摘要：MUCI是一种多功能蛋白，具有复杂的结构和功能，在肿瘤发生发展中发挥重要作用。充分了解这种分子可为开发新的MUCI为基础的生物标志物和治疗癌症策略提供依据。笔者从MUCI的结构、功能、亚型、蛋白分布及基因的表达调控等方面，分析了MUCI与肿瘤发生发展的关系，同时综述了MUCI在子宫内膜癌研究领域的进展。
关键词：黏液素1；子宫肿瘤；子宫内膜癌
中图分类号：R737. 33
文献标志码：A
文章编号：1008-2409 （2015） 03-0166-05
黏液素l（mucin 1，MUCl）是黏液素家族中的一员，是1类具有复杂糖基结构的多功能大分子糖蛋白，由跨膜域和相对短的胞内域固着于胞膜上，并与细胞骨架成分、细胞调节蛋白相连，参与细胞信号转导，使细胞对外界刺激产生增生、分化、凋亡或分泌特殊的细胞产物等反应。MUC1属于跨膜型（mem-brane-bound）黏蛋白，在多种上皮来源的恶性肿瘤中出现异常糖基化和过量表达，在疾病的发展中扮演着关键角色。笔者就MUC1与子宫内膜癌的研究进展予以综述。
1 MUCI概述
1.1 MUCI的结构特点与功能
MUCI基因最早是通过筛选乳腺癌等细胞系构建的cDNA表达库克隆得到的。人类的MUCI基因定位于lq21位点，编码1个单1多肽链。由于构象应力，翻译后肽链在位于海胆精子蛋白肠激酶和集聚蛋白（SEA）区域内的GSVVV基序上立即水解成两个肽片段，即1个较长的N端片段（MUCI-N）和1个较短的C端片段（MUCI-C）。MUCI-N和MUCI-C通过氢键在细胞外连接形成1个稳定的异二聚体复合物。
MUCI-N由富含普胺酸、苏氨酸、丝氨酸的区域（PTS）和海胆精子蛋白肠激酶的区域（SEA）组成。PTS区域也被称为可变数目的重复序列区域（VN-TR），是由高度多态性外显子编码20～21个氨基酸而成。在成对丝氨酸和苏氨酸之间分布着1个免疫显性区，包含着能被大多数鼠单克隆抗体识别的抗原决定簇。重复序列的数目随着等位基因的不同而变化，使得MUCI基因呈现高度多态性。与其高度多态性一致，VNTR区域的氨基酸序列在不同的癌细胞系是不一样的。在VNTR中，大约40%的丝氨酸和苏氨酸残基被大量O-糖基化，N-糖基化只出现了5个位点，且都在天冬酰胺酸残基，其中4个位于MUCI-N的简并序列（DS），1个位于MUCI-C的胞外域。基于串联重复序列的数量和糖基化的程度，MUCI可重达250～500 kDa，且总重量50%～90%由糖基化产生。MUCI糖基化模式的变化取决于糖基转移酶在组织上的特异性表达。O-糖基化作用与MUCI的生物学特性相关，N-糖基化作用则维持了蛋白质的折叠、排列、分泌以及在细胞顶端的极性表达。在正常细胞，MUCI大量糖基化，其肽核被糖基遮盖，能避免被周围的酶水解。另外糖基化作用还可以稳定细胞表面的黏蛋白，防止其被网格蛋白介导的吞噬作用吞噬。低糖基化影响MUCI的稳定性和亚细胞定位。与完全糖基化MUCI相比，低糖基化MUCI通过网格蛋白介导的内吞作用增加细胞内摄取，但不提高细胞内降解作用。推断低糖基化可以通过降低MUCI细胞表面上的水平和增加细胞内堆积增强其致癌信号通路。
MUCI-C很短小，由胞外域（ECD）的58个氨基酸、跨膜域（TMD）的28个氨基酸和胞内域（CT）的72个氨基酸构成。基于胞外域N-糖基化状况，MUCI-C分子量17～25 kD。在正常环境下，MUCI作为1个异二聚体复合物依附在质膜上。然而当受到炎性细胞因子干扰素（ IFN-g）和肿瘤坏死因子（TNF-a）的刺激时，这个复合体在肿瘤坏死因子转化酶（TACE）和基质金属蛋白酶等卸离酶的催化下发生分解。卸离酶在脱离MUCI-N和MUCl-C的同时，也催化MUCI-C胞外域的裂解，从而产生小片段的MUCI*和MUCI-CTF15。MUCI*胞外域含有45个氨基酸，分子量16 kDa，具有促进肿瘤生长的作用，具有转移蛋白生长因子受体的功能。MUCl-CTF15胞外域仅有27个氨基酸，分子量15 kDa，很快被r-分泌酶分解，所以在大多数正常细胞和肿瘤细胞中很难被发现。
1.2
MUCI的亚型
MUC1包含7个外显子（E），6个内含子（I）。E1～4编译MUCI-N，E 4～7编译MUCI-C。其中外显子l（exonl，El）编码信号肽，E2编码N末端的DS和VNTR，E3编码C末端的DS，E4，E5，E6和E7编码ECD、TMD和CT。由于选择性剪接，外显子跳读和内含子保留的原因，MUCI有多个亚型。最近1项研究表明在人类MUCI有78个亚型，常见的亚型是MUCI/A，MUCI/B，MUCI/C，MUCI/D，MUCI/X（or MUCI/Z）， MUCI/Y和MUCI/ZD。MUCI/A，MUCI/B，MUCI/C和MUCI/D亚型主要是II和E2之间的基因受到了选择性剪切，能编码“全长”的MUCI蛋白，不同之处在于形成了不同长度的VNTR。MUCI/X（or MUCI/Z），MUCI/Y和MUCI/ZD亚型产生在于选择性地剪切位于E2编码的VNTR受体。MUCI/Y亚型比MUCI/X亚型短54 bp，在乳腺和卵巢癌细胞中大量表达。MUCI/ZD亚型则缺少VNTR区域和简并序列，但是包含了1个唯一的C-端区域（43氨基酸），引起了读码框里的移位。目前，对各个被剪切的MUCI亚型的功能还缺乏清晰的了解。
1.3
MUCI蛋白的分布
正常情况下，MUCI主要表达于乳腺、食管、胃、十二指肠、胰腺、子宫、前列腺、肺等器官及组织中的上皮细胞，分布在细胞顶端或腺体腔缘面，少量表达于造血细胞，在皮肤鳞状上皮和间叶细胞不表达。MUC1寡聚糖链形成凝胶，在细胞表面产生润滑、保护作用并预防病原微生物入侵，同时还具有调节细胞间相互作用、介导细胞间信号转导并参与机体免疫调节等功能。
1.4
MUCI基因的表达调控
一般情况下，MUCI基因经转录、剪切、加帽、加尾、翻译、修饰后形成MUCI蛋白，并以相应的数量出现在相应的上皮细胞部位。当机体发生病理改变时，MUCI的mRNA和蛋白质水平的改变，糖基化、硫基化程度的降低以及蛋白质高级结构的改变都可影响它们的保护功能，从而导致疾病或肿瘤。表观遗传调控的研究显示CpG和H3-K9的异常甲基化和5’端的H3-K9乙酰化导致了癌细胞MUCI的过表达。也有学者指出TNF-a和IFN-丫等促炎细胞因子可以通过NF-kB p65和STATla的作用引起MUCI强表达。此外，在人类干细胞及胰腺癌、乳腺癌细胞中均发现了miRNA调节MUCI表达的证据。提示MUCI的过量表达是由于基因数量、翻译水平的增加及转录后调节的失常造成。
2 MUCI与恶性肿瘤
MUCI的异常改变与恶性肿瘤的发生发展密切相关。包括：①促进肿瘤细胞增殖。MUCI异常可调节结缔组织生长因子（CTGF）、血小板源性生长因子A（PDGF-A）和PDGF-B等生长因子的产生。这些生长因子可以激活MAPK和PI3K通路，促进肿瘤细胞的增殖与存活。PDGF-A的刺激使MUC1胞内域与缺氧诱导因子-la（HIF-Ia）相结合，转而驱动PDGF-A的表达，促进胰腺导管癌细胞的增殖与侵袭。②调节肿瘤的代谢。低氧代谢利于肿瘤细胞的存活与增殖，是癌症的标志。增殖癌细胞首选的代谢途径是HIF-1a调节的糖酵解途径。MUCI通过调节HIF-1a的表达、稳定性和活性来调节肿瘤细胞的代谢，促使癌细胞存活及生长。③促进肿瘤的血管生成。细胞增殖失调形成1个肿块，这个肿块超出了正常的脉管系统，形成1个低营养、低氧气的微环境。在低氧环境下，MUCI诱导促血管生成因子（比如CTGF、PDGF-B）和血管内皮细胞生长因子A（VEGF-A）的表达，在肿瘤内形成新的血管。④促进肿瘤的侵袭与转移。侵袭是肿瘤转移的必要条件。MUCI胞内段与β-catenin相连，转移到核内，抑制E-cadherin的表达，上调上皮间质细胞转化（EMT）诱导因子Snail，Slug，Vimentin和Twist的表达，使癌细胞黏附不稳定，细胞骨架重排，降低了癌细胞与基底膜之间的联系，促进了癌细胞的侵袭转移。MUCI在转录后水平上也能诱导EMT的发生。最近学者在胰腺癌细胞中的研究发现，MUCI通过调节miRNA-200c/141的转录，控制EMT相关基因表达，在转录后水平诱导EMT的发生，使肿瘤细胞获得侵袭转移能力。⑤促进肿瘤细胞抗凋亡。MUCI通过预防肿瘤细胞内在凋亡途径的活化帮助癌细胞逃避细胞死亡。有学者在非小细胞肺癌中的研究发现，STAT3的激活，促进MUC1的表达，过量表达的MUCI通过选择性地上调抗凋亡蛋白BCL-XL的表达，干扰细胞凋亡。
3 MUCI与子宫内膜癌
3.1 MUCI在子宫内膜癌中的分布
肿瘤发生发展过程中，由于基因表达调控的失常，MUCI的表达量及亚细胞定位均会发生改变。同大多数肿瘤一样在子宫内膜癌中MUCI蛋白分布也有所改变。Sivridis等应用免疫组化研究了42例正常周期子宫内膜，45例子宫内膜增生症，111例子宫内膜癌，发现子宫内膜癌中，MUCI出现细胞顶膜染色、胞质染色或者缺乏染色。与之相似，有学者发现：在增生性子宫内膜MUCI蛋白主要位于上皮细胞膜顶点，具有极性；在不典型增生内膜和子宫内膜样腺癌MUCI蛋白则主要定位于整个细胞膜表面和/或细胞质，分布失去极性，表达信号增强。
3.2 MUCI与子宫内膜癌的发生发展
研究发现：MUC1正常表达率在子宫内膜样癌的癌变进程中逐渐降低，表达信号增强（P=0.000）。MUCI蛋白正常表达在增生性子宫内膜组显著高于不典型增生组和子宫内膜样腺癌组，而在不典型增生组和子宫内膜样腺癌组，MUCI蛋白表达差异不显著，提示MUCI蛋白亚细胞定位改变和表达量增加的异常变化可能是内膜癌变进程中的一个早期分子事件。MUCl与子宫内膜癌病程进展的关系，文献报道不一。Sivridis等研究发现，子宫内膜癌中MUCI胞质表达者预后差，然而也有学者不同意此观点，认为MUCI蛋白异质表达与患者月经状态、肿瘤分期、肌层浸润、组织分级及淋巴结转移等临床病理参数无明显相关性，提示MUCI蛋白变化可能未参与子宫内膜样腺癌的演进。
3.3 子宫内膜癌中MUCI与其他细胞因子
MUCI在肿瘤细胞中过表达、丢失细胞极性同样导致细胞表面生长因子重新分布，这些生长因子通常受限表达于上皮细胞基底外侧表面。Yuan等研究MUCI在胰腺癌和乳腺癌中的表达时发现MUCI可促进E-cadherin/beta-catenin复合体形成，重建E-cadherin膜定位，从而影响癌细胞的转移。有学者应用免疫组化方法检测了子宫内膜样腺癌中MUCI和E-cadherin蛋白的表达，发现E-cadherin蛋白表达阳性的组织中MUCI蛋白正常表达率明显增高，二者正相关，提示MUCI和E-cadherin在子宫内膜样腺癌的发生发展中可能具有协同作用。
子宫内膜癌发生与无孕酮拮抗的高雌激素刺激有关。Wei等研究发现，在17-B雌二醇的调控下，ERa和MUCI的羧基亚单位存在相互作用。MUCI可以直接结合ERa的DNA结合区，并且稳定ERa的结构。用染色质免疫共沉淀方法进一步证实，MUCI能与ERa复合物在与雌激素反应的启动子处连接并刺激ERa介导的转录，有利于E2介导的乳腺癌细胞的生长和存活。Brayman等发现在人类子宫上皮细胞系HEC-IA中，PR的亚型PRB可刺激MUCI基因，上调MUCI在子宫上皮细胞的表达，而PRA亚型对MUCI基因表达影响很小，同时有抑制PRB的作用。有学者检测了MUCI、ERa和PR蛋白在子宫内膜样腺癌中的表达，发现MUCI蛋白表达与ERa、PR蛋白有部分相关性，但关系不密切（P>0.05）。提示在子宫内膜样腺癌的发生、发展中，MUCI与ER、PR可能没有相互协同或拮抗作用。
MUCI作为一种多功能蛋白，在肿瘤发生发展中发挥重要作用。MUCI的转录、翻译、表达受到多种基因和细胞因子的调控，有效的生物和分子证据帮助认识MUCI作为致癌分子在结构和功能上的复杂性。子宫内膜癌的发生和MUCI有一定关系，充分了解这种分子，可为开发新的MUCI为基础的生物标志物和治疗癌症策略提供依据。