基质金属蛋白酶_26与肿瘤关系

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CHEMISTRY OF LIFE 2010,30(4)
文章编号:  1000-1336(2010)04-0627-05
基质金属蛋白酶-26与肿瘤关系
杨文利  扈清云
佳木斯大学基础医学院,佳木斯 154007
摘要:基质金属蛋白酶-26(matrix metalloproteinase-26, MMP-26),也称为内膜基质酶(endometase)或溶基质蛋白酶-2(matrilysin-2),是MMP家族的成员之一,于2001年首次从人子宫内膜肿瘤cDNA文库中发现并成功克隆。从空间结构上看,MMP-26与MMP-7最为相似。研究证明,MMP-26与多种肿瘤密切相关。本文就其结构、基因定位、调节以及其与肿瘤的关系等作综述。
关键词:基质金属蛋白酶-26;肿瘤;溶基质蛋白酶-2中图分类号:Q51
收稿日期:2010-05-06
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作者简介:杨文利(1985-),男,硕士生,E-mail:okyangwenli@163.com;扈清云(1967-),男,教授,通讯作者,E-mail: huqingyun67@yahoo.com.cn
基质金属蛋白酶 (matrix metalloproteinase, MMP)是一类依赖钙、锌活性的蛋白质水解内肽酶。MMP能广泛降解细胞外基质以及一些非基质成分,通过它们的含量和活性的变化,在人体许多生理和病理状态下发挥重要作用。到目前为止,已经发现至少26种人源性MMP依其顺序命名为MMP1-26。目前根据结构和功能可为6类:(1)胶原酶(collagenase);(2)明胶酶(gelatinase);(3) 溶间质蛋白酶(stromelysin);(4)溶基质蛋白酶(matrilysin);(5)膜型MMP;(6)其他MMP。
1. MMP-26的结构
MMP-26是MMP家族的成员之一,于2001年首次从子宫内膜肿瘤cDNA文库中成功克隆[1],也称为内膜基质酶(endometase),基因库登入号AF291665。编码人的MMP-26蛋白的基因定位于染体的11p15.3,全长只有998 bp,酶原由261个氨基酸残基组成,分子量约29.6 kDa[1]。酶原开放阅读框架结构有N端富含疏水性氨基
通风柜控制酸的信号肽、前肽结构域和催化结构域;C末端和MMP-7一样缺乏血液结合素类似的结构域,这使其成为MMP家族中最小的成员。在酶原前肽结构域中PR81CGXXD(公认的半胱氨
酸开关),序列被换成PH81CGVPD序列,并且体外实验证实MMP-26酶原存在自身活化现象与传统的半胱氨酸闸门活化机制无关[2]。这似乎是对传统的半胱氨酸闸门活化机制的普遍意义的挑战。2. MMP-26的调节
MMP-26转录起始位点附近-60区域有TATA盒。在转录起始位点附近−86、−144、−435分别有AP-1、AP-4、HFH-3结合位点,Marchenko等[1]表明T-细胞因子(T-cell factor, TCF)-4和AP-1结合位点是MMP-26主要调节元件。通过对MMP-26启动子区域搜索发现存在一个与共认的雌激素应答元件(estrogen re-sponse element, ERE)同源序列,在金属蛋白酶组织抑制剂-4(tissue inhibitor of metalloproteinase-4, TIMP-4)启动子区域也存在ERE,雌激素可能参与了对MMP-26和TIMP-4的共同调节。MMP-26与α雌激素受体(estrogen receptor α, ERα)在子宫内膜规律性的分泌提示雌激素可能通过ERα调控MMP-26的表达[3]。转染有野生型MMP-26 cDNA的乳腺癌细胞MDA-MB-231的浸润能力呈现钙离子依赖性[4]。TCF-4和β-链蛋白(β-catenin)能增强MMP-26转录活性[5],这两个因子是Wnt途
径关键调节因子,提示MMP-26是Wnt途径的靶基因。TIMP-2和TIMP-4可能是MMP-26体内的特异性抑制剂[6]。在体外培养的胰腺癌细胞中发现β-转化生长因子 (TGF-β)、α-肿瘤坏死因子(TNF-α)、表皮生长因子(EGF)和γ-干扰素(INF-γ)不能诱导MMP-
低压注塑成型CHEMISTRY OF LIFE 2010,30(4)
26的表达[7]。单体去污剂可以提高MMP-26的催化活性,微团去污剂作用相反[8]。用一种前列腺蛋白酶prostasin蛋白的抗体能增加人绒毛膜癌细胞系JEG-3的侵袭性,也能增加MMP-2、MMP-26、TIMP-1和TIMP-4的表达[9]。转录读码框的一个富含腺嘌呤(5'-AATAAA-3')的区域(位于−167/−162),可能参与防止MMP-26 mRNA在多数细胞中的意外转录。ERK信号通路上调MMP-26的表达与肺腺癌的恶性进展密切相关[10],可能与ERK活化AP-1有一定的联系。激活素A能上调MMP-26的表达促进妊娠早期滋养层细胞浸润及分娩时胎盘的剥离,并且呈剂量依赖性[11]。最近研究报道在原代培养的细胞滋养层和滋养层细胞B6Tert-1中GnRHI和II通过JNK途径上调MMP-26的表达[12]。
3. MMP-26在正常组织中的表达与功能医用拉链
MMP-26不但具有底物特异性,表达也有上皮特异性。目前对于MMP-26的表达研究显示不一致,Marchenko等[1]应用RT-PCR法发现它存在于胎儿的肾、脑、胸腺、骨骼肌、以及成人的外周血白细胞、前列腺、小肠、脾、睾丸、结肠、肾脏、子宫、胎盘,在肾脏中含量最高。也有研究认为MMP-26在胎盘表达最高[13]。Park等[14]的实验发现MMP-26mRNA只表达在子宫,在睾丸、心脏、脑、肺、肝、胸腺却没有。MMP-26在胎盘形成和红细胞分化过程中具有重要作用[15]。月经周期及正常生理妊娠过程中MMP-26出现周期性分泌规律与正常相关生理功能相符合[15,16]。TIMP-4的协同表达对于MMP-26的活性调控具有重要的意义,它们共同调节细胞外基质和基底膜的更新,进而维持子宫内膜正常的生理功能[16]。
4. MMP-26在肿瘤中的表达
4.1 MMP-26在子宫内膜癌中的表达
MMP-26的表达在子宫内膜癌组织中低于正常子宫内膜和子宫内膜非典型增生组织;而且随肿瘤分化程度下降MMP-26下调[17-19],这与MMP家族许多其它成员相反,蛋白细胞定位主要在子宫腺上皮和肿瘤细胞,也不同于其他一些MMP,由于肿瘤的分化程度反映了其本质的生物学特性,所以MMP-26在子宫内膜癌的缺失程度可以反映肿瘤的恶性程度以及预后情况。但是也
有报道,免疫组织化学显示MMP-26在子宫内膜癌组织中和绝经后的正常子宫内膜相比较前者着明显增强[20,21],这可能是由于受雌激素调控作用减少从而导致MMP-26表达增强。有趣的是Isaka等[22]使用RT-PCR技术对24例子宫内膜癌组织的MMP-26行半定量检测,只有一例阳性,在子宫内膜癌细胞系却全是阴性。TIMP-4、MMP-26、ERα共同定位于子宫内膜癌组织中的腺上皮细胞、癌细胞、血管内皮细胞、平滑肌细胞,并且表达模式相同[17,18,23],可能ERα参与了对MMP-26与TIMP-4共同调节。 Zhao等[17,24]报导MMP-7也可以激活MMP-9酶原,在子宫内膜癌组织MMP-27和MMP-7表达模式相反,MMP-26似乎在子宫内膜癌的发展过程中并不起主导作用,正常子宫内膜和子宫内膜非典型增生组织中MMP-26和MMP-7变化差异不明显,可以理解MMP-26下调并不是子宫内膜组织恶变的早期分子事件。
4.2 MMP-26在乳腺癌中的表达
在乳腺癌中的研究显示MMP-26可能参与了从原位癌到浸润癌过程中的细胞转化和乳腺癌细胞的侵袭过程,并且间接参与了乳腺癌新生血管的生成。Savinov等[25]研究表明MMP-26在乳腺导管原位癌(DCIS)中,在早期升高晚期下降,早期高表达者比低表达者生存好;在121例乳腺浸润性导管癌(IDC),蛋白质着强度随分期升高有增强的趋势。许华等[26]对54例IDC通过免疫组织化学SP法检测MMP-26与微血管密度的关系,进一步分析MMP-
26,-9和血管内皮生长因子(VEGF)三者关系,他们认为MMP-26表达程度与术后无复发生存率负相关,MMP-26可能通过对MMP-9的激活间接参与人乳腺癌新生血管生成。Zhao等[7]报道MMP-26介导的MMP-9酶原的激活可以被TIMP-2和TIMP-4阻断;进一步通过免疫组织化学和整体形态测定法分析表明MMP-26与MMP-9、TIMP-2、TIMP-4在DCIS癌组织中着程度强于浸润性乳腺导管癌、乳腺导管内非典型上皮增生和邻近DCIS组织及正常乳腺上皮;原位杂交也显示MMP-26在DCIS中有很明显的升高 ,免疫双荧光标记和共聚焦激光扫描显微镜法观察到MMP-26与MMP-9、TIMP-2、TIMP-4在DCIS细胞中共定位[6]。乳腺癌细胞系MDA-MB-231中发现有许多的不同MMP[27],这意味着增加了MMP在乳腺癌中的复杂性。王阳等[28]通过有MMP-26基因全长序列的pcDNA3.1表达质粒稳定转染人乳腺癌细胞株(MCF-7)
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后显示MCF-7 体外粘附、迁移和侵袭力明显增强。赵云阁等[29]以免疫组化、多重组织芯片、RT-PCR技术分析MMP-26在多种肿瘤组织的表达谱,结果表明在肺癌中与正常组织相比较显著升高,认为MMP-26可能作为乳腺癌早期诊断的新的肿瘤标志物。
4.3 MMP-26在非小细胞肺癌中的表达
目前对于MMP-26在肺癌中的报道国内研究比国外多,在非小细胞肺癌中(NSCLC)的蛋白质阳性表达率在癌组织中高于癌旁组织和正常肺组织,与其他MMP(大多数是间质细胞来源)不同的是MMP-26出现上皮细胞特异性, MMP-26的高表达与淋巴结转移相关,可作为评估非小细胞肺癌的进展及预后,进一步指导的有意义的指标;MMP-26着强度在分化高的肿瘤细胞高于分化低的肿瘤细胞,但是在非小细胞肺癌组织中阳性表达率和临床病理分级的关系有相反的报道[10,30];MMP-26在肿瘤组织中的血管内皮细胞染信号增强,可能通过促进肿瘤新生血管生成有利于肿瘤生长以及增加癌细胞侵袭和转移的可能性[30]。最近研究表明MAPK途径中关键分子ERK上调MMP-26在肺腺癌的侵袭和转移过程中具有重要的作用,可能是通过激活作用于MMP-26启动子顺式作用元件的调节因子间接调控MMP-26的表达[10]。ERK活化后可激活多种核转录因子,其中AP-1的激活可能是引起MMP-26转录增强的重要原因之一[5]。有必要构建MMP-26启动子荧光素酶载体对MMP-26的调控机制进行相关研究。
4.4 MMP-26在前列腺癌中的表达
前列腺癌是一个多阶段的演变过程,癌组织中有大量的蛋白水解酶含量增多、活性显著升高。MMP-26在前列腺癌组织中高于前列腺炎、良性前列腺增生和正常前列腺组织, MMP-26在前列腺癌的生物学演变以及癌组织重构过程中有重要意义,能通过裂解MMP-9酶原分子的93位的丙
氨酸和94位的甲硫氨酸位点使MMP-9酶原激活,并且这种效应呈时间和剂量依赖性,活化的MMP-9活性和稳定性更好;在对表达MMP-9和MMP-26的体外前列腺癌细胞系ARCaP用抗MMP-9和MMP-26抗体加入后ARCaP的体外侵袭能力明显下降,应用MMP-26反义的cDNA转入ARCaP也能达到更好的抑制ARCaP的体外侵袭能力,MMP-26可能是MMP-9的生理或病理激活剂两者有协同作用[24]。国内也有相关报道MMP-26 mRNA在前列腺癌中比正常组织增多,细胞定位于前列腺和相应血管的平滑肌细胞[29]。Uría等[13]通过重组实验也证实MMP-26激活MMP-9酶原呈时间依赖性在24小时后达峰值,MMP-26却不能激活其它的被测试的基质金属蛋白酶。Lee等[31]研究表明MMP-26和其体内特异性抑制剂TIMP-4在前列腺高分化上皮内瘤变增高,有趣的是两者的蛋白水平在邻近癌组织中却有所下降。RT-PCR检测MMP-26 mRNA在前列腺癌组织中与正常组织相比较显著升高,MMP-26有希望成为前列腺癌早期的诊断的新的肿瘤标志物[29]。
4.5 MMP-26与其他肿瘤的关系
结肠癌、脑肿瘤、头颈部肿瘤、甲状腺癌、胃癌、气管癌、胰腺癌和黑素瘤组织中MMP-26的表达高于对照正常组织,可以作为肿瘤早期诊断有意义的指标[29]。此外研究表明MMP-26在Merkel细胞癌组织与被检测的MMP-21、-28相比较而言MMP-26在间质中的高分泌与淋巴结转移有关,更能体现肿瘤的大的直径和差的预后,MMP-21,28与肿瘤恶性潜能
小密切相关[32]。Freitas等[33]通过免疫组化对成釉细胞瘤和牙源性腺瘤样瘤中的MMP-7、-26分析,认为它们的显著升高在组织重塑和肿瘤的生长有重要的作用,在肿瘤的侵袭性方面的作用没有相关性。Deng等[34]对非上皮源性的神经胶质瘤细胞系U251转染MMP-26并且稳定表达后其侵袭能力较未转染组明显增加,在神经胶质瘤裸小鼠体内转染MMP-26能增加微血管数,这与张扬等在非小细胞肺癌中的报道都暗示MMP-26对于肿瘤血管的形成具有重要的作用。多数观点认为MMP-26在肿瘤中随肿瘤进展下调,但是也有相反观点Ripley等[35]报道MMP-26在卵巢癌中与TIMP-3的免疫染强度随肿瘤的进展增强,Yamamoto等[36]用RT-PCR检测MMP-26 mRNA表明在食管鳞状细胞癌组织高于非肿瘤组织,MMP-26随着肿瘤的进展增多,这种表达模式与MMP家族大多数成员相同。
5. 结语
MMP-26的研究工作刚刚起步,相信现代分子生物学的迅猛发展对深入研究其作用机制、作用途径及在肿瘤发生发展中扮演的角,使其将会为临床肿瘤的早期诊断、设计合适的肿瘤分子靶向
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策略、判断疗效、进一步,判断预后等提供更多的价值。
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Abstract    Matrix metalloproteinase-26 (MMP-26), also known as endometase or matrilysin-2, is one of members of MMP family. It was cloned from the human uterus cDNA library in 2001. According to the spatial structure, MMP-26 and MMP-7were very similar. Studies have shown that MMP-26 was associated with various tumors. This article mainly reviews its structure, gene location, regulation and its relationship with tumor.Key words    Matrix metalloproteinase-26 (MMP-26); tumor; matrilysin-2
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