PTEN基因与胃癌相关性研究进展(1)
[摘要]PTEN是迄今为止发现的第一个具有双重特异性磷酸酶活性的抑癌基因，与多种肿瘤发生发展密切相关，在胃癌的发生、发展、浸润、转移过程中起重要作用。对PTEN生物学功能的进一步研究有助于了解胃癌的分子机制，开发新的可能的治疗方法。
[关键词]PTEN；抑癌基因；胃癌
[中图分类号]R735.2 [文献标识码]A [文章编号]1672-4208(2010)05-0035-03
PTEN基因是一种由多功能磷酸酶编码的具有酪氨酸、磷酸丝氨酸/苏氨酸双功能的特异性磷酸酶活性的抑癌基因。于1997年先后被Steck等国际3个科研小组发现并命名。近年来，该基因已成为国内外研究的热点。
1、PTEN结构特征
PTEN基因定位于染色体10q23.3上，共有9个外显子8个内含子.其分子量约为560000，全长218Kb.mRNA长度为5.5Kb，其cDNA序列内含有1209个核苷酸组成的开放阅读框，编码一个由403个氨基酸组成的蛋白质，具有蛋白性磷酸酯酶活性和脂性磷酸酯酶活性.前者可调节细胞的迁移及黏附，后者在抑制肿瘤生长及胚胎正常发育中是必需的。PTEN蛋白主要包括3个结构功能域。
, http://www.100md.com
1.1 N端磷酸酶结构区(1-185)由第5外显子存在的保守磷酸酶基序122-133位(IHCKAGKGRTG)编码，与蛋白酪氨基酸磷酸酶及蛋白质丝氨酸、苏氨酸磷酸酶催化区的核心基序(HCXXGXGRXG)同源，是PTEN发挥肿瘤抑制活性的功能区。PTEN的N末端区域175个氨基酸序列与细胞骨架中的细胞张力蛋白(tensin)和辅助蛋白(auxl-ljn)具有较高的同源性，在锚着点与肌力蛋白结合，与该位点复合物(包括整合素、酪氨酸激酶、粘着斑激酶FAK等)共同参与调节细胞生长.此外，PTEN蛋白能与肌动蛋白纤维细丝局部黏附，在肿瘤浸润、转移、血管生成中也起一定作用。
1.2 C端C2区(186-351)介导蛋白质和脂类的结合，通过C2区蛋白结合于膜磷脂，定位蛋白膜，从而参与PTEN在胞膜的有效定位和体内细胞的信号转导。与其他信号蛋白不同，这一结合过程不需要Ca2+参与。磷酸酶区和C2区通过广泛界面联系在一起，说明C2区可能具有催化作用的区域。已有实验证实，对C2区进行诱变，结果导致PTEN肿瘤抑制活性降低。
, 百拇医药
1.3 羧基端区由约50个氨基酸组成，包括PDZ(PSD-95/Dlg/ZOIhomology)结合基序(Thr/Ser-x-Val-COOH)和2个PEST序列(350-375，376-396)，对于调节自身的稳定性和酶活性具有重要作用。研究表明PEST序列与蛋白降解有关，PDZ结合位点与细胞生长调控有关。PDZ区在肿瘤的发生中也可以缺失突变，虽不影响磷酸酶功能，但对肿瘤细胞锚定非依赖性生长的抑制作用显著降低。
2、PTEN的作用底物
尽管PTEN与蛋白酪氨基磷酸酶(protein tyrosine phos.phatase，PTP)同源性较高.但PTEN对PTP的典型底物.如：磷酸酪氨酸、磷酸丝氨酸、磷酸苏氨酸等只有微弱的催化活性。PTEN蛋白的晶体结构显示.其结合底物区域为四个残基绕催化区一圈形成的口袋，结构空间比多数PTP宽广、深厚.催化区被三个氨基酸包围(Lys-125、Lys-128、His-93)，使PTEN偏爱高酸性底物。
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3、PTEN的作用机制
PTEN基因作用机制尚未完全清楚，但目前认为主要由以下几条途径共同完成。
FAK途径：局灶黏附激酶(focal adhesion kinase.FAK)为整合素介导的信号传导途径中重要一分子，位于几乎所有细胞的细胞膜上，参与细胞间的黏附。当整合素与细胞外基质结合后.诱导FAK与胞内蛋白相连，成为接头蛋白Crk连接底物。与此同时，FAK依靠活性位点区(富含脯氨酸的第711-717位氨基酸)与p130cas的SH3区结合，最终形成配体-整合索-FAK-p130cas复合物，启动跨膜信号转导，促进细胞的侵袭和转移。FAK有6个可以被磷酸化的酪氨酸位点.其中Try397为自主磷酸化位点，因此FAK Try397(p-FAK)的磷酸化水平可以反映FAK的活性。而FAK Try397也是VFEN与其直接作用的关键部位。PTEN可通过使FAK去磷酸化，下调FAK和p130eas酪氨酸磷酸化水平，抑制FAK活性，降低整合素介导的细胞扩散和局部黏附的形成。野生型PTEN能使细胞聚焦黏附斑和肌动蛋白应力纤维数量减少.脂质磷酸酶失活、蛋白质磷酸酶活性尚存的PTEN突变型G29E也能观察到类似效应.说明PTEN对整合素信号的拮抗作用依赖于其蛋白质磷酸酶活性。
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PIP3/Akt途径：PTEN可通过水解PIP3的3’位上磷酸基团负调控PIP3/Akt途径，调节细胞增殖与凋亡平衡，逆转细胞耐药，这是一个独立于其他通路的新的生长因子信号传导系统3，4，5一三磷酸磷脂酰肌醇(phosphati-dylinosilol-3，4.5-tfisphosphate，PIP3)位于细胞膜上，是胰岛素、表皮生长因子等细胞生长因子的信号传递因子，与细胞膜上的受体结合后激活磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidyli-nosi[ol-3 kinase.P13K).使PIP2转变为PIP3，PIP3通过蛋白激酶B(PKB)/Akt促使细胞进入细胞分裂周期，抑制细胞凋亡丝苏氨酸激酶(Akt)作为一个已知的原癌蛋白，通过抑制细胞色素C从线粒体中释放.灭活叉头转录因子FKHR.灭活凋亡前因子Bad和caspase-9，能提高细胞的存活并起到抗凋亡的作用，MAPK途径：PTEN能抑制上游的ERK、RAS的活化以及she的磷酸化，负凋节促细胞分裂素激活的蛋白激酶(m LIogen-activated protem kinase.MAPK)细胞信号传导途径抑制细胞的生长和分化。
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此外，细胞周期依赖性激酶抑制剂P27是PTEN通过PIP3途径的关键下游靶，PTEN使p27去磷酸化，并可提高caspase-3活性，抑制G1-S期进程，影响细胞的周期过程及增殖PTEN还能自身去磷酸化，发挥多种效应。
4、PTEN基因突变与胃癌
PTEN基因的9个外显子均可发生突变。但最常发生于外显子3、5和8，且突变率在不同肿瘤类型中有较大差别，在胃癌中较低.所发现的突变也多位于非编码区。Guo等采用PCR-SSCP-DNA测序技术检测了53例胃癌中FFEN基因的突变情况，仅发现4例胃癌标本中存在PTEN突变，其中1例突变点位于外显子7的3、端上游约40bp(115946 AA-TCC)，其余3例均发生在内含子。Lima等, http://www.100md.com(李子珊 杨慧龄)
[关键词]PTEN；抑癌基因；胃癌
[中图分类号]R735.2 [文献标识码]A [文章编号]1672-4208(2010)05-0035-03
PTEN基因是一种由多功能磷酸酶编码的具有酪氨酸、磷酸丝氨酸/苏氨酸双功能的特异性磷酸酶活性的抑癌基因。于1997年先后被Steck等国际3个科研小组发现并命名。近年来，该基因已成为国内外研究的热点。
1、PTEN结构特征
PTEN基因定位于染色体10q23.3上，共有9个外显子8个内含子.其分子量约为560000，全长218Kb.mRNA长度为5.5Kb，其cDNA序列内含有1209个核苷酸组成的开放阅读框，编码一个由403个氨基酸组成的蛋白质，具有蛋白性磷酸酯酶活性和脂性磷酸酯酶活性.前者可调节细胞的迁移及黏附，后者在抑制肿瘤生长及胚胎正常发育中是必需的。PTEN蛋白主要包括3个结构功能域。
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1.1 N端磷酸酶结构区(1-185)由第5外显子存在的保守磷酸酶基序122-133位(IHCKAGKGRTG)编码，与蛋白酪氨基酸磷酸酶及蛋白质丝氨酸、苏氨酸磷酸酶催化区的核心基序(HCXXGXGRXG)同源，是PTEN发挥肿瘤抑制活性的功能区。PTEN的N末端区域175个氨基酸序列与细胞骨架中的细胞张力蛋白(tensin)和辅助蛋白(auxl-ljn)具有较高的同源性，在锚着点与肌力蛋白结合，与该位点复合物(包括整合素、酪氨酸激酶、粘着斑激酶FAK等)共同参与调节细胞生长.此外，PTEN蛋白能与肌动蛋白纤维细丝局部黏附，在肿瘤浸润、转移、血管生成中也起一定作用。
1.2 C端C2区(186-351)介导蛋白质和脂类的结合，通过C2区蛋白结合于膜磷脂，定位蛋白膜，从而参与PTEN在胞膜的有效定位和体内细胞的信号转导。与其他信号蛋白不同，这一结合过程不需要Ca2+参与。磷酸酶区和C2区通过广泛界面联系在一起，说明C2区可能具有催化作用的区域。已有实验证实，对C2区进行诱变，结果导致PTEN肿瘤抑制活性降低。
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1.3 羧基端区由约50个氨基酸组成，包括PDZ(PSD-95/Dlg/ZOIhomology)结合基序(Thr/Ser-x-Val-COOH)和2个PEST序列(350-375，376-396)，对于调节自身的稳定性和酶活性具有重要作用。研究表明PEST序列与蛋白降解有关，PDZ结合位点与细胞生长调控有关。PDZ区在肿瘤的发生中也可以缺失突变，虽不影响磷酸酶功能，但对肿瘤细胞锚定非依赖性生长的抑制作用显著降低。
2、PTEN的作用底物
尽管PTEN与蛋白酪氨基磷酸酶(protein tyrosine phos.phatase，PTP)同源性较高.但PTEN对PTP的典型底物.如：磷酸酪氨酸、磷酸丝氨酸、磷酸苏氨酸等只有微弱的催化活性。PTEN蛋白的晶体结构显示.其结合底物区域为四个残基绕催化区一圈形成的口袋，结构空间比多数PTP宽广、深厚.催化区被三个氨基酸包围(Lys-125、Lys-128、His-93)，使PTEN偏爱高酸性底物。
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3、PTEN的作用机制
PTEN基因作用机制尚未完全清楚，但目前认为主要由以下几条途径共同完成。
FAK途径：局灶黏附激酶(focal adhesion kinase.FAK)为整合素介导的信号传导途径中重要一分子，位于几乎所有细胞的细胞膜上，参与细胞间的黏附。当整合素与细胞外基质结合后.诱导FAK与胞内蛋白相连，成为接头蛋白Crk连接底物。与此同时，FAK依靠活性位点区(富含脯氨酸的第711-717位氨基酸)与p130cas的SH3区结合，最终形成配体-整合索-FAK-p130cas复合物，启动跨膜信号转导，促进细胞的侵袭和转移。FAK有6个可以被磷酸化的酪氨酸位点.其中Try397为自主磷酸化位点，因此FAK Try397(p-FAK)的磷酸化水平可以反映FAK的活性。而FAK Try397也是VFEN与其直接作用的关键部位。PTEN可通过使FAK去磷酸化，下调FAK和p130eas酪氨酸磷酸化水平，抑制FAK活性，降低整合素介导的细胞扩散和局部黏附的形成。野生型PTEN能使细胞聚焦黏附斑和肌动蛋白应力纤维数量减少.脂质磷酸酶失活、蛋白质磷酸酶活性尚存的PTEN突变型G29E也能观察到类似效应.说明PTEN对整合素信号的拮抗作用依赖于其蛋白质磷酸酶活性。
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PIP3/Akt途径：PTEN可通过水解PIP3的3’位上磷酸基团负调控PIP3/Akt途径，调节细胞增殖与凋亡平衡，逆转细胞耐药，这是一个独立于其他通路的新的生长因子信号传导系统3，4，5一三磷酸磷脂酰肌醇(phosphati-dylinosilol-3，4.5-tfisphosphate，PIP3)位于细胞膜上，是胰岛素、表皮生长因子等细胞生长因子的信号传递因子，与细胞膜上的受体结合后激活磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidyli-nosi[ol-3 kinase.P13K).使PIP2转变为PIP3，PIP3通过蛋白激酶B(PKB)/Akt促使细胞进入细胞分裂周期，抑制细胞凋亡丝苏氨酸激酶(Akt)作为一个已知的原癌蛋白，通过抑制细胞色素C从线粒体中释放.灭活叉头转录因子FKHR.灭活凋亡前因子Bad和caspase-9，能提高细胞的存活并起到抗凋亡的作用，MAPK途径：PTEN能抑制上游的ERK、RAS的活化以及she的磷酸化，负凋节促细胞分裂素激活的蛋白激酶(m LIogen-activated protem kinase.MAPK)细胞信号传导途径抑制细胞的生长和分化。
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此外，细胞周期依赖性激酶抑制剂P27是PTEN通过PIP3途径的关键下游靶，PTEN使p27去磷酸化，并可提高caspase-3活性，抑制G1-S期进程，影响细胞的周期过程及增殖PTEN还能自身去磷酸化，发挥多种效应。
4、PTEN基因突变与胃癌
PTEN基因的9个外显子均可发生突变。但最常发生于外显子3、5和8，且突变率在不同肿瘤类型中有较大差别，在胃癌中较低.所发现的突变也多位于非编码区。Guo等采用PCR-SSCP-DNA测序技术检测了53例胃癌中FFEN基因的突变情况，仅发现4例胃癌标本中存在PTEN突变，其中1例突变点位于外显子7的3、端上游约40bp(115946 AA-TCC)，其余3例均发生在内含子。Lima等, http://www.100md.com(李子珊 杨慧龄)