李娟 廖爱军 苏琦（通讯作者）
（南华大学第一附属医院肿瘤防治中心肿瘤研究所 湖南衡阳 421001）
【摘要】 近年来，Rac亚家族中Racl的研究颇多，研究中发现它在各种恶性肿瘤细胞中表达增高，并可通过各种途径诱导细胞发生EMT，而EMT是肿瘤细胞侵袭转移的早期阶段。因而Racl及EMT与肿瘤之间联系密切，本文对它们之间的关系做一综述。
【关键词】 Rac1 EMT 侵袭 转移 恶性肿瘤
【中图分类号】R73-3 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2014）02-0378-02
1. RAC1基因及结构特点
Rac1全名叫Ras关C3相肉毒素底物1，基因全长29kb，含7个外显子，位于人染色体7p22上。是Rac亚家族成员之一，属于Rho家族蛋白成员。哺乳动物Rho家族蛋白包括包括Rho，Rac，Cdc42，Rnd，RhoD和TIF等。其中，Racl的研究已成为热点，对细胞内信号传导尤为重要，具有分子开关作用，在有活性的GTP结合状态及非活性的GDP结合状态中转换。该循环主要由3种蛋白质调节，一是鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEFs)，它能催化GTP与GTP循环，使分子激活与失活状态快速转换。GTPase与GTP结合后发生构象转变，与下游底物结合进行转导。二是鸟嘌呤核苷酸激活蛋白(CAPs)，因增加GTPase内部的GTP水解而使GTPase失活关闭信号转导。三是GTP解离抑制因子(GDIs),抑制GDP从GTPase上解离，稳定其失活形式。[1]Rac1对肿瘤细胞的周期调节、细胞运动、侵袭、转移等方面有重要作用。
2.关于EMT
上皮间质转化(EMT)是指上皮细胞向间充质细胞转化的现象。它使上皮细胞形态获得了不同的间质细胞形态特点： E-钙黏蛋白的下调及N-钙粘蛋白的上调。EMT还表现出广泛的细胞骨架重构，使游走能力的极大提高、与周边及远处间质组织的亲和能力显著增强，进而导致肿瘤细胞的扩散和转移。肿瘤细胞经历EMT时还富含间充质类型中间丝（即结蛋白，波形蛋白）。获得间质细胞特征和抑制上皮细胞特征功能的表达是通过早期EMT相关转录因子如Snail、Zeb1、Slug、Twist、TGF-β诱导的。另外MMP-2、MMP-9、Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原等表达上调对诱导EMT 也具有有辅助作用。EMT可能由肿瘤间质及各种细胞因子及生长因子等复杂网络触发，如转化生长因子，上皮生长因子，成纤维生长因子和肝细胞生长因子等。[2]因此，认识EMT产生的机制对癌症转移的治疗方面可提供重要的见解和意义。
2. RAC1与EMT
干扰素调节因子4结合蛋白（IBP），是一个Rho家族(包括Rac1，Rho A和Cdc42)中631氨基酸Rho家族鸟甘酸交换因子。IBP能在T淋巴细胞及B淋巴细胞里检测到。它被认为在调节肌动蛋白重组中有重要意义，并在Rac1激活时，协同其一期调节细胞形态并影响细胞分化。IBP在乳腺癌细胞里介导Rac1和Cdc42调节Rho GTP酶过程，包括肌动蛋白骨架重组和基质金属蛋白酶（MMP）的生产。IBP介导乳腺癌细胞中的Rac1，Rho A和Cdc42活性，在IBP缺失的乳腺癌细胞中Rho GTP水平大量减少。结果表明，激活IBP/Rho GTP酶信号通路是加速乳腺癌侵袭转移的一个新机制。有文献报道，IBP过表达可诱导乳腺癌细胞发生EMT。EMT在癌细胞中往往是由自分泌和旁分泌触发信号。许多生长因子如EGF直接诱导EMT[3,4]。而IBP是有力的上调内源性的EMT诱导表皮生长因子。此外，增强EGFR的活性，能增强癌细胞的攻击性、复发率及转移扩散。IBP减少上皮细胞标志物E-钙粘蛋白的角蛋白18表达，而增加间质细胞标志物的表达，即可诱导细胞发生EMT。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆故IBP可以通过Rho中的RAC1影响EGF因子诱导细胞发生EMT及肿瘤侵袭转移。
转化生长因子（TGF-β）家族分泌因子调节各种生物进程，包括细胞增殖、细胞分化和细胞凋亡。在胚胎发育、伤口愈合、组织修复和肿瘤的发生发展过程中起到了尤其重要的作用。研究发现TGF-β诱导的EMT可以被抑制活化的P38促分裂原活化蛋白激酶（MAPK），一个蛋白激酶C抑制剂，以及SB202190，P38 MAPK蛋白的直接抑制剂所阻断。抑制P38 MAPK通路影响TGF-β接到的AIF2的磷酸化，但不抑制Smad2的磷酸化。SB202190损害TGF-β介导的激动蛋白骨架细胞形态和重组。过表达的显性负相MAPK酶3（MKK3）抑制TGF-β介导的P38 MAPK激活和促进EMT。显性负相P38α阻碍TGF-β诱导的EMT。抑制P38 MAPK可阻碍TGF-β诱导的恶性及非恶性的乳腺上皮细胞肿瘤迁移能力。TGF-βII型和Ⅰ型激酶受体阻断EMT和P38 MAPK的激活，而表达活性的ALK5-T204D导致EMT和MKK3/6和P38 MAPK的磷酸化。通过转染显性负相Rac1 N17在裸鼠细胞中，Rac1 N17抑制TGF-β诱导的P38 MAPK磷酸化和下游产物ATF2，而显性负相RhoA19以及活性RhoAQ63L都不能影响P38 MAPK磷酸化。显性负相Rac1 N17阻碍TGF-β诱导的P38 MAPK通路激活剂EMT。这些研究表明Rac1介导P38 MAPK通路的激活通过TGF-β来诱导肿瘤细胞发生EMT及迁移。
有研究发现，NMuMG乳腺上皮细胞接种在I型胶原蛋白时会增加细胞内E-钙粘蛋白的表达，且细胞发生纤维化及播散。而在细胞接种在I型胶原蛋白时，Rac1和c-jun氨基2-末端激酶（JNK）可激活。显性负相Rac1（RacN17）或抑制JNK信号通路可组织I型胶原蛋白诱导的细胞形态变化和N-钙粘蛋白的上调。此外，抑制磷酸肌醇-3激酶（PI3K）活性抑制Rac1和c-jun活化以及I型胶原蛋白变化。通过建立一个N-钙粘蛋白过表达和敲除N-钙粘蛋白的NMuMG细胞，表明是失表达的N-钙粘蛋白阻碍了I型胶原蛋白诱导的细胞形态变化。活力试验表明，过表达N-钙粘蛋白的细胞运动能力显著高于模拟转染细胞，而N-钙粘蛋白介导的动力是I型胶原蛋白诱导的。另外，在三维培养基中，在EMT事件发生中发现线条和分支的形成需要N-钙粘蛋白和PI3K-Rac1蛋白-JNK信号通路表达。综上可见，Rac1是可以通过PI3K-Rac1蛋白-JNK信号通络来上调N-钙粘蛋白，最后诱导细胞发生EMT[5]。
Rac1可通过许多基因、信号通路及细胞内环境等因素诱导EMT，而Rac1与EMT均有肿瘤的 侵袭转移有关。故研究Rac1、EMT和肿瘤相互之间的机制对了解肿瘤的发生发展及在预防及治疗肿瘤方面可提供重大贡献.
参考文献
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[4].Mimeault M,Batra SK.Interplay of distinct growth factors during epithelial mesenchymal transition of cancer progenitor cells and molecular targeting as novel cancer therapies.Ann Oncol2007;18: 1605-1619
[5].Shintani Y,Wheelock MJ, Johnson KR. Phosphoinositide-3 kinase-Rac1-c-Jun NH2-terminal kinase signaling mediates collagen I-induced cell scattering and up-regulation of N-cadherin expression in mouse mammary epithelial cells. Mol Biol Cell, 2006, 17(7): 2963-75.
论文作者:李娟, 廖爱军,苏琦
论文发表刊物:《医药前沿》2014年第2期供稿
论文发表时间:2014-4-15
标签：细胞论文; 蛋白论文; 诱导论文; 肿瘤论文; 抑制论文; 磷酸化论文; 发生论文; 《医药前沿》2014年第2期供稿论文;