APSB长篇综述（二）：N-糖基化在癌症信号传导中的作用

前面我们发布了长篇综述《The role of N-glycosylation in cancer》的1. 引言和2. 癌症中的糖基化和糖链变化，以下为综述第三节的内容：

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异常糖基化的存在可能触发促进癌症进展的有害代谢和细胞信号。然而，这一现象背后的确切分子过程尚不确定。异常糖基化有可能诱导错误的细胞信号通路，从而促进肿瘤生长。然而，这一现象背后的具体机制尚未全面阐明。普遍认为，糖基化的改变、基因突变和基因组不稳定性共同在癌症的启动中发挥作用。所有这些异常导致肿瘤信号通路的启动，包括Wnt/β-catenin、Hippo信号、磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B (PI3K/Akt)、Janus激酶/信号转导子和转录激活因子 (JAK/STAT)、转化生长因子-β (TGF-β/Smad) 和Notch信号。越来越多的证据表明，细胞表面蛋白的异常修饰，如跨膜蛋白和生长因子受体，通过激活这些信号级联反应，促进肿瘤细胞的生长、侵袭和转移。

EGFR是受体酪氨酸激酶（RTK）的成员，RKT包括许多生长因子受体，如VEGFR、IGFR和FGFR等。EGFR通过生长因子配体结合受体的细胞外区域诱导二聚体化或多聚体化。之后，受体相互磷酸化，触发下游的磷酸化事件，如PI3K/Akt、JAK/STAT和MAPK通路。这些级联事件与多种癌症细胞过程相关，参与细胞生长、增殖、迁移和代谢。EGFR上有13个N-糖基化位点，先前的研究表明EGFR中异常的糖基化可以影响受体细胞外结构域的构象，导致异常激活和细胞信号传递。小分子已被用于破坏包括EGFR、ErbB2、ErbB3和IGFR在内的RTK的糖基化。这些原本促进癌细胞增殖和存活的分子被视为恶性肿瘤治疗的潜在靶标。因此，RTK是肿瘤治疗的靶标。

越来越多的证据表明，这些RTK的糖基化改变，如末端唾液酸化、核心或外臂岩藻糖基化或寡糖链分支化，可以影响二聚体化或多聚体化，进而影响RTK的激活。分支末端的唾液酸化和外臂岩藻糖基化可以抑制EGFR的二聚体化，随后抑制受体激活，而在肺癌细胞系中，FUT8的过表达可以促进EGFR激活，如图5所示。通过比较细胞系CL1-0和CL1-5中EGFR唾液酸化水平，Liu等人表明，这两种细胞系中更具侵袭性的CL1-5细胞系具有更多的唾液酸化和外臂岩藻糖基化的N-糖链。他们发现，更多的末端唾液酸化和/或外臂岩藻糖基化抑制了EGFR的二聚体化和随后的磷酸化，而这些可以通过添加唾液酸酶和岩藻糖苷酶来抵消，并且用唾液酸酶处理可以增强EGF介导的CL1-5侵袭。

与末端唾液酸化和外臂岩藻糖基化不同，EGFR的核心岩藻糖基化是EGFR二聚体化和磷酸化所必需的。Wang等人也报道了核心岩藻糖基化可以调节EGFR介导的细胞内信号传导。他们的结果表明，EGF与EGFR之间的相互作用需要EGFR的核心岩藻糖基化，而EGFR的表达水平并不影响这一点。他们发现，FUT8^-/-细胞中由EGF诱导的EGFR磷酸化可以被抑制，而当在FUT8^-/-细胞重新表达FUT8时，这种阻断可以被恢复。这些研究支持了核心岩藻糖基化在EGFR介导的生物功能中的重要作用。

然而，与肺细胞系相反，Britain等人报道，使用卵巢癌（OV4和SKOV3）和胰腺癌（BxPC3）的2个细胞系，ST6Gal I唾液酸转移酶对EGFR的唾液酸化不仅促进了EGFR的激活，还对吉非替尼介导的细胞死亡产生了抵抗性。同时，吉非替尼可以诱导ST6Gal I唾液酸转移酶的表达。这些结果表明，糖链分支末端的唾液酸化与抗癌药物耐药性相关。

RTK的N-糖基化分支程度似乎有助于它们诱导或阻止细胞增殖的能力。例如，己糖胺代谢流（hexosamine flux）增加导致N-糖链数量增加，这可以增加受体与半乳糖凝集素的识别，并促进受体在癌细胞膜上的保留，并依次促进激酶激活。类似地，已经证明，MGAT5表达产物GnT-V，它有助于分支糖链的形成，可以促进受体从内体到细胞表面与半乳糖凝集素的结合。此外，MGAT5的过表达可以增加EGFR和TGF-β受体上的β1,6-GlcNAc分支化N-糖链，从而增强对它们配体的敏感性，并促进癌细胞转移。这些β1,6-GlcNAc分支化的糖蛋白可以增加与半乳糖凝集素的结合能力，从而减少从细胞表面的内吞作用，而在MGAT5^-/-细胞中，RTK倾向于从表面转移到的内体。与此一致的是，MGAT^-/-肿瘤细胞显示出非迁移的上皮形态，而MGAT^+/+则显示间充质标志物。除此之外，还有其他因素调节RTK的激活，涉及与其他糖基化蛋白在细胞表面的相互作用。

有研究表明Wnt信号组分参与癌症进展。据报道，UDP-N-乙酰葡萄糖胺多萜磷酸-N-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶1（DPAGT1）是Wnt/β-catenin信号通路的靶标，当Wnt激活时，β-catenin可以结合到DPAGT1的启动子。DPAGT1参与蛋白N糖基化途径，催化多萜醇连接寡糖生物合成的第一步，即从UDP-GlcNAc转移GlcNAc-1-P到载体脂质多萜醇磷酸（P-dolichol）以产生GlcNAc-P-P-dolichol。此外，DPAGT1是E-钙粘蛋白的上游调节因子，E-钙粘蛋白参与细胞间粘附复合体的形成，并与癌症转移相关。有趣的是，Wnt本身是N-糖基化的蛋白，其N-糖基化形式是Wnt信号通路激活所必需的。总的来说，所有这些都表明Wnt信号组分糖基化的变化影响癌症的进展。

TGF-β是细胞通讯中的关键细胞因子，其信号通路涉及多种癌症细胞功能，如通过Smad依赖途径参与细胞增殖、迁移、侵袭和转移。上皮-间充质转化（EMT）是癌症转移中的关键步骤，TGF-β促进EMT过程，并受到TGF-β受体和共受体紧密调节。在TGF-β与TGF-β受体I（TbRI）结合后，TGF-β受体II（TbRII）被招募形成复合体。然后，TbRII磷酸化TbRI 甘氨酸-丝氨酸富集结构域的丝氨酸，从而激活TbRI激酶活性并触发细胞内信号传导，这由Smad家族蛋白调节。因此，TGF-β通过Smad途径驱动EMT并促进癌症进展。

N-糖基化影响TbRII与TGF-β的相互作用，并控制TbRII的细胞表面运输。Kim等人报道，抑制N-糖基化可以通过阻止TbRII被运输到细胞表面并随后减少正常的信号传导，最终成功阻止TGF-β与TbRII的结合。此外，完全N-糖基化形式的TbRII中，野生型（复杂型）而非较少加工的N-糖基化（高甘露糖型或N70/94Q突变）使细胞表面上TbRII对其配体的结合更敏感。

TbRII的核心岩藻糖基化也是其功能所必需的，而通过FUT8 RNAi沉默FUT8会减少TGFβ信号。同样，Tu等人报道，FUT8的敲低抑制了乳腺癌细胞的侵袭，而通过“功能获得性”研究的FUT8上调表达则导致了EMT过程，这些都与TGF-β受体的程度有关。这些受体通过核心岩藻糖基化的激活将进一步促进癌细胞迁移和侵袭。

此外，FUT3和FUT8调节的TGF-β受体上的外臂岩藻糖基化的糖链唾液酸化路易斯X抗原（sLeX）和唾液酸化路易斯A抗原（sLeA）也影响受体激活。使用FUT3/FUT6 RNAi，TbRI的激活被抑制，接着，下游组分的磷酸化也被抑制，从而阻止了癌细胞的侵袭和迁移。

后续综述内容，将持续发布，敬请期待。