李华英，黄守国

(中南大学湘雅医学院附属海口医院妇产科，海南海口570208)

Gal3ST-2基因表达与恶性肿瘤细胞转移关系的研究进展

李华英，黄守国

(中南大学湘雅医学院附属海口医院妇产科，海南海口570208)

恶性肿瘤转移是一个多步骤、多因素综合参与的极其复杂的过程，而恶性肿瘤细胞转移也是恶性肿瘤致死性的主要原因。研究表明，恶性肿瘤细胞的转移与转移基因的分布及表达密切相关。半乳糖：3-O-磺酰基转移酶-2(Gal3ST-2)是1989年发现的磺酰基转移基因，其特定的结构与广泛的组织分布以及明显的促恶性肿瘤转移作用尤为引人注目。

磺酰基转移酶；肿瘤；恶性；转移；基因；表达

随着长期以来对恶性肿瘤细胞转移机制的深入研究发现，恶性肿瘤的转移是转移基因与抑制转移基因参与调节的复杂过程，通过肿瘤转移相关基因表达的改变，以及一系列相关因子的参与，对肿瘤转移整个过程进行调控。转移基因是指直接促进转移发生的关键基因，其存在或表达增强会引起侵袭转移的发生。半乳糖：3-O-磺酰基转移酶-2(Gal3ST-2)基因是近年来研究较热的肿瘤转移基因，是半乳糖：3-O-磺酰基转移酶基因家族(Gal3STs)中的一员，此基因家族已克隆出有四个成员，分别为脑苷脂磺酰基转移酶基因Gal3ST-1(CST)、Gal3ST-2(GP3ST)、Gal3ST-3、Gal3ST-4，它们在人体的分布具有组织特异性。Gal3ST-2(GP3ST)分布广泛，在心脏、胃、结肠、肝脏和脾脏中表达相对较高[1]。Gal3ST-3主要表达在甲状腺、肾脏和脑中[2]；Gal3ST-4主要表达在胎盘、胸腺、睾丸、卵巢、脊髓、气管、肾上腺中[3]。在国内外近年来的研究发现Gal3ST-2在多种肿瘤组织中表达具有差异性，以及催化所形成的磺酰化糖链与肿瘤转移潜能密切相关[4-7]。

1 Gal3 ST-2 的结构与功能

半乳糖：3-O-磺酰基转移酶-2(Gal：3-O-Sulfotransferase-2，Gal3ST-2或GP3ST)是一个磺酰基转移酶，于1989年首先在甲状腺微粒体中发现[8]。Gal3ST-2于2001年成功克隆，该基因位于人类染色体的2q37.3位点，编码由398个氨基酸残基组成的Ⅱ型跨膜蛋白[1]。磺酰化转移酶的主要作用是使糖复合物磺酰化，其中磺基可附着在半乳糖(Gal)的3号和6号位置，n-乙酰葡糖胺(GalNAc)的3号和6号位置，以及GlcNAc的4号位置[9]。Gal3ST-2基因是3-O-磺酰基转移酶基因家族中的一员，家族中各个基因的氨基酸序列的一致性为30%～40%[10]。

磺酰化的多糖参与多个生物过程，其中包括细胞附着和肿瘤的转移[10]。Gal3ST-2通常使用3'-磷酸腺苷-5'-磷酰硫酸(PAPS)作为供体，将PAPS上的磺酰基转移到多种糖聚合物的半乳糖残基的C-3位置[11]。包含3'-磺基-β-半乳糖连接的糖链结构存在于糖蛋白中的N-聚糖和O-聚糖，在对Gal3ST-2酶在不同物种之间的研究发现，Gal3ST-2在不同物种之间底物的特异性具有差异，其中以人类的Gal3ST-2的作用范围最广，可以分别作用于Galβ 1-3GlcNAc-R(typeⅠ)、Gal β 1-4GlcNAc-R(typeⅡ)和Galβ 1→3GalNAc(Core I)结构[12]。另外，值得注意的是，除了β半乳糖残基，Gal3ST-2还能作用于Gal-alpha-o-pNP,其中Galβ 1→3GlcNAcβ 1→3Galβ 1→4Glc(LNT)只能被Gal3ST-2催化[11]。

2 al3 ST-2 与肿瘤细胞转移的关系

肿瘤细胞的转移分为多个阶段[13-14]，目前的研究表明，Gal3ST-2至少参与其中两个重要的阶段，即肿瘤细胞从实体瘤的脱离以及在目标组织的种植。

2.1 Gal3ST-2参与肿瘤细胞从实体瘤的脱离单个肿瘤细胞脱离与实体瘤的黏连，从实体瘤中分离出来，标志着肿瘤转移的开始[13]。细胞间的黏附主要由E-钙黏蛋白/连环蛋白混合物构成[15]，细胞黏附分子是细胞表面的一类蛋白，主要分为三类：免疫球蛋白超家族(Ig)、整合素以及选凝蛋白，细胞间的黏附主要由E-钙黏蛋白负责，E-钙黏蛋白是由700～750个氨基酸残基组成的横跨膜糖蛋白，主要负责细胞间亲同种抗原的细胞间黏附[13]。E-钙连蛋白的减少能够促进肿瘤细胞的分化和转移，被认为是导致膀胱癌、胰腺癌以及胃癌细胞转移及病灶恶性进展的重要因素[16-18]。整合素连接激酶(ILK)是一种胞内蛋白，能够通过调节E-钙黏蛋白的激活子的活性调节E-钙黏蛋白的表达[19]。研究表明，Gal3ST-2的表达被干扰后，ILK的表达也下降，但是E-钙黏蛋白的表达却升高了。另外，整合素蛋白亚基alpha-v的表达能够促进肿瘤细胞在裸鼠中的种植转移，随后也有相关文献报道[20]，alpha-v的在高转移潜能的肿瘤细胞中表达更明显，通过RNAi/ Gal3ST-2质粒转染肝癌细胞株SMMC7721，发现整合素蛋白亚基alpha-v的表达受到了抑制，这表明Gal3ST-2可以通过调节E-钙黏蛋白和整合素蛋白亚基alpha-v的表达促进肿瘤细胞从实体瘤的脱离及向远处的转移。

2.2 Gal3ST-2参与肿瘤细胞在目标组织中的种植肿瘤细胞转移到目标组织，并与目标组织的内皮细胞黏附，这标志着肿瘤实现了到目标组织的远处转移[13]。众多研究表明，在血液中传播的肿瘤细胞与血小板，白细胞相互作用形成的微栓能够促进肿瘤细胞在血管壁的黏附[11]。参与肿瘤细胞与血管壁相互作用的选凝蛋白(Selectin)是哺乳类血管中一类细胞粘附分子，包含E-选凝蛋白、P-选凝蛋白和L-选凝蛋白，能够介导补充血液中白细胞的凝集素[21]。实验证明，E-选凝蛋白配体表达的肿瘤细胞株表现出了高转移的能力[22]。而P-选凝蛋白和L-选凝蛋白也能够通过协同的方式促进肿瘤转移[11]。选凝蛋白具有识别含有唾液酸化Lewisx/a的糖蛋白的白细胞或血小板细胞的能力[4]，因此若肿瘤细胞表面包含唾液酸化的Lewisx/a也将被识别，这为肿瘤细胞在远处转移种植提供了可能。Gal3ST-2催化后的产物能够能够进一步被岩藻基转移酶催化，合成3'-磺酰基-Lewis抗原。有学者于2001发现Gal3ST-2与岩藻糖基转移酶Ⅲ共同合成3'-磺酰基-Lex抗原，而Gal3ST-2与岩藻糖基转移酶Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ和Ⅺ参与了3-磺酰基-Lea的合成[9，23]。与唾液酸基-LeX和唾液酸基-Lea比较，磺酰基-LeX和磺酰基-Lea能够与E-选凝蛋白和L-选凝蛋白更好地结合[6，24-26]，这与肿瘤细胞的转移潜能密切相关。

3 Gal3 ST-2 在不同肿瘤中的表达

Gal3ST-2在人体组织中分布十分广泛，其中在心脏、胃、结肠、肺以及脾组织中均有较高表达水平[1]。用反转录RT-PCR的方法对直肠腺癌和正常直肠黏膜中的Gal3ST-2基因的转录水平进行量化，发现Gal3ST-2在非黏膜腺癌中的转录水平明显低于在正常黏膜组织的转录水平[11，27]。在肺癌、喉癌及肝癌中Gal3ST-2在转移性的肿瘤组织中表达比在非转移性的肿瘤组织中的表达更为强烈[28]。为了评估DNA甲基化对早期胃癌组织亚型的意义，在38例早期胃癌(18例肠性，12例混合型，8例弥散性)进行焦磷酸测序实验后发现，Gal3ST-2与混合型早期胃癌相关(P=0.015 8)[29]。

乳房的上皮乳腺细胞能够产生Gal3ST-2酶[5]。在前体脂肪细胞株3T3-L1的实验显示，Gal3ST-2能够通过抑制脂肪细胞转录时的调控因子，如C/EBPβ和FABP4等基因的表达，以此干扰前体脂肪细胞3T3-L1的分化，因此Gal3ST-2被认为可能干扰前体脂肪细胞的正常分化[5]。前体脂肪细胞能够分化为脂肪细胞，而脂肪细胞的去分化被认为是肿瘤产生的一个重要因素[30]。以往的实验证实了成脂特定基的转录因子(C/EBPs和PPARr)具有调控甘油三酯在细胞中含量的功能[31]，且C/EBPB和PPAR的表达受到TgIF(甘油三酯抑制因子)的抑制。有文献报道用MALDI-tof证实了Gal3ST-2的表达与TgIF呈正相关，且在NMMMG培养基中检测到了小鼠前脂肪细胞(3T3-1L)中的甘油三酯的含量减少了70%。Gal3ST-2通过减少乳腺前脂肪细胞中甘油三酯的积累，干扰乳腺成脂细胞的分化过程。此外，Gal3ST-2在转移性乳腺乳腺癌上皮细胞系中比在非转移性乳腺癌上皮细胞系中表达更为强烈[7]。

总之，肿瘤是全球疾病致死的重要元凶之一。据世界卫生组织统计：恶性肿瘤早期发现和早期治疗，可降低大约三分之一的肿瘤负担。随着分子生物学的不断发展，肿瘤的发生发展的分子学机制也逐步被阐明，为肿瘤的早期实验室诊断提供了重要的基础。肿瘤细胞的转移与转移基因的分布及表达密切相关。

Gal3ST-2是一个新近研究的肿瘤转移基因，由于其在转移性肿瘤中的普遍存在和高表达，有望成为这些肿瘤的诊断标志及临床靶向治疗的新靶点。在肿瘤的早期诊断和临床的实践应用中具有一定的前景。

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Research progress on the relationship between Gal3ST-2 gene expression and malignant tumor metastasis.

LI Hua-ying,HUANG Shou-guo.Department of Obstetrics and Gynaecology,Haikou People's Hospital Affiliated to Xiangya Medical School of Central South University,Haikou 570208,Hainan,CHINA

Tumor metastasis is an extremely complex process which involves multi-steps and multi-factors,and it is also the primary cause of death.Previous researches show that tumor metastasis is closely correlated to the distribution and expression of metastasis genes.And Gal:3-O-sulfotransferase-2(Gal3ST-2),a sulfo-transferase gene first discovered in 1989,is especially noteworthy for its special structure,broad distribution in tissues and obvious effect on promoting tumor metastasis.

Sulfo-transferase;Tumor;Malignant;Matastasis;Gene;Expression

R73-37

A

1003—6350（2016）01—0088—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.01.031

2015-01-28)

黄守国。E-mail：shouguohuang@126.com