PTEN基因与子宫内膜癌的研究现状

作者：于洋,王兴华 　　作者单位：哈尔滨医科大学第四附属医院，黑龙江 哈尔滨 150001

　　【关键词】 PTEN基因;子宫内膜癌
　　子宫内膜癌是女性生殖系统常见的恶性肿瘤，在其发生发展过程中，抑癌基因的失活、突变与癌基因的异常激活可能发挥了重要作用。研究发现,在一些家族性癌症综合征以及许多散发性肿瘤的分子病理形成中,均存在PTEN基因的突变与丢失,然而,在子宫内膜癌中PTEN基因的突变发生率高,而且在已被认为与子宫内膜癌发生、发展有关的基因中,也以PTEN基因的突变发生率高。由此可见,PTEN基因的突变、丢失与子宫内膜癌发生、发展关系甚为密切。
　　肿瘤抑制基因PTEN是1997年由三个研究小组同时克隆的,分别命名为:与张力蛋白同源、第10染色体丢失的磷酸酶( PTEN)基因;多种进展期癌中发生突变的(MMAC1)基因; TGF -β调节的、上皮细胞富含的磷酸酶(TEP1)基因[1],现统称为PTEN。
　　1 PTEN的结构及功能

　　PTEN基因定位于人类染色体10q23. 3,全长200kb,有9个外显子, 8个内含子,RNA大小为5.5kb和2.5kb。PTEN的主要结构功能区位于N端,由1209个核苷酸编码一个含403个氨基酸的蛋白,产物的相对分子质量为56000,分布在胞质中[2]。PTEN是一个高度保守的蛋白, 实验证明人、鼠、狗的PTEN蛋白具有99. 75%的同源性。PTEN包括一个N端磷酸酶区域,一个与脂质结合的C2区域,和一个由约50个氨基酸组成的C端区域。PTEN的N端有一段与细胞张力蛋白、辅助蛋白同源的序列,含177个氨基酸。　　序列分析显示PTEN的第五个外显子编码第122 ～133位的氨基酸, 包含有蛋白酪氨酸酶(PTP)区,序列符合蛋白酪氨酸磷酸酶及丝(或)苏氨酸双特异性磷酸酶(DSPs)活性区的核心基序,能对酪氨酸和丝氨酸/苏氨酸残基脱磷酸化,易突变。PTEN是迄今为止发现的个具有磷酸酶活性的抑癌基因[3]，可能通过去磷酸化参与细胞调控[3]。PTEN对高酸性底物的去磷酸化作用要比其他的磷酸酶底物强50倍, PTEN蛋白磷酸酶活性对于维持正常发育和抑癌作用是必需的,且抑制细胞生长可能具有细胞型的特异性的不同的机制介导。PTEN的C端也是肿瘤易突变区,是肿瘤检测突变的靶区,有一个50个氨基酸的C-末端(尾巴),移走它会降低PTEN的稳定性,但余下的部分活性更强,这与S380、T382、T383的磷酸化有关。可见PTEN的C端的这些特殊的区域不是抑癌作用所必需的,但在调节PTEN稳定性和酶活性方面是非常重要的,其突变可逆转抑癌基因的表型,影响突变体的稳定性和磷酸酶活性,并引起的分子构象改变是PTEN灭活机制之一[4]。PTEN通过一个C2结构域连接到磷酸脂质膜上,不同于其他几种信号蛋白的C2区域的是,PTEN不需要Ca2+的协作而能直接连接到细胞膜上。
　　2 PTEN的作用机制
　　子宫内膜癌的发病机制至今尚未清楚。Salvesen对子宫内膜癌患者PTEN基因的变异和甲基化程度进行了分析，发现子宫内膜癌PTEN基因变异发生在外显子1～8中，主要发生在外显子5和8，包括插入、丢失、无意义突变和非保守失义突变。另外PTEN诱导转录因子的缺失,转录水平、翻译水平和翻译后水平的调控以及遗传外的机制作用等[5]。PTEN主要有以下几种机制作用。
　　2.1 三磷脂酰肌醇激酶途径

　　PTEN的主要作用途径是脂质磷酸酶活性而不是蛋白磷酸酶活性,这在已知的癌基因、抑癌基因中是十分少见的。PIP3作为PTEN脂质磷酸酶作用的底物,位于细胞膜上,是胰岛素和表皮生长因子等细胞生长因子的第二信使。一般情况下, PIP3在细胞水平上很低,但当这些生长因子与细胞膜上的受体结合后,激活磷脂肌醇激酶(PI3K),使PIP2再获得一个磷酸基团,生成PIP3, PIP3的水平会迅速上升。PIP3在细胞膜上的聚集也使有PH同源结构域的丝氨酸/苏氨酸激酶Akt被脱磷酸化而活化,活化的Akt通过两种方式起到抗细胞凋亡的作用,即阻止从线粒体释放细胞色素C和使Forkhead转录因子失活,这两个作用所诱导的基因过表达对细胞凋亡是至关重要的。PTEN的作用是维持PIP3的低水平,能从PIP3上转移特异的磷酸基团,使PIP2向PIP3的转化发生逆转,从而抑制了PI3激酶的磷酸化作用,阻断了Akt及其下游激酶的活性,引起细胞凋亡。而失去PTEN的作用会导致PIP3的聚集和Akt的高水平状态,从而导致细胞不受各种凋亡刺激的作用。
　　2.2FAK途径

　　FAK(灶性粘连激酶)是整合素介导的信号转导途径中一个至关重要的分子,位于细胞膜,介导细胞与细胞外基质的粘附。整合素通过与细胞外基质作用而被活化,导致FAK酪氨酸磷酸化水平增高,并增加了其磷酸激酶的活性。FAK再作用于丝氨酸、苏氨酸激酶(MAPK)和磷酸酶,终导致某些关键因子磷酸化水平的改变及相关基因的表达。Tamura[6]等发现PTEN自身的磷酸酶活性可以抑制FAK介导的细胞转移及生长。
　　2.3 促细胞分裂素激活的蛋白激酶途径

　　整合素可以激活特定的丝裂原活化蛋白蛋白激酶(MAPK),尤其是细胞外信号转导激酶(ERK)。整合素可以与生长因子协调作用, 完成复杂的信号转导通路。Gu等报道[7], PTEN基因的表达有选择地抑制MAPK通路中的细胞外信号调节激酶(ERK)的活化。
　　3 PTEN与子宫内膜癌

　　国外有研究报道,PTEN在子宫内膜癌中的突变率约为34%～55%,比已知的该肿瘤另外几种常发生突变的基因K-ras、P53等的突变率更高。PTEN基因是目前已知的子宫内膜癌中突变率高的基因,也是在该肿瘤恶变中占主导地位的突变基因,被称为子宫内膜癌的看家基因[7，8]。
　　Risinger等[9]在对136例子宫内膜癌进行PTEN检测时发现，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期突变率分别为44.6%、20.0%、19.0%、25.0% ,以ⅠA期突变率高(55.0%)。由此说明PTEN基因的突变或丢失是子宫内膜癌发生的早期事件,在子宫内膜癌的发生中起着重要作用。PTEN失活可能加速子宫内膜复杂性,使不典型增生组织发展为子宫内膜癌。多项研究结果显示,内膜样腺癌PTEN基因的突变率明显高于浆液性和黏液性腺癌;内膜样腺癌中以单纯性腺癌突变率高。Tashiro等检测到的16例发生突变的子宫内膜癌均为内膜样腺癌。Risinger等发现浆液性乳头状癌(18例)及透明细胞癌(3例) PTEN突变率为5% ,显著低于子宫内膜样癌(37%),包括单纯性腺癌(36%)及腺鳞癌(50%)。表明PTEN基因突变在子宫内膜样癌中更常见。
　　Mutter等[10]证明PTEN基因突变失活,导致PTEN蛋白不表达或表达水平降低,从而失去了对细胞生长、增殖的负调控作用,促使肿瘤的发生和发展。Sano等发现, PTEN蛋白水平越低,肿瘤恶性程度越高,患者预后越差,对判断子宫内膜癌及其癌前病变的预后有重要意义。
　　4 展望

　　PTEN作为个具有磷酸酶活性的抑癌基因,有抑制生长的作用,又有促进细胞凋亡作用,参与细胞周期的调控以及抑制细胞的粘附及肿瘤的转移。深入地研究PTEN在肿瘤发生中的机制,为肿瘤的诊断、开发新的抗肿瘤药物,指导临床治疗提供了新的策略。深入研究其功能及作用机制,不仅有助于揭示子宫内膜癌及其癌前病变的发病机制,而且为肿瘤的早期诊断,开发新的抗癌药物和寻求新的基因治疗的靶基因提供了新的思路。
　　【参考文献】
　　[1]L i J,Yen C,L ian D,et al.PTEN,a putative p rotein tyrosinephosphatase gene mutated in human brain,breast,and prostate cancer[J].Science,1997,275(12):1943

　　[2]田新霞, 吴浩强. 新的肿瘤抑制基因PTEN[J].中华病理学杂志,2000,29(35):455

　　[3]周隽,吴强.肿瘤抑制基因PTEN的研究进展[J].癌变、畸变、突变, 2002,14(20):131

　　[4]柯细松,曾昭淳.PTEN抑癌机制的新进展[J].国外医学遗传学分册,2001,24(81):194

　　[5]Perren A,Weng LP,BoagAH,et al.Immunohistochemical evidence of loss of PTEN exp ression in p rimary ductal adenocarcinomas of the breast[J].Am J Path,1999,155(4):12532

　　[6]Tamura M,Gu J,Matsumoto K,et al.Inhibition of cell migration,sp reading,and focal adhesions by tumor supp ressor PTEN[J].Science,1998,280(5369):1614

　　[7]Gu J,Tamura M,Yamada KM.Tumor supp ressor PTEN inhibits integrin -and growth factor - mediated mitogen -activated protein (MAP) kinase signaling pathways[J].J Cell Biol,1998,143 (5):1375

　　[8]Salvesen HB, MacDonald N, Ryan A,et al.PTEN methylation is associated with advanced stage and microsatellite instability in en2dometrial carcinoma[J].Int J Cancer,2001,91(1):22

　　[9]Resinger J I,Hayes K,Maxwell GL,et al.PTEN mutation in endometrial cancers is associated with favorable clinical and pathologiccharacteristics[J].Clin Cancer Res,1998,4(12):3005

　　[10]Mutter GL,LinMC,Fitzgerald JT,et al.Altered PTEN ex2p ression as a diagnostic marker for the earliest endometrial p re2cancers[ J ].J Natl Cancer Inst,2000,92(24):924