肝细胞生长因子HGF及其受体c

1、肝细胞生长因子HGF及其受体c         07-11-24 17:07:00     作者：刘瑞娟    编辑：studa20【关键词】  肝细胞；生长因子；c关键词 肝细胞；生长因子；cMet；小细胞肺癌1HGF及其受体cmet的结构HGF主要由间质细胞产生，是异二聚体结构，前体由728个氨基酸残基组成单链，经蛋白水解酶水解作用产生活性形式。成熟的HGF分子由分子量为96KD的链和分子量为34KD的链组成。链中有4个K

2、ringle结构域，其N端有一个发夹样结构,该结构与前两个Kringle区结构为HGF发挥生物学作用所必需；链中有丝氨酸蛋白酶催化结构和类似结构。两者之间以一个二硫键相连。HGF基因定位于7q21?1,DNA长度约70KD，包含18个外显子及17个内含子。HGF主要通过细胞膜上的特异性受体cMet发挥其生物学作用。cMet在1991年被识别，是原癌基因cMet编码的蛋白，是一类具有自主磷酸化活性的跨膜受体。cMet蛋白是由50KD的亚基和145KD的亚基组成的异二聚体。cMet受体包括三个功能不同的结构域即胞外区(由链和链的N端部分组成)，跨膜区和胞内区(由链组成)。亚基和亚基的胞外区作为配体

3、识别部位识别并结合HGF，而胞内区具有酪氨酸激酶活性。HGF与cMet结合后激活受体发生自身磷酸化，进而导致多种底物蛋白磷酸化。HGF是由间质细胞分泌，但cMet受体却主要在上皮细胞表达，故认为HGF是上皮间质相互作用的介质。天然的HGF以无活性的前体形式(proHGF)被分泌，在细胞外被特异性丝氨酸蛋白酶水解为双链或在组织损伤的过程中被激活而具有生物活性。多种蛋白酶被报道可激活HGF，包括尿激酶、组织型纤溶酶原激活物(UPA、tPA)、激肽释放酶、凝血因子a、a、HGF激活物(HGFA)。研究表明HGFA是HGF激活的关键酶1。2HGF/cMet系统的生理功能及作用机制HGF是一种多功能的生

4、物因子，它能够刺激多种上皮、内皮和间质细胞的生长，血管生成、免疫调节活性，促进细胞增殖、移动和侵袭。HGF通过自分泌(如颈上神经节的交感神经元)、旁分泌(如HGF促雪旺氏细胞的分裂作用)以及经典的轴突逆向运输(如舌肌生成HGF，并沿轴突逆向运输至运动神经元)方式，与特异的cMet受体结合而起作用。二者结合后能激活多种细胞内信号旁路包括MAPK、磷脂酰肌醇3激酶(P13K)和Stat32，3等。Mishimura等研究证实HGF与cMet作用后可使尿激酶类纤溶酶原激活剂及其受体表达上调。它可直接作用于内皮细胞，使其增生和迁移，另外还可通过上调VEGF和下调TSP1启动血管生成。HGF/SF在体外

5、介导VEGF的表达，另有实验表明HGF可不依赖VEGF诱导血管生成，可能与AKT及ERKs的直接激活有关4。Sengupta5等研究表明COX2在HGF介导的血管生成中是一下调信号，与分裂原激活的蛋白激酶有关。Koike H6发现前列环素合成酶与HGF基因共同转导比单基因转导更能促进血管生成并显著改善神经疾病。肝素和硫酸软骨素与HGF有高度亲和性，可引起HGF构象改变。Matsumori等7发现肝素能迅速诱导HGF释放到循环中，HGF是肝素介导的血管生成的主要因子。另外，血栓形成致巨细胞激活也可使HGF释放入循环。Dings等8发现cMet在蛋白和mRNA水平上都由细胞密度调节，cMet表达上

6、调的内皮细胞更易与HGF反应，抗cMet细胞外区抗体在体外可阻止血管生成。由于cMet在不同细胞、不同分化阶段作用的底物不同，使其在特定的条件下表现出多种功能:促进肝细胞、内皮细胞和黑色素细胞的分裂;引起上皮细胞的分散，在胚胎发育过程中控制细胞的移动;诱导细胞形态变化9。3HGF/cMet在肿瘤发生和发展中的作用大量的临床和实验研究表明原癌基因cMet 和HGF 在肿瘤的发生发展中具有重要作用10。肿瘤细胞cMet的表达与正常细胞有着明显的区别。在正常细胞中,原癌基因cMet mRNA呈低表达或不表达,虽然在组织器官切除或损伤后,cMet的表达有暂时性的增加,但表达水平很快回复正常状态。表明正

7、常细胞有能力通过减少cMet的表达控制其对HGF的反应。而在许多人的肿瘤细胞中,cMet则呈持续过度表达,并呈现高水平的自体磷酸化。通常cMet的过度表达是由于基因的扩增所致。CMet的过度表达可见于人的胃癌、肝癌、结肠癌、胰腺癌、肺癌、甲状腺癌和脑胶质瘤等,在直结肠癌、肝癌、甲状腺癌和脑胶质瘤中,cMet的表达与肿瘤的发生发展密切相关。Ivan等11和Webb等12用激活的ras和ret基因共转染肿瘤细胞,可以导致cMet的过度表达,促进HGF依赖的肿瘤细胞的侵袭。有研究发现,在GF的诱导下,cMetcDNA可使那些最初对HGF及其受体转染呈阴性的细胞出现活动能力并易于向基底膜侵袭。Rong

8、19证明转染cMet基因能增加癌细胞的肿瘤基因性,使cMet高表达水平的肿瘤细胞对HGF更敏感和更具侵袭性。Schmidt等13研究发现在遗传性乳头状肾癌(HPRC)家族成员中存在大量cMet基因的突变。而且,在HPRC患者中常有cMet基因的重排激活。同样,在散发性乳头状肾癌和小儿肝细胞癌患者中也存在cMet的突变。Jeffers等14应用从HPRC患者中发现的突变型cMet 基因转染NIH3T3细胞,结果表明,这种cMet基因在体外可促进NIH3T3细胞的转化,在体内可促进其肿瘤的形成。提示cMet的突变与HPRC肿瘤的发生密切相关。在肿瘤中,除cMet 的过度表达之外,也有HGF的过度表

9、达。研究证实肿瘤细胞可以通过释放白介素1、成纤维细胞生长因子和血小板源生长因子等细胞因子,刺激邻近的成纤维细胞分泌HGF。有些肿瘤细胞还可通过自分泌途径,同时表达cMet和HGF。许多肿瘤可见HGF的过度表达,包括胰腺癌、非小细胞肺癌、脑胶质瘤、黑色素瘤、内皮细胞癌、平滑肌肉瘤和多发性骨髓瘤等。Taniguchi等15和Toi等16的研究结果显示乳腺癌患者组织和血液中HGF的表达水平显著高于非乳腺癌患者,且以具有淋巴结或肝转移者表达水平为最高。Nagy等17研究还发现乳腺癌组织HGF的表达明显高于正常组织,且HGF和cMet的表达水平与肿瘤的复发有关。在乳腺癌和非小细胞肺癌患者中,HGF的表达

10、可作为患者预后和监测疾病复发的独立指标。有研究表明HGF可通过调节肿瘤间质成分,间接或直接地促进肿瘤的生长。因为肿瘤的生长和转移依赖于血管的形成,而HGF在体内又可通过促使上皮细胞的增生和运动来刺激新生血管的发生。因此,在行肝、肾切除等促使HGF产生的环境下,cMet表达阳性的癌细胞将更具侵袭性和易向远处转移。体外研究结果显示,HGF可诱导肿瘤细胞的侵袭,这一发现在乳腺癌、结肠癌、鳞状细胞癌和黑色素瘤等细胞系的研究中均得到了进一步证实。其机制可能与HGF/cMet系统有关。首先,HGF可通过诱导细胞骨架的重排和粘附分子的激活,促进肿瘤细胞的侵袭和转移。Matsumoto等18研究显示HGF可诱导与局部粘附有关分子的酪氨酸磷酸化,从而促进细胞的扩散和迁移,另外,HGF还可诱导整合素的激活,刺激细胞的粘附和迁移。其次,侵袭细胞cMet的激活可促进细胞外基质的降解,上调与细胞外基质蛋白水解有关分子如uPA及其受体的表达。体内动物模型研究已证实HGF/cMet系统与肿瘤的发生有关。Rosen等19报道用HGF刺激转染cMet基因的NIH3T3细胞,可增加这些细胞在裸鼠体内形成肿瘤和转移的能力。其结果在人的平滑肌肉瘤SKLMS1细胞和鼠的乳腺癌细胞的研究中也得到了证实20。在平滑肌肉瘤模型中,上调uPA及其受体的表达,可增加HGF/cMet系统的信号传递,促进肿瘤细胞的