趋化素样因子超家族成员5研究进展

袁也晴，萧云备，刘振华，张晓威，徐 涛，王晓峰

北京大学人民医院泌尿外科，北京 100044

趋化素样因子超家族 (CKLF-like MARVEL transmembrane domain containing member，CMTM，or chemokine-like factor super family，CKLFSF)是我国在国际上首次报道的新基因家族，由9个基因:趋化素样因子 (chemokine-like factor，CKLF)和 CMTM 1～8组成。CMTM超家族成员具有四次跨膜结构，含有MARVEL结构域，具有窖蛋白1结合基序和笼形蛋白复合体结合基序等结构。2005年，国际人类基因命名委员会建议将CKLFSF命名为CMTM。CMTM超家族是一个有重要生物学功能的新基因家族，不仅具有广谱的趋化活性，在造血、免疫、心血管、生殖等系统也可发挥重要作用［1-4］，此外，还参与肿瘤的发生、发展和转移［5-6］。本文总结了CMTM家族成员、肿瘤抑制性基因CMTM5的结构功能特点及进展。

CMTM5的发现

细胞因子是由各种免疫细胞和其他系统细胞合成和分泌的小分子多肽类因子，在免疫和炎症反应中发挥重要作用，包括白细胞介素、肿瘤坏死因子、生长因子和趋化因子等。克隆研究新的细胞因子具有重要意义。韩文玲等［7-8］采用抑制性减数杂交技术研究IL-10抑制的人髓系白血病细胞系U937细胞表达基因时，首次成功克隆到一个新的细胞因子—趋化素样因子1(chemokine-like factor1，CKLF1)，并根据其存在的3种变异体，分别命名为CKLF2、CKLF3、CKLF4。在CKLF2的cDNA和蛋白序列基础上，通过BLAST搜索和EST集合的生物信息学方法及RT-PCR技术，成功克隆并验证了CMTM 1～8，CMTM5即是这个新基因超家族成员之一。

CMTM5的基本结构及功能特点

CMTM1～4和CKLF在16号染色体上形成1个基因簇，CMTM6～8在3号染色体上成基因簇形式存在。CMTM5是CMTM家族中唯一不与其他基因成簇分布的成员，该基因定位于14q11.2，位于白细胞介素25(interleukin 25，IL25)编码基因的下游，与IL25紧密连锁，推断这两个基因在功能上具有一定相关性。CMTM5存在至少6种不同的mRNA剪接体，包括CMTM5-v1～v6，其中CMTM5-v1是最为保守的一种形式［9］。经clustalw分析，CMTM5-v1在人与小鼠间的同源性高达74%，在蛋白结构上的胞外区同源性更高。研究证实，在包括人类，大鼠及小鼠的哺乳动物组织中，CMTM5-v1广泛表达于正常组织中，主要表达于大脑、前列腺及小肠，并存在分泌形式［10］。

CMTM家族基因的编码产物结构介于经典的趋化因子和四次跨膜蛋白超家族 (transmembrane 4 super family，TM4SF)间，其中，CKLF、CMTM1与CMTM2的表达产物接近于趋化因子的结构和功能特点，CMTM5的编码产物结构则更接近于 TM4SF［9］。研究显示，TM4SF包括Tetranspanin和MARVEL结构域蛋白等，前者参与了骨肉瘤的发生、发展［11］;后者包括了髓鞘和淋巴细胞蛋白 (myelin and lymphocyte protein，MAL)、CMTM、physins、occludin 等多个家族。其中，MAL与胃癌、结直肠癌、宫颈鳞癌的发生有关，occludin与肝细胞肝癌的关系密切［12-14］。TM4SF分子可与 β1整合素形成复合物，调控整合素依赖的细胞移动和黏附;此外，对表皮生长因子受体 (epidermal growth factor receptor，EGFR)也具有调控作用。TM4SF与细胞增殖、分化、迁移等多种生物学行为有关，并参与肿瘤的发生、发展，可能成为肿瘤治疗的新靶点［15-17］。CMTM5的编码产物具有潜在的四次跨膜结构，这在结构上为其可能是新的肿瘤抑制性基因提供了依据。

CMTM5与肿瘤的关系

已有多项研究报道，染色体14q11.2区域的1个或多个基因异常，导致各种恶性肿瘤的发生。在鼻咽癌中，14q11.2的杂合性缺失可能在其发生发展中起了重要作用，选择性敲除这个区域可以加速肿瘤细胞的生长［18-19］。在其他肿瘤，如白血病［20］、恶性胶质瘤［21］、脑膜瘤［22］等，也表现出14q11.2区域类似的异常。一项对多种不同来源的肿瘤细胞系，包括宫颈癌、乳腺癌、鼻咽癌、肺癌、肝细胞癌、食管癌、胃癌、大肠癌和前列腺癌的研究发现，CMTM5低表达甚至缺失;在上述大多数细胞系中均能检测到CMTM5启动子的甲基化，不过通过药物处理或者敲除甲基化转移酶基因后可以逆转;过表达CMTM5对肿瘤细胞系的集落形成具有抑制作用［23］。位于14q11.2区域的CMTM5在多种肿瘤中的频繁失活，说明其也是潜在的肿瘤抑制基因。

CMTM5与前列腺癌 在前列腺，CMTM5主要定位于腺腔面的腺细胞，并且存在分泌形式［10］。但在多个前列腺癌细胞系中，CMTM5表达下调，而恢复CMTM5表达后，可以抑制肿瘤的增殖、迁移，并降低肿瘤细胞对细胞外基质的黏附能力［23］。对前列腺组织芯片的免疫组织化学染色结果发现，与正常前列腺和良性增生的前列腺相比，前列腺癌组织中CMTM5水平显著下降，且其表达量与肿瘤的恶性程度呈负相关［24］。在包括前列腺癌在内的多种肿瘤中均过度活化的原癌基因—人类表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor 2，HER2)，其蛋白表达可能在转录、翻译及翻译后水平上进行了调节［25］。前列腺癌细胞在过表达 CMTM5或 HER2后，HER2组细胞增殖能力明显增加，而CMTM5组细胞增殖能力显著降低;前列腺癌细胞系PC-3转染CMTM5可以降低HER2蛋白水平进而减少细胞周期调控蛋白CyclinD1的水平，抑制细胞分裂［24］。前列腺癌中降低的CMTM5很可能是新的HER2抑制分子，并可能成为新的治疗靶点。

CMTM5与女性生殖系统肿瘤 Shao等［26］研究发现，CMTM5能抑制宫颈肿瘤细胞活动，并通过诱导凋亡抑制细胞生长发育。过表达CMTM5的肿瘤细胞可导致线粒体膜电位断裂，释放细胞色素，激活蛋白酶依赖途径，促进半胱氨酸蛋白酶激活，对靶蛋白进行水解，最终导致细胞凋亡。Li等［27］分析了卵巢癌与CMTM5的关系，结果显示所有正常卵巢与91.7%囊腺瘤组织中表达CMTM5，而在30%卵巢癌组织中存在CMTM5表达缺失;在多个卵巢癌细胞系及卵巢癌组织中，CMTM5蛋白及mRNA水平均显著下调;尽管CMTM5和患者年龄、临床分期、病理类型及有无转移之间无统计学意义，但CMTM5表达减少与低分化卵巢癌及高术前CA125水平密切相关。

CMTM5与血液系统肿瘤 有研究认为，CMTM5可能参与了粒细胞性白血病的发生［28］。CMTM5在白血病来源的细胞系和白血病患者的骨髓细胞中表达下调或缺失，过表达CMTM5可以显著抑制白血病细胞的增殖;CMTM5与3种白血病特异性融合基因AML1-ETO、PML-RARα、BCR/ABL1呈负相关;而经过治疗的患者其骨髓细胞中CMTM5表达上调。此外，CMTM5可能在多发性骨髓瘤 (multiple myeloma，MM)发病机制中发挥一定作用［29］。MM患者骨髓细胞中CMTM5的表达量显著低于正常人骨髓细胞，且与国际系统分期及骨髓浆细胞数呈负相关;MM细胞系中CMTM5表达量也低于正常骨髓细胞;与白血病类似的是，经过有效治疗后的患者CMTM5表达量与治疗前及复发时相比显著升高。

CMTM5与消化系统肿瘤 在表达乙型肝炎病毒相关基因 (HBx、HBc、HBs)的肝癌来源细胞系中，CMTM5表达也明显缺失，使用组蛋白去乙酰化抑制剂处理细胞导致细胞凋亡后，发现CMTM5表达上调，并一直持续48 h，这表明CMTM5在肝癌来源细胞系中表达下调，组蛋白去乙酰化可能起了重要作用［30］。对多种胰腺癌来源细胞系及胰腺癌组织的研究结果表明，CMTM5因启动子甲基化，在胰腺癌来源细胞系细胞中表达沉默;相对于正常组织，CMTM5在胰腺癌组织中表达也明显下降;恢复CMTM5表达可诱导胰腺癌细胞凋亡;在CMTM5作用下，肿瘤坏死因子 α (tumor necrosis factor-α，TNF-α)诱导细胞凋亡作用较 TNF-α单独作用时更明显，这说明CMTM5与TNF-α具有协同促凋亡效应［31］。

综上，趋化素样因子超家族CMTM成员CMTM5具有潜在的四次跨膜蛋白，其基因定位于14q11.2，该位点存在多个肿瘤抑制基因。CMTM5基因广泛表达于大多数正常组织细胞中，但在肿瘤组织和细胞中，因其启动子甲基化，表达量明显下降;恢复其表达又能抑制肿瘤细胞增殖、迁移和黏附，机制可能为其参与多个与癌症发生发展密切相关的信号通路，且通过蛋白酶依赖途径诱导细胞凋亡;经过治疗后的肿瘤患者CMTM5表达上调。已有的这些研究均表明，CMTM5为一个新的肿瘤抑制性基因，将很可能为肿瘤的基因治疗提供新的靶标。然而CMTM5是否在更多肿瘤中也具有抑制作用，以及其抗肿瘤活性的具体机制尚不明确。因此，进一步研究CMTM5在肿瘤发生发展中的作用意义重大，对推动CMTM家族及四次跨膜蛋白分子研究也有重要意义。

［1］韩文玲，芮珉，张颖妹，等.趋化素样因子 (CKLF1)对骨髓细胞增殖活性的研究 ［J］.中国医学科学院学报，2001，23(2):119-122.

［2］龚艳君，洪涛，蒋捷，等.大鼠趋化素样因子2 mRNA在心肌梗死大鼠心脏中的表达［J］.北京大学学报:医学版，2003，35(4):438-440.

［3］沈晨阳，张小明，何培英.趋化素样因子1对大鼠血管平滑肌细胞增殖活性的影响 ［J］.中华实验外科杂志，2006，23(4):540-541.

［4］Liu G，Xin ZC，Chen L，et al.Expression and localization of CKLFSF2 in human spermatogenesis［J］.Asian J Androl，2007，9(2):189-198.

［5］黄玉敏，杜英.新型人趋化素样因子超家族成员8对肿瘤细胞增殖和EGFR表达的影响［J］.细胞与分子免疫学杂志，2006，22(4):466-468.

［6］查鹏，姜冠潮，王俊.食管、贲门癌组织中CMTM4、8的表达及意义 ［J］.山东医药，2009，49(6):21-22.

［7］Han W，Lou Y，Tang J，et al.Molecular cloning and characterization of chemokine-like factor 1(CKLF1)，a novel human cytokine with unique structure and potential chemotactic activity ［J］.Biochem J，2001，357(Pt 1):127-135.

［8］韩文玲，李莹.利用抑制性减数杂交技术 (SSH)研究IL-10抑制表达的新基因 ［J］.中华微生物学和免疫学杂志，2000，20(2):128-131.

［9］Han W，Ding P，Xu M，et al.Identification of eight genes encoding chemokine-like factor superfamily members 1-8(CKLFSF1-8)by in silico cloning and experimental validation ［J］.Genomics，2003，81(6):609-617.

［10］Li H，Guo X，Shao L，et al.CMTM5-v1，a four-transmembrane protein，presents a secreted form released via a vesicle-mediated secretory pathway［J］.BMB Rep，2010，43(3):182-187.

［11］Drucker L，Tohami T，Tartakover-Matalon S，et al.Promoter hypermethylation of tetraspanin members contributes to their silencing in myeloma cell lines ［J］.Carcinogenesis，2006，27(2):197-204.

［12］Horne HN，Lee PS，Murphy SK，et al.Inactivation of the MAL gene in breast cancer is a common event that predicts benefit from adjuvant chemotherapy ［J］.Mol Cancer Res，2009，7(2):199-209.

［13］Buffart TE，Overmeer RM，Steenbergen RD，et al.MAL promoter hypermethylation as a novel prognostic marker in gastric cancer［J］.Br J Cancer，2008，99(11):1802-1807.

［14］Lind GE，Ahlquist T，Kolberg M，et al.Hypermethylated MAL gene-a silent marker of early colon tumorigenesis ［J］.J Transl Med，2008，6(13):1-11.

［15］Hatta M，Nagai H，Okino K，et al.Down-regulation of members of glycolipid-enriched membrane raft gene family，MAL and BENE，in cervical squamous cell cancers［J］.J Obstet Gynaecol Res，2004，30(1):53-58.

［16］Mimori K，Shiraishi T，Mashino K，et al.MAL gene expression in esophageal cancer suppresses motility，invasion and tumorigenicity and enhances apoptosis through the Fas pathway ［J］.Oncogene，2003，22(22):3463-3471.

［17］Hemler ME.Tetraspanin proteins mediate cellular penetration，invasion，and fusion events and define a novel type of membrane microdomain ［J］.Annu Rev Cell Dev Biol，2003，19(2):397-422.

［18］Mutirangura A，Pornthanakasem W，Sriuranpong V，et al.Loss of heterozygosity on chromosome 14 in nasopharyngeal carcinoma ［J］.Int J Cancer，1998，78(2):153-156.

［19］Cheng Y，Ko JM，Lung HL，et al.Monochromosome transfer provides functional evidence for growth-suppressive genes on chromosome 14 in nasopharyngeal carcinoma［J］.Genes Chromosomes Cancer，2003，37(4):359-368.

［20］Koike M，Chumakov AM，Takeuchi S，et al.C/EBP-epsilon:chromosomal mapping and mutational analysis of the gene in leukemia and preleukemia ［J］.Leuk Res，1997，21(9):833-839.

［21］Tepel M，Roerig P，Wolter M，et al.Frequent promoter hypermethylation and transcriptional downregulation of the NDRG2 gene at 14q11.2 in primary glioblastoma ［J］.Int J Cancer，2008，123(9):2080-2086.

［22］Lusis EA，Watson MA，Chicoine MR，et al.Integrative genomic analysis identifies NDRG2 as a candidate tumor suppressor gene frequently inactivated in clinically aggressive meningioma ［J］.Cancer Res，2005，65(16):7121-7126.

［23］Shao L，Cui Y，Li H，et al.CMTM5 exhibits tumor suppressor activities and is frequently silenced by methylation in carcinoma cell lines ［J］.Clin Cancer Res，2007，13(19):5756-5762.

［24］徐涛，李晶，萧云备，等.CMTM5通过下调HER2抑制前列腺癌的肿瘤行为 ［J］.北京大学学报:医学版，2010，42(4):386-390.

［25］Minner S，Jessen B，Schlomm T，et al.Low level Her2 overexpression is associated with rapid tumor cell proliferation and poor prognosis in prostate cancer［J］.Clin Cancer Res，2010，16(5):1553-1560.

［26］Shao L，Guo X，Plate M，et al.CMTM5-v1 induces apoptosis in cervical carcinoma cells［J］.Biochem Biophys Res Commun，2009，379(4):866-871.

［27］Li P，Liu K，Li L，et al.Reduced CMTM5 expression correlates with carcinogenesis in human epithelial ovarian cancer ［J］.Int J Gynecol Cancer，2011，21(7):1248-1255.

［28］Niu J，Li H，Zhang Y，et al.Aberrant expression of CKLF-like MARVEL transmembrane member 5(CMTM5)by promoter methylation in myeloid leukemia ［J］.Leuk Res，2011，35(6):771-776.

［29］牛继红，鲍立，张瑶，等.多发性骨髓瘤病人骨髓细胞中Cmtm5基因异常低表达［J］.中国实验血液学杂志，2010，18(2):363-367.

［30］Ma BB，Sung F，Tao Q，et al.The preclinical activity of the histone deacetylase inhibitor PXD101(belinostat)in hepatocellular carcinoma cell lines ［J］.Invest New Drugs，2010，28(2):107-114.

［31］Guo X，Li T，Wang Y，et al.CMTM5 induces apoptosis of pancreatic cancer cells and has synergistic effects with TNF-alpha ［J］.Biochem Biophys Res Commun，2009，387(1):139-142.