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细胞间隙连接通讯及其应用
任何与细胞增殖分化有关的因子都可能与肿瘤的发生发展有关。例如细胞间隙连接通讯(gap junction intercellular communication,GJIC),这是生物体内相邻细胞间通过细胞间隙连接(gap junction, GJ)的通道互相传递离子、代谢物质极小的信号分子等的一种通讯方式。GJIC的通透性主要是靠GJ调节,GJ的结构单位是连接子,每个连接子又由六个间隙连接蛋白(connexin,Cx,一种膜蛋白)构成六角形亲水半通道,与另一个半通道围绕中央管道排列,相互嵌合,通过微管系统运输传递离子、代谢物质极小的信号分子等,控制细胞间的协调生长,是细胞间进行通讯的物质基础。
目前至少已分离克隆出21种Cx基因,并按照该家族基因编码的蛋白质分子量对各成员进行命名,如Cx26、Cx32等,对其研究的结果表明: Cx是一种膜蛋白,属于多基因家族,在细胞间的协调生长,细胞内环境稳定等生理过程中起重要作用,并与肿瘤的发生发展密切相关,在绝大多数恶性肿瘤中表达下调,被认为是抑癌基因。依据该家族基因编码的蛋白质分子量对各成员进行命名,如Cx26、Cx32等。
Cx26基因编码分子量为26kDa的β类缝隙连接蛋白Cx26。与皮肤病密切相关的Cx26基因突变主要有Vohwinkel 综合征、KID综合征、掌跖角化病、椎状鱼鳞病耳聋等,其共同特征为皮肤呈弥漫性角化过度。Cx32基因编码分子量为32kDa的283个氨基酸的β类缝隙连接蛋Cx32,可以用免疫组织化学、原位杂交及基因突变筛查等技术检测Cx26、Cx32,进行探讨。在某些肿瘤中Cx的表达一般定位在细胞膜,也常表达于细胞质中,或同时表达于胞膜和胞质。对于GJIC以及Cx基因的研究主要集中在癌变机制与靶向治疗两个方面。
GJIC的功能抑制和缺陷与肿瘤的发生发展关系密切,肿瘤组织中普遍存在Cx的异常表达。一些研究分别发现:Cx26在结直肠癌中的表达主要在癌细胞质中染色。在正常膀胱上皮Cx26基因有一定量的表达,而癌组织中Cx26基因的表达明显降低,并且在高级别膀胱癌中弥漫性表达的百分率高于低级别的膀胱癌。在喉癌组织中发现Cx26蛋白和Cx26 mRNA不但在细胞膜上有表达,在细胞质中也出现阳性表达,且明显低于癌旁组织。Cx26基因在乳腺癌细胞中较正常乳腺上皮表达下调,Cx32在人的肝癌、肾癌、胃癌等一些癌组织中也出现表达缺失。在皮肤鳞癌、膀胱癌等肿瘤中也发现Cx26、Cx32等蛋白的同时低表达现象。研究还发现Cx胞质的异位表达与肿瘤的转移密切相关,如细胞质内Cx26 和Cx32的过表达促进了乳腺癌细胞的淋巴结转移。
因此改善和恢复细胞GJIC功能可能对肿瘤的治疗有效。当前以GJIC为靶点的肿瘤治疗研究已在人膀胱癌、乳腺癌、肝癌细胞中看到效果。应用化学物质或药物诱导也可增强肿瘤细胞GJIC的功能,促进肿瘤细胞向正常细胞转化,有利于小分子抗肿瘤药物到达肿瘤组织并进一步扩散,提高癌细胞的敏感性。
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