CD44分子生物學(xué)特性及腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展

CD44分子生物學(xué)特性及腫瘤關(guān)系的研究進(jìn)展1粘附分子CD44的研究進(jìn)展CD44是分布極為廣泛的細(xì)胞表面跨膜糖蛋白，在淋巴細(xì)胞，成纖維細(xì)胞表面均能檢測到它的表達(dá)［1,2］。CD44蛋白屬于未分類的粘附分子，其正常功能是作為受體識別透明質(zhì)酸和膠原蛋白I、IV等，主要參與細(xì)胞-細(xì)胞，細(xì)胞-基質(zhì)之間的特異性粘連過程。CD44基因的定位與結(jié)構(gòu)人類CD44基因位于11號染色體短臂上,有20個高度保守的外顯子，完整基因組在染色體DNA±大約跨越50kboCD44基因的外顯子按表達(dá)方式分為兩種類型：一種是組成型外顯子，另一種是V區(qū)變異型外顯子。組成型外顯子有10個，其中轉(zhuǎn)錄片段存在于所有CD44轉(zhuǎn)錄子中。僅含組成型外顯子的CD44轉(zhuǎn)錄子，稱為標(biāo)準(zhǔn)型CD44它編碼361個氨基酸。V區(qū)外顯子也有10個，在基因組上位于第5和第6個組成型外顯子之間，在染色體DNA中專25kb。含有V區(qū)外顯子的CD44轉(zhuǎn)錄子統(tǒng)稱為CD44拼接變異體。V區(qū)外顯子的拼接方式非常特殊，它們既能以連續(xù)方式拼接，也能以跳躍方式拼接，參與拼接的V區(qū)外顯子多少不一，從而使轉(zhuǎn)錄片段長短不一。目前通過PCRK術(shù)在許多細(xì)胞系中已發(fā)現(xiàn)10多種CD44V早期發(fā)現(xiàn)血細(xì)胞的CD44分子為標(biāo)準(zhǔn)型。最先獲得克隆的拼接變異體是含有CD44V8-10的CD44V它主要存在于上皮細(xì)胞又稱為上皮細(xì)胞型CD44V目前對CD44的研究較多，如V3、V5、V6。CD44分子的結(jié)構(gòu)特征從已知的cDNAff歹IJ推測，CD44S由341個Aa組成，N-末端起臺于21位Aa,前面20個Aa為信號肽，緊接著是胞質(zhì)外區(qū)域的248個Aa,第249個Aa至269位的21個是疏水性的，為跨膜區(qū)，其后是胞質(zhì)內(nèi)C-末端尾部有72個Aa。另外還有一種CD44S的短尾形式，其胞質(zhì)內(nèi)C-末端尾部僅3個Aa。這種Aa序列具有I類膜蛋白的特征。Lokeshwar等用實(shí)驗(yàn)觀察CD44S分子的合成過程，發(fā)現(xiàn)CD44分子首先被合成43KD的蛋白前體，接著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行N-糖基化，形成58KD的N-糖基化前體，其后在高爾基復(fù)合體內(nèi)進(jìn)行O-糖基化和其它翻譯后修飾，形成最終的85-95KD分子。CD44S胞質(zhì)外結(jié)構(gòu)域特征：CD44S分子信號肽的N-末端的130Aa內(nèi)編碼了5個Asn-x-Ser/Thr序列和6個半胱氨酸殘基，前者是5個N-糖背鍵連接位點(diǎn)，其中3個被利用。6個半胱酸形成3個二硫鍵，形成球形結(jié)構(gòu)域，這一球形結(jié)構(gòu)域的重要特征是與動物連接蛋白有較高的同源性。有兩個區(qū)域與透明質(zhì)酸結(jié)合，分別是21-45Aa,135-195Aa。CD44S勺胞外近膜區(qū)存在一個56Aa的結(jié)構(gòu)域，含有19個ser和Thr殘基，常以2?4個成簇，這些是已知的O-糖基化位點(diǎn)特征，表明CD44有7個潛在的O-糖基化位點(diǎn)，其中4?5個位點(diǎn)被利用。此外這一區(qū)域含有4個Ser-Gly二肽，是潛在的硫酸軟骨素連接位點(diǎn)。并且已得到證實(shí)，CD44分子加上硫酸軟骨素后，與其結(jié)合細(xì)胞外基質(zhì)的能力有關(guān)，包括I型膠原、層粘邊蛋白、纖粘連蛋白。CD44分子細(xì)胞膜外區(qū)域有多個潛在的N-糖昔鍵連接位點(diǎn)，可連換多個碳水化合物，不僅與分子成熟過程中的翻譯后修飾有關(guān)，也與細(xì)胞的功能狀態(tài)有關(guān)。糖基化賦予CD44分子異質(zhì)性，而其異質(zhì)性與不同的O-糖基化程度有關(guān)，這種現(xiàn)象是CD44分子所特有的。這種新的糖基化調(diào)節(jié)方式在CD44S吉合不同的細(xì)胞外基質(zhì)成分的能力方面超著重要作用。深入研究這一分子的糖基化調(diào)節(jié)機(jī)制及生物功能方面的聯(lián)系是十分有意義的。CD44S胞質(zhì)內(nèi)結(jié)構(gòu)特征：CD44S分子第249-269跨膜區(qū)的Aa序列中存在一個半胱氨酸殘基，代表著一個潛在的脂?；稽c(diǎn)，這一位點(diǎn)可與軟脂酸連接導(dǎo)致CD44分子脂?；?。在CD44S的胞質(zhì)內(nèi)區(qū)域尾部存在一結(jié)構(gòu)域可與錨蛋白的底物被磷化。上述脂?；^程均可增強(qiáng)CD44吩子與錨蛋白的結(jié)合能力。比較CD44褥口其他G蛋白的序列發(fā)現(xiàn)存在4個同源性高的區(qū)域，實(shí)驗(yàn)證實(shí)CD44還是一種GTP吉合蛋白，可結(jié)合GD礁物并且有GTP酶活性，顯著增強(qiáng)CD44與錨蛋白的相互作用。在CD44合成過程的各種中間產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)均有錨蛋白結(jié)合位點(diǎn)和結(jié)合活性，提示糖基化對錨蛋白結(jié)合位點(diǎn)的形成無關(guān)，并且結(jié)合錨蛋白對于CD44分子的輸送和信號傳導(dǎo)功能起重要作用。CD44V勺特征：目前發(fā)現(xiàn)10個V外顯子編碼的氨基酸中有約30%勺絲、蘇氯酸殘基，具有廣泛潛在O-糖基化位點(diǎn)，如：V6具有潛在的O-糖基化位點(diǎn)。V3外顯子序列分析中發(fā)現(xiàn)Ser-Gly-Ser-Gly片段，它可結(jié)合硫酸肝素，結(jié)合硫酸肝素后的CD44VI2與堿性成纖維細(xì)胞生長因子結(jié)合肝素的表皮生長因子結(jié)合，此結(jié)果提示這種CD44參與了傳遞細(xì)胞因子的過程。CD44蛋白的主要功能CD44基因編碼合成的CD44蛋白具有一系列功能，包括：①作為導(dǎo)向性受體，調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞在血液和淋巴液間的運(yùn)行，即淋巴細(xì)胞歸巢或再循環(huán)。②在淋巴細(xì)胞自溶、離體淋巴細(xì)胞的活化中發(fā)揮作用。③促進(jìn)成纖維細(xì)胞和淋巴細(xì)胞與胞外基質(zhì)成分如透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、纖維素、糖原等的粘附。④參與信號傳遞蛋白可影響蛋白在細(xì)胞間的位置，刺激其分泌特異的生長因子具不同的傳導(dǎo)作用。⑤結(jié)合并中和透明質(zhì)酸，該作用類似于清除間質(zhì)組織。⑥調(diào)節(jié)藥物的吸收及細(xì)胞對藥物的敏感性。究竟是何種CD44蛋白參與了何種調(diào)節(jié)，至今不清楚，選擇性剪切過程中的多樣性CD44蛋白與細(xì)胞結(jié)合的多樣性也表明其中有重要的協(xié)間或調(diào)節(jié)功能。有研究認(rèn)為，跨膜的CD44糖蛋白，其膜外成分的變異與細(xì)胞粘附及導(dǎo)向作用有關(guān)。，而胞內(nèi)分子的尾部則與活化T淋巴細(xì)胞的潛在作用有關(guān)，而且胞內(nèi)分子長度可調(diào)節(jié)蛋白激酶A/C位置，影響細(xì)胞的信號傳遞。2CD44分子在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)1989年Stamenkevie等使用不同的單抗分離和克隆了一個編碼CD44fc準(zhǔn)型的cDNA該基因不僅由淋巴樣細(xì)胞表達(dá)，也可由不同的癌細(xì)胞系包括實(shí)體瘤典型標(biāo)本中表達(dá)。在裸鼠研究某些人的轉(zhuǎn)移癌時發(fā)現(xiàn)，CD44基因表達(dá)在轉(zhuǎn)移中起作用。在大鼠胰腺癌細(xì)胞中非轉(zhuǎn)移性細(xì)胞株只表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)CD44而轉(zhuǎn)移性細(xì)胞株表達(dá)CD44V而且將CD44V變異體cDNA轉(zhuǎn)染到非轉(zhuǎn)移性的細(xì)胞株可引起轉(zhuǎn)移［10］。Hofmann［11］用notherm印跡法研究了20多個體外培養(yǎng)的人癌細(xì)胞系，也發(fā)現(xiàn)許多腫瘤組織能表達(dá)CD44V但在不同細(xì)胞中V區(qū)外顯子的轉(zhuǎn)錄拼接模式不盡相同。第一份臨床腫瘤標(biāo)本的檢測結(jié)果是1992年由英國年津大學(xué)病理實(shí)驗(yàn)室的研究人員首先報(bào)道的，以后人們應(yīng)用免疫組化及RNA-cDNA-PCRf跡雜交在肺癌、結(jié)腸癌、食道癌、乳腺癌、膀胱癌、肝癌、宮頸癌、腎癌和非何杰金淋巴瘤等中發(fā)現(xiàn)有CD44Vg達(dá)。認(rèn)為CD44V5CD44V6的表達(dá)與腫瘤進(jìn)展程度、轉(zhuǎn)移及預(yù)后密切相關(guān)［12］。對于各種癌的實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)進(jìn)入腫瘤的發(fā)生、生長、轉(zhuǎn)移增殖潛能及預(yù)后復(fù)發(fā)各環(huán)節(jié)與CD44分子表達(dá)的相關(guān)性，并提出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和假說加以論證。CD44分子與腫瘤的發(fā)生、生長、發(fā)展癌的發(fā)生發(fā)展與癌基因和抑癌基因等異常表達(dá)有關(guān)。有研究表明CD44異常表達(dá)可早于ras、P53等基因的異常，所以CD44的變異可能與ras部基因激活有關(guān)，是癌形成的一個因素［13］。Muider［14］對結(jié)腸癌腫瘤P53突變和CD44蛋白的研究，在結(jié)腸腫瘤各期中觀察到有統(tǒng)計(jì)顯著性的P53、CD44V6表達(dá)增強(qiáng)白趨勢，P53和CD44V6表達(dá)間有顯著相關(guān)性。P53被認(rèn)為監(jiān)視基因突變的“分子警察”，失活的P53可引起失控的腫瘤生長，因此P53突變引起失去最后控制時，V6'表型獲得明顯的生長優(yōu)勢'。郭亞軍等［15］用抗CD44的單抗以阻斷其與透明質(zhì)酸的結(jié)合，從而抑制CD44陽性的腫瘤細(xì)胞在體內(nèi)的生長。他推測腫瘤細(xì)胞的生長可能是CD44陽性的細(xì)胞能與細(xì)胞外基質(zhì)中的透明質(zhì)酸結(jié)合，從而獲得附著性，并更易從ECM中獲得生長因子。Fasano