癌预后预测中的作用

TMEM 家族蛋白不仅可以介导癌症的恶性生物学行为，还可以预测癌症预后，提高患者的生存质量[13]。大量研究证实TMEM 家族蛋白可作为乳腺癌的独立预后因子。乳腺癌组织TMEM16A mRNA 相对表达量高于癌旁组织，肿瘤直径≥3 cm、临床分期Ⅱ期、病理分级低分化、有淋巴结转移者TMEM16A mRNA 相对表达量高于肿瘤直径＜3 cm、临床分期Ⅰ期、病理分级中高分化、无淋巴结转移者；且TMEM16A mRNA 高表达组术后3年总生存率(67.39%)低于TMEM16A mRNA 低表达组(92.11%)(P=0.007)[52]。TMEM17在乳腺癌组织中上调，与乳腺癌的T 期、晚期TNM 分期和淋巴结转移呈正相关，与乳腺癌患者生存率呈负相关[53]。TMEM26 蛋白对接受芳香化酶抑制剂治疗的ER 阳性乳腺癌患者具有潜在的预后预测价值，且高水平的TMEM26 与较高的复发风险相关[29]。同时，TMEM16A[54]、TMEM119[55]、TMEM81[56]在乳腺癌组织和细胞中的高表达，与乳腺癌患者的生存率呈负相关。而TMEM65 主要在年轻、ER 阴性、PR 阴性及Basal 样亚型乳腺癌患者中显著高表达，且TMEM65 的高表达与不良总体生存期、疾病特异性生存期和无进展间隔期显著相关(P=0.001；P=0.001；P=0.017)，是乳腺癌不良预后的独立危险因素[57]。另外，胞质TMEM88 高表达与三阴性乳腺癌的淋巴结转移和TNM 分期呈正相关，是乳腺癌的不良预后之一；但TMEM88 在ER、PR 和HER2 阳性的乳腺癌中主要定位于组织的细胞核内，其高表达可抑制乳腺癌的进展，且与淋巴结转移呈负相关[42]。转移是影响乳腺癌预后最大的因素，TMEM158 联合GOLGB1、CXCL8、MCM5、HIF1AN 和TSPAN31基因可以预测临床乳腺癌患者的肺转移风险[58]，TMEM158 蛋白阳性者的无瘤生存时间显著低于TMEM158 蛋白阴性者(χ2=5.242，P=0.022)[59]，表明TMEM158 的高表达不利于乳腺癌的预后。此外，TMEM45 在三阴性乳腺癌TNBC 中上调，缺氧条件下可保护化疗药物诱导的细胞死亡，沉默TMEM45 可降低这种保护作用[60]。因此在缺氧条件下，靶向抑制TMEM45A 可降低乳腺癌的化学耐药性[28]，提高患者的预后[28]。

与之相反，TMEM 蛋白的高表达也可促进乳腺癌的预后。TMEM25 表达是无进展生存期(P=0.011)和总体生存期(P=0.001)的独立预后因素，对于接受辅助化疗的患者，TMEM25 的高表达与生存率呈正相关[49]。在三阴性乳腺癌TNBC 中，雷公藤红素通过上调TMEM100 蛋白抑制TNBC 的转移，可提高患者预后[61]。此外，构建TMEM196相关基因的列线图可以有效预测乳腺癌的预后，研究表明高表达的TMEM196 的患者有较好的总体生存期和无复生存期(P＞0.05)[62]。

5 结论

综上所述，TEME 家族蛋白在乳腺癌的生长、发展、转移和抗癌耐药中发挥重要作用(图2)。现有研究提示，TMEM26、TMEM45A、TMEM97、TMEM100 及TMEM196 抑制乳腺癌的发生发展；TMEM9、TMEM16、TMEM17、TMEM88 及TMEM 158 促进乳腺癌的恶性生物学行为。靶向TMEM 16A、TMEM25、TMEM47、TMEM88、TMEM97可能是治疗乳腺癌的新策略；监测TMEM16A、TMEM17、TMEM25、TMEM26、TMEM45A、TMEM 81、TMEM88、TMEM119、TMEM158 可预测乳腺癌患者的预后。因此，TMEM 蛋白不仅可作为新的诊断和预后生物标志物，并有望成为乳腺癌的潜在治疗靶点。但仍有一些问题需要解决，如TMEM 蛋白在不同亚型的乳腺癌差异表达的原因是什么？TMEM 蛋白与乳腺癌预后关联的机制是什么？是否可以设计靶向TMEM 蛋白的特定药物？未来专注于回答上述问题的研究可能有助于我们更好地了解TMEM 家族蛋白在乳腺癌的发生发展、治疗及预后中的作用机制，为乳腺癌的早诊早治提供依据。