NKD1、NKD2基因与肿瘤的研究进展

NKD基因最早是以“体节极性基因(segment polarity gene)”被发现的，是比较保守的与早期发育相关的因子。脊椎动物基因组中NKD基因主要编码NKD 1和NKD2两个分子。 NKD1、NKD2基因CpG岛甲基化及表达异常与肿瘤的生长、侵袭及预后之间关系紧密。NKD基因家族是Wnt信号通路中备受关注的因子之一。据Yan D等报道, NKD蛋白通过自身NHR1中的EF-hand位点与胞质蛋白Dishevelled结合并发生相互作用，作为抑制剂参与经典Wnt pathway的负性调控，从而抑制肿瘤组织的生长、浸润及迁移。许多肿瘤发生正是以Wnt信号传导通路的激活为特征的，该信号通路通过促进生物体内细胞的增殖、侵袭及迁移，进而促进肿瘤的发生与发展。本综述借助最近的研究结果，重点阐述NKD基因与多种肿瘤相关的研究进展。

1、NKD1、NKD2基因简介及生物学功能

NKD (Naked Cuticle Drosophila)于果蝇体内最先发现，广泛表达于多种正常组织中，其基因突变会导致果蝇分节运动的缺失。此后，相继报道了NKD的两个同系物NKDl和NKD2，NKDl、NKD2基因分别定位于染色体16q12. 1及5p15.3上，两者都是由10个外显子及10个内含子构成。NKD1、NKD2蛋白分别由相应的基因编码470、451个氨基酸组成，人源NKD1、NKD2蛋白的整个氨基酸序列仅有43．8％的同源性，而小鼠的同源性高达70%。相关实验数据证实在肝癌、胃癌、直肠癌及乳腺癌中NKD1、NKD2基因定位的相关位点频繁的发生杂合缺失(Loss of heterozygosity,LOH) ，提示NKD 1、NKD2基因可能与肿瘤的发生发展密切相关。Dong Y等研究发现在NKD1、NKD2转录起始位点区域存在CpG岛，揭示了NKD甲基化改变会影响其基因的水平，同时研究证实NKD1、NKD2基因区高甲基化状态可降低自身的转录水平，导致肿瘤的生长失控。

从结构上看NKD蛋白家族存在四个保守区域，包括：1）最保守区域Naked homologous region 1(NHR1)，该区域中的EF-hand活性结构位点与DSO蛋白及其同源蛋白相互作用的结构域，此外，该位点还能够选择性的与Dishevelled和Zn2+结合，而不与Ca2+结合，抑制Wnt信号传导途径的活化来发挥抑瘤作用。Li Q等的研究证实因NKD 1中EF-hand结构紊乱而形成的突变小鼠存在**的形成障碍。2)被酰化的N-端36个氨基酸中第二个残基与邻近的顺式作用被酰化的残基。3)NKD中236-265位的残基。4)C-端延伸段的多组氨酸。NKD2蛋白的C-端呈高度紊乱状态，而N-端包含EF-hand位点、十四酞化、囊泡识别区、Dishevelled结合区域和膜靶向结合位点等大部分功能区域，而且NKD2能与TGFα, PR130等蛋白结合并相互作用，使NKD2形成稳定结构或发生横向改变，NKD2通过与以上蛋白的结合位点来发挥转运蛋白作用的，研究表明NKD2的同系物NKD1还有调节粘附蛋白的功能。

2 、NKD1、NKD2与Wnt信号通路的关系

2. 1  Wnt通路

Wnt信号途径被分为具有“决定细胞命运”作用的经典Wnt通路（又称Wnt/β-catenin通路），β-catenin属于经典Wnt途径中的核心分子，β-catenin的核内聚集为此信号通路被激活的标志，剩余两通路为非经典Wnt信号通路，包括控制平面细胞极性的平面细胞极性(The planar cell polarity PCP)通路及调节细胞运动的Wnt/Ca2+信号通路。

Wnt信号通路在胚胎发育、能量代谢、干细胞稳定及肿瘤发生、发展方面的作用十分重要。Wnt信号通路参与调控多种肿瘤的形成、发展、侵袭、转移等众多病理进程. 研究发现Wnt通路中Survivin、APC、SFRP-2/4/5、WIF-1和DKK-3直接或间接参与Wnt通路，进而参与了口腔癌的多种生物学行为。Pannone G等发现SFRP对口腔癌临床特征的判断具有高敏感性、高特异性及高精确性, 而WIF-1、DKK-3则呈高特异性、低精确度、低灵敏度。Wnt通路中的许多因子介导除肿瘤外众多人体重大疾病生物学行为。例如：Ross等在研究Wntl，Wnt10b时发现Wnt信号通路调控脂肪的生成，该通路被激活时，抑制脂肪生成，通路被抑制时，促进脂肪生成，进而导致肥胖的发生；稳定β-Catenin的过表达促进毛囊发生，而特异性敲除β-Catenin后一个周期，毛发会完全消失；同时，Wnt信号传导途径中的TCF7L7基因的多样性与二型糖尿病的发病存在密切关系；随着对干细胞研究的深入，研究者发现在造血干、胚胎干、表皮干及肿瘤干细胞的维持中均存在Wnt信号通路的重要调控作用。

2. 2  NKD1、NKD2与Wnt通路

据报道，NKD1或NKD2可通过多种途径介入调控Wnt信号途径的异常激活，其可能机制包含：1、通过与胞质蛋白Dishevelled相关位点作用。经多名学者研究报道NKD1、NKD2均可经EF-hand活性位点与Wnt通路中Dishevelled蛋白的DIX/PDZ区域结合, 来拮抗经典Wnt及非经典Wnt/PCP信号通路。NKD2不仅可以直接作用于Dvl蛋白，还可以间接影响Dvl蛋白泛素化，通过抑制 Wnt下游靶基因的转录来抑制肿瘤的侵袭。另外，NKD2还可以通过TGFα与Dishevelled结合发挥作用。而NKD1能促进经典Wnt途径“偏移”向非经典Wnt/PCP信号通路，行使“分子开关”的功能。Whart on等人也证实NKD蛋白通过结合或失稳Dsh/Dvl蛋白，进而行使抑制Wnt信号的转导功能，但也有学者表示它是通过阻止非经典途径中的Wnt-Ca2+途径来抑制Wnt途径的异常活化的。Axelrod J D等研究，NKD1还能够竞争性结合Notch及其配体，表明NKD1在调节Wnt信号途径的同时，还介导Notch信号通路的活化。同样NKD2的过表达可参与肠癌的EMT进程并抑制肿瘤的侵袭和转移。2、通过经典Wnt信号途径中的关键因子β-catenin作用。β-catenin的核内聚集是该经典途径被激活的标志。Guo J等认为在结直肠癌组织中NKD 1缺陷可使胞内游离β-catenin的稳定，避免被降解，促使结肠癌细胞的增殖，并进一步调节E-cadherin表达，使肿瘤出现侵袭及转移。Van Raay等人研究表明因β-catenin位置的不同，NKD 1与β-catenin的关系也不同，NKD1抑制胞质内β-catenin的浓，度而抑制核内β-catenin的核聚集，由此表明NKD1通过对β-catenin核聚集的负向调控来调控Wnt信号途径的。此外，NKD1还可以通过与核膜上的Imp-a3因子结合入胞核间接抑制核内β-catenin的富集，抑制该通路中相关靶基因的激活而发挥抑制Wnt信号途径活化的作用。3、通过产生抑制因子相似的表型发挥作用。Zeng W等报道NKD1的超表达能产生与WIF-1 (Wnt抑制因子-1)类似的表型，行使抑制经典Wnt信号途径的异常激活的功能。4、通过非经典Wnt/PCP途径中c-JNK末端激酶发挥作用。据报道NKD1高表达还可激活c-JNK参与调控Wnt/PCP信号途径，通过调控粘附蛋白活性及上皮细胞的极性来维持细胞极性及骨架的正常，最终抑制肿瘤的生长。Yan等人在研究NKD1和JUN-K末端激酶的相互作用时得出了相似的结论。

3、问题与展望

综上所述，NKD1、NKD2在调控胚胎发生及细胞分化中发挥着重要作用，研究证实其mRNA表达异常介导多种肿瘤的发生及进展。近些年，NKD1、NKD2在肿瘤中作用机制的研究取得了飞跃性的进展，NKD1、NKD2作为转录调节因子调控Wnt信号途径，不仅上调下游抑癌基因、抑制促癌基因的表达，又能与上游相关蛋白联合调控多种肿瘤的生物学行为。研究还表明NKD1、NKD2与肿瘤的表观遗传学调控存在相关性，在众多肿瘤中证实NKD1、NKD2的转录与启动子区域甲基化情况紧密相连，且NKD1、NKD2有可能成为肿瘤的分子学水平诊断标志物，对肿瘤预后情况及用药敏感性的判断有一定价值。然而，在各种肿瘤中NKD1、NKD2的作用并不统一，甚至在同类癌症中不同研究者得到的结果并不一致。NKD1、NKD2在乳腺癌、胃癌内体现抑癌作用，NKD1在结直肠癌、骨肉瘤中不仅表明抑癌作用，还体现了促癌作用，NKD2在骨肉瘤中亦发挥了两种作用，甚至在非小细胞肺癌的研究中出现了mRNA高表达同时蛋白低表达的现象，出现已上现象可能与NKD1、NKD2 表达的人群特异性、组织特异性等有关，还是因为存在其他相关上下游分子相互作用所导致，目前研究尚不十分清楚。因此，NKD1、NKD2 在肿瘤中的具体分子作用机制尚需更深入的研究，以便更好地利用其促、抑癌的双向作用指导临床，为肿瘤的诊治提供新的靶点。