APSB长篇综述（三）： N-糖基化在肿瘤转移中的作用

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及3. N-糖基化在癌症信号传导中的作用，以下为综述的第四节内容：

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转移是癌症患者死亡的主要原因之一，包括EMT、迁移、侵袭和渗出，最终形成转移性肿瘤。在EMT中，肿瘤细胞从原发部位脱离涉及多步骤过程，扩散到次级部位，这是癌症转移的初始步骤。这个过程包括上皮标志的丧失和间充质标志的获得，其中EMT与肿瘤侵袭和预后不良相关，EMT被认为是癌症转移的关键步骤。

在转移过程中，上皮细胞经历生物学变化，获得间充质表型，然后迁移到次级部位。EMT的特点是细胞粘附能力的丧失和细胞流动性的获得。因此，EMT可以通过细胞粘附分子（如上皮标记E-钙粘蛋白）表达的减少和中间丝蛋白（如N-钙粘蛋白和α5β1整合素）表达的增加来表征。在这一点上，EMT可以认为减少了细胞粘附并增加了整合素介导的细胞-细胞外基质粘附。因此，EMT促进了癌症的转移，因此，理解EMT所涉及的分子机制对于开发有效的针对肿瘤生长和转移的治疗策略至关重要。

越来越多的证据表明，糖链表位的异常表达参与癌症转移。一些关键的糖蛋白在这一复杂过程中发挥作用，如E-钙粘蛋白、N-钙粘蛋白、上皮细胞粘附分子（EpCAM），这些在正常肝细胞向间充质细胞转变中很重要。

钙粘蛋白是钙依赖性细胞粘附蛋白。E-钙粘蛋白是一种具有13个糖基化位点的肿瘤抑制糖蛋白，通过阻止细胞迁移或侵袭在癌症转移中起抑制作用。在许多具有增加侵袭性的人类癌细胞类型中发现了E-钙粘蛋白表达的缺失。长期以来，人们认为E-钙粘蛋白的低表达与肿瘤进展中的EMT相关，而E-钙粘蛋白的激活通过减少来自原发肿瘤的循环肿瘤细胞数量来抑制肿瘤转移。此外，细胞表面由单克隆抗体激活的E-钙粘蛋白可以触发循环肿瘤细胞的凋亡，从而减少肺转移。这种凋亡被认为与Wnt和PI3K激酶信号通路等信号通路相关。

核心岩藻糖基化可能有助于E-钙粘蛋白构象的变化，可以破坏其二聚体的不对称性以抑制E-钙粘蛋白。在正常组织中，核心岩藻糖基化的寡糖相当低。Geng等人报道，高度转移性肺癌细胞选择性表达核心岩藻糖基化的E-钙粘蛋白，而在低转移性肺癌细胞中较少。他们发现，靶向α1,6-FUT（岩藻糖转移酶）的RNAi不会影响E-钙粘蛋白的总表达，但可以抑制E-钙粘蛋白的核心岩藻糖基化。此外，α1,6-FUT的RNAi还可以促进细胞-细胞聚集，但它对细胞粘附到人脐静脉内皮细胞没有影响。高度转移性肺巨细胞癌细胞（95D细胞）的增殖和迁移也被α1,6-FUT的RNAi抑制。这些结果表明，E-钙粘蛋白的核心岩藻糖基化在癌细胞转移中起重要作用。接着，使用分子对接模型证明了E-钙粘蛋白的核心岩藻糖基化可能破坏了正常E-钙粘蛋白的三维结构，从而抑制了E-钙粘蛋白的功能。总的来说，核心岩藻糖基化E-钙粘蛋白的水平与癌症转移正相关，而E-钙粘蛋白的这一功能可能由α1,6-FUT调节。

E-钙粘蛋白的生物学功能也通过GnT-III和GnT-V酶的cross talk介导。在正常上皮细胞中，E-钙粘蛋白主要是由GnT-III酶催化的平分型N-糖基化，而降低其表达的启动子甲基化、造成E-钙粘蛋白和其他蛋白质三和四分支糖基化的GnT-V酶增加。平分型糖基化的E-钙粘蛋白有助于稳定其在细胞膜表面的位置，防止E-钙粘蛋白被内吞，从而促进形成功能性粘附连接，最终增加细胞聚集。相反，分支糖基化使E-钙粘蛋白从细胞表面位移到细胞质，导致转移。

如上所述，唾液酸转移酶参与E-钙粘蛋白表达。Wu等人报道，TGFβ在卵巢癌细胞SKOV-3中的激活增加了ST3Gal I，随后降低了E-钙粘蛋白的表达。一个合理的观察是，当ST3Gal I通过RNAi被敲低时，TGF-β对E-钙粘蛋白的表达没有影响。这表明唾液酸转移酶在E-钙粘蛋白表达中起重要作用。

选择素是一类钙依赖性的跨膜糖蛋白，被描述为细胞粘附分子，主要在淋巴细胞（L-选择素）、激活的血小板（P-选择素）和内皮细胞（E-选择素）表面表达。选择素与唾液酸Lewis抗原的结合，对内皮细胞招募白细胞和癌细胞很重要。唾液酸化Lewis抗原sLeA/X是位于细胞表面糖蛋白末端的四糖，有六种岩藻糖转移酶（FUT3、4、5、6、7和9）参与sLeA/X的形成。

在炎症情况下，E-和P-选择素在内皮细胞表面呈现，可以招募循环免疫细胞，这些细胞表面带有唾液酸化Lewis抗原（图6），使免疫细胞能够渗出到组织中。同样，也报道了内皮细胞上的唾液酸化Lewis抗原SLeA/X可以帮助捕获循环肿瘤细胞，并且与肿瘤转移高度相关。癌细胞膜上的唾液酸化Lewis抗原与内皮细胞膜上的E-选择素的相互作用被认为是癌细胞渗出进入其他组织并形成新的转移灶的第一步。因此，靶向选择素和配体相互作用的治疗在癌症转移和骨髓移植中得到了研究。

整合素是一类在几乎所有细胞类型中普遍表达的粘附受体，由异二聚体亚基组成，介导细胞附着到细胞外基质（ECM）并参与细胞迁移。完整的整合素受体由一个α和一个β亚基组成，它们之间没有共价键，人类有18个α和8个β亚基，组成25种组合。整合素参与癌症细胞信号通路的调节，与受体酪氨酸激酶（如上文提到的EGFR）相关。人们认为整合素与ECM的结合对细胞粘附、迁移和增殖至关重要。越来越多的证据表明，整合素的N-糖基化涉及其异二聚体形成，从而影响其生物功能。

一个典型的间充质整合素是α5β1，它可以调节多种细胞响应，并可能有助于肿瘤表型。有报道称，整合素α5的N-糖链可以与EGFR结合形成稳定复合体，从而抑制EGFR信号。然而，突变整合素的N-糖基化位点逆转了对EGFR介导的信号的抑制。因此，进一步说明了整合素在调节EGFR信号通路中的作用。

还有报道称，整合素的功能可以通过ST（唾液酸转移酶）介导的N-糖链进行调节，这可以增强肿瘤进展以及促进癌细胞逃避凋亡，促进侵袭和转移，并形成对治疗的抵抗。例如，在转移性A375人类黑色素瘤细胞中唾液酸化四分支糖链的α3β1整合素可以通过降低α3β1整合素的配体结合能力来改变癌细胞的粘附能力。同样，一些癌细胞整合素，如αVβ3，可以检测到与纤维连接蛋白、层粘连蛋白和玻璃体粘连蛋白的相互作用，与肿瘤细胞侵袭和转移相关。

因此认为整合素分子种类涉及在癌细胞粘附到内皮细胞的第二阶段中，此阶段癌细胞已经接触到血管内皮细胞。当癌细胞粘附到内皮细胞时，癌细胞会被内皮细胞的细胞因子刺激，这导致癌细胞上的整合素激活。例如，在HepG2细胞中，向培养基中添加肝细胞生长因子（HGF）可以激活α2β1整合素，从而增加对胶原蛋白涂层板的粘附活性，而这一过程可以被抗-HGF抗体阻断。然而，糖基化可以直接影响癌细胞表面整合素与ECM之间的相互作用，然后影响癌细胞的生物功能，如粘附、迁移和侵袭。例如，由GnT-V决定的α3β1整合素上的N-糖链数量可以影响MDA-MB-231细胞（译者注：人乳腺癌细胞）的迁移。同样，GnT-V导致的α5β1整合素上N-糖链的增加可以使细胞的流动性增加，并促进肿瘤生长和侵袭。因此，人们认为细胞表面N糖基化蛋白之间存在cross talk，这可能控制肿瘤细胞的行为。

后续综述内容，将持续发布，敬请期待。