受体唾液酸化与肿瘤的关系研究

何秀贞

摘 要：唾液酸转移酶的过表达和细胞表面唾液酸化能改变细胞的许多特性，如：免疫防御、细胞粘附、细胞转移和侵袭能力等。唾液酸转移酶与肿瘤转移和不良预后息息相关。但是，唾液酸转移酶参与肿瘤发生发展的机制依然是科学家们的一大难题。该文试图围绕着受体唾液酸化与肿瘤的关系研究这一课题，着重探讨Integrins、EGFR、Fas、TNFR1这四种受体的唾液酸化与肿瘤的关系研究。通过该文的研究，认为肿瘤细胞发生行为学变化的分子机制是和肿瘤细胞内某种受体唾液酸化息息相关的，甚至是多种受体唾液酸化共同作用的结果。

关键词：唾液酸化 肿瘤机制 Integrins EGFR Fas TNFR1

中图分类号：R73 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）06（c）-0128-03

唾液酸化与肿瘤的相关性研究早有报道。Huang S[1]等人认为肿瘤细胞表现出不同于正常组织的生物学特性很大程度上取决于细胞表面异常的糖基化，特别是唾液酸化。唾液酸转移酶基因的调控原件可能成为特殊信号通路的靶点，在肿瘤细胞中上调唾液酸转移酶可能暗示着一些特殊的信号通路被激活[1-2]。异常的唾液酸化对于肿瘤来说是非常常见和重要的，包括与癌变，肿瘤细胞的粘附，迁移，侵袭，肿瘤转移，血管生成、耐药和耐辐射等方面。然而，唾液酸化参与肿瘤发生发展的机制依然是个谜，究其原因是唾液酸化作用底物的了解太少。为此，该文综合了当前最新的关于唾液酸作用底物方面的研究。

1 Integrins的唾液酸化与肿瘤的关系

Integrins是一种介导细胞粘附至ECM的跨膜蛋白，以异二聚体的形式存在，Integrins不仅介导细胞粘附至细胞外基质，还调控控制细胞骨架的细胞内信号转导通路，因此Integrins在细胞迁移和侵袭中发挥着至关重要的作用。[3]早在2003年Seales EC[4]等人就证明唾液酸转移酶ST6GalⅠ能增加Integrinβ1唾液酸化水平并诱导肿瘤细胞迁移。另外，Lee HJ等人研究发现电离辐射能增加ST6GalⅠ的表达量和某些糖蛋白唾液酸化水平[5]。在辐射暴露的刺激下，ST6GalⅠ的表达量的增加和Integrinβ1唾液酸化的增加是稳定的。SW480结肠癌细胞（最初呈现ST6GalⅠ低表达）中过表达ST6GalⅠ能增加Integrinβ1唾液酸化，而转染唾液酸苷酶2/唾液酸苷酶3/针对ST6GalⅠ短发夹RNA抑制唾液酸化能扭转ST6GalⅠ过表达的作用。另外，ST6GalⅠ过表达细胞株在辐射暴露的刺激下能增加克隆形成生存能力和降低辐射诱导的caspase3的激活和细胞死亡。然而，用唾液酸苷酶2/唾液酸苷酶3/针对ST6GalⅠ短发夹RNA去除唾液酸化能恢复辐射诱导的细胞死亡。总之，辐射暴露能诱导ST6GalⅠ的表达，导致Integrinβ1等糖蛋白的唾液酸化水平的增加，并且蛋白唾液酸化的增加有助于细胞耐辐射[6]。电离辐射和ST6GalⅠ过表达将增加结肠癌细胞SW480粘附至纤连蛋白，并且通过激活paxillin和AKT促进细胞生存。相反，ST6GalⅠ或paxillin的敲除能降低辐射诱导的细胞粘附并增加细胞死亡水平。这些结果都暗示着：Integrinβ1唾液酸化可能通过Integrinβ1介导的paxillin和AKT的激活在促进肿瘤细胞粘附中发挥重要作用[7]。Isaji T[8]等人也证明Integrinβ1Ⅰ型域（Mu3）的N-糖基化对于Integrinβ1的表达和生物学功能是至关重要的，辐射诱导Integrinβ1唾液酸化能增加蛋白稳定性以及细胞粘附和迁移能力。当用磺胺类查耳酮化合物靶向抑制Integrinβ1唾液酸化，辐射诱导的Integrinβ1唾液酸化被抑制，且辐射诱导的粘附和迁移也被抑制。总之，ST6GalI诱导的Integrinβ1唾液酸化的增加对于辐射介导结肠癌细胞的粘附和迁移来说是关键的。这些结果表明，ST6GalⅠ能诱导Integrinβ1唾液酸化及其下游信号通路的激活，从而影响肿瘤细胞的迁移、粘附等生物学功能。

2 EGFR的唾液酸化与肿瘤的关系

近来，在所有的膜糖蛋白中，有酪氨酸激酶活性的表皮生长因子受体EGFR已经成为抗肿瘤药物研发目标之一。EGFR属于EGFR家族，它通过与配体EGF结合诱导受体二聚体化，并激活不同的下游信号蛋白进行细胞信号转导，从而启动酪氨酸激酶活性来指导肿瘤细胞的增殖、迁移、分化和凋亡。

近来，Lillehoj EP[9]等研究发现，人类原发性小肠气道和A549上皮细胞都能表达唾液酸酶NEU1，NEU1的过表达能降低EGF刺激引起的EGFR Tyr-1068自磷酸化高达40%，增加MUC1介导的粘附和激活ERK信号通路；相反地，NEU1的缺失能增加EGF刺激引起的EGFR Tyr-1068自磷酸化，降低MUC1介导的粘附和抑制ERK信号通路。Liu YC[10]等人研究发现，在CL1-5细胞中过表达唾液酸转移酶和在CL1-5和A549细胞中过表达α1，3-岩藻糖基化转移酶，在EGF的刺激下能抑制EGFR的二聚体化和磷酸化，这种调节作用在唾液酸酶和岩藻糖苷酶处理后得到进一步的验证。唾液酸化和岩藻糖基化的增加能降低EGFR介导的肺癌细胞的侵袭能力。另外，在EGF的刺激下，相比CL1-0细胞，CL1-5细胞有更高的唾液酸化和岩藻糖基化水平，并导致更低的EGFR二聚体化和酪氨酸磷酸化水平。另一方面，不管是细胞实验还是体外实验，用唾液酸酶将唾液酸从EGFR上去除后，EGF处理将增加EGFR的二聚体化；体外实验用岩藻糖基酶预处理EGFR导致相同的结果即EGFR二聚体化的增加。这些结果证明唾液酸化和末端ɑ1，3-岩藻糖基化能抑制肺癌细胞EGFR的激活，以及这些修饰能影响EGFR介导的信号通路和细胞行为。

Jung-Jin Park[5-7]等人通过构建ST6Gal I敲除的SW480结肠癌细胞株和ST6Gal I过表达的SW480结肠癌细胞株，与SW480细胞相比较，结果发现ST6Gal I能诱导人原发性大肠癌EGFR的唾液酸化。不管是体内肿瘤移植实验还是体外细胞实验，α2，6-唾液酸化的降低都能促进细胞的增殖和肿瘤生长。另外，ST6Gal Ⅰ敲除能增加EGF诱导的EGFR的磷酸化并激活下游细胞外信号调节激酶ERK信号。更重要的是，EGFR的酪氨酸激酶抑制剂吉非替尼的抗肿瘤作用在ST6Gal I敲除细胞中显著增加。相反地，在ST6Gal I过表达细胞中，吉非替尼引起的细胞死亡显著降低[11]。总的来说，这些结果为ST6Gal I介导EGFR唾液酸化在肿瘤细胞增殖和对化疗药物敏感性中的作用提供了一个强有力的证据。

3 Fas受体唾液酸化与肿瘤的关系

最近，Swindall AF[12]发现死亡受体Fas的α2，6-唾液酸化能保护细胞免于Fas介导的凋亡。TNF家族的死亡受体（TNFRs），包括TNFR1，DR4，DR5和Fas（CD95），已经被证实与肿瘤细胞生存高度相关。Fas死亡受体，像其他的TNFs一样，是一种同源三聚体跨膜受体，激活多种细胞内信号级联，其中一种是指导细胞凋亡。当与配体结合后，Fas聚集促进胞浆蛋白和Fas胞质尾端的结合。第一种结合至Fas尾端的蛋白是FADD，通过一种叫做死亡域的区域。一些其他的蛋白，包括procaspase 8和procaspase 10，则聚集在Fas/FADD复合物，综合这些蛋白形成诱导死亡信号复合物（DISC）。这种复合物通过clathrin介导的内吞作用内在化，并允许DISC形成所需的进一步的凋亡信号。DISC形成的提高导致procaspase 8的自溶裂解和激活，这将形成效应caspase，caspase 3，并最终导致凋亡端点，如膜皱缩和DNA碎片。有趣的是，在TRAIL的治疗下，ST6GalⅠ活性的差异对DR4/DR5死亡受体的功能没有影响，提示人们ST6GalⅠ作用Fas受体是有选择性的。以结肠癌细胞为模型构建ST6GalⅠ敲除和过表达细胞，发现Fas的α2，6-唾液酸化能保护细胞免于FsaL和Fas激活抗体CH11刺激引起的凋亡，证据是活化的caspase-8和caspase-3减少了。作者也发现Fas的α2，6-唾液酸不改变CH11的结合力，而是抑制Fas诱导凋亡的能力，通过阻断FADD与Fas胞浆尾部的联系，启动死亡诱导信号复合物形成的一个事件。更进一步说，Fas的α2，6-唾液酸化抑制Fas的内在化作用，这是死亡信号必需的。尽管Fas活性失调是一个总所周知的机制，通过逃避凋亡，研究是第一次将Fas和特殊的唾液酸转移酶在灵敏度方面作用联系在一起。这个发现建立一个新的范例，通过Fas的α2，6-唾液酸化将抑制死亡受体功能，最终使肿瘤细胞自我保护免于凋亡。

4 TNFR1的唾液酸化与肿瘤的关系

最近Liu ZY[13]等描述了一种新型的凋亡信号涉及TNFR1死亡受体的α2，6唾液酸化。为了研究巨噬细胞的唾液酸化，用PMA（一种刺激巨噬细胞分化和凋亡的物质）处理U937单核细胞的结果显示：巨噬细胞分化诱导ST6Gal-I下调，导致受体α2，6唾液酸化的下降。而ST6Gal-I表达的增加有力地抑制PMA诱导的凋亡。考虑到PMA-介导凋亡是通过TNFα的上调，TNFα上调激活TNFR1，然后检测TNFR1的α2，6唾液酸化水平。增加ST6Gal-I的U973细胞呈现出TNFR1的唾液酸化水平的增加，并且这和TNFα刺激的凋亡减少相关。通过唾液酸苷酶或ST6Gal-I shRNA的处理，TNFR1α2，6唾液酸化的去除显著地提高TNFα诱导的凋亡。结论就是，ST6Gal-I下调可能限制单个核细胞/巨噬细胞的寿命，以TNFR1唾液酸化不足的方式促进细胞凋亡。

5 结语

综上所述，该文综合了当前最新的关于α2，6唾液酸化受体与肿瘤的关系研究。总结来说，共分为三类研究：第一类为Integrin类受体；第二类是生长因子类受体；第三类是死亡受体。综合该文的探讨认为ST6Gal1诱导的受体唾液酸化，从而引起肿瘤细胞的行为学变化，其内在分子机制是由肿瘤细胞内某种受体唾液酸化水平的增加或多种受体唾液酸化的协同作用决定的，再由该受体本身的特性决定后续的信号分子的激活。总之，α2，6唾液酸化受体与肿瘤的关系研究虽然在这两年取得了一些令人瞩目的成就，但其内在机制仍需要进一步研究。

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