陳寶東 徐如祥

Ras相似物GTP酶與腫瘤

陳寶東 徐如祥

細(xì)胞遷移參與組織形成、胚胎發(fā)育、炎癥反應(yīng)、傷口愈合、動(dòng)脈粥樣硬化等多種生理、病理過(guò)程，且貫穿于腫瘤轉(zhuǎn)移的全過(guò)程。細(xì)胞遷移需要胞外、胞內(nèi)信號(hào)分子調(diào)控細(xì)胞骨架動(dòng)力裝置所給予的驅(qū)動(dòng)力，與肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架介導(dǎo)的粘附所提供的錨定力之間的協(xié)調(diào)運(yùn)作。小分子Ras相似物（Rho）蛋白是改變細(xì)胞骨架組裝，調(diào)控細(xì)胞遷移進(jìn)而參與腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵因子。Rho GTPase在調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞功能方面起了關(guān)鍵作用，包括細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化和遷移。其家族成員在調(diào)節(jié)細(xì)胞肌動(dòng)蛋白的重組、細(xì)胞移動(dòng)、細(xì)胞間及細(xì)胞與胞外基質(zhì)的黏附、細(xì)胞周期、基因表達(dá)和凋亡過(guò)程中也發(fā)揮重要作用，其中每個(gè)功能對(duì)癌癥的發(fā)生和進(jìn)展都極為重要。Rho GTPase也能增加細(xì)胞對(duì)DNA損傷的易感性，包括抗腫瘤藥物和電離輻射，對(duì)Rho GTPase的調(diào)節(jié)可以影響傳統(tǒng)抗腫瘤治療的效果和/或副作用，以Rho GTPase為靶點(diǎn)，選擇高效特異的Rho GTPase抑制劑會(huì)明顯增加抗腫瘤治療的效果。

Ras相似物GTP酶；侵襲轉(zhuǎn)移；靶向治療

Ras相似物（Ras homologue，Rho）屬于小分子G蛋白超家族，主要包括Rho、Rac和Cdc42三個(gè)亞家族，現(xiàn)有23個(gè)成員。Rho家族與Ras約有30%的同源氨基酸序列，是重要的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子[1-5]。目前研究發(fā)現(xiàn)，Rho家族成員對(duì)于調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、粘附、增殖、凋亡、轉(zhuǎn)化，細(xì)胞周期進(jìn)展，以及惡性腫瘤細(xì)胞的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，Rho家族成員在乳腺癌、胰腺癌、大腸癌、頭頸部腫瘤中高表達(dá)，并且與這些腫瘤的侵襲、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，提示Rho家族成員可能成為新的腫瘤標(biāo)志物，對(duì)于判斷腫瘤的惡性程度具有重要意義，有望用于腫瘤的基因治療。

Rho GTPases作為分子開(kāi)關(guān)，在活性型/GTP與非活性型/ GDP構(gòu)象間循環(huán)。主要有3種蛋白調(diào)控GTPase循環(huán)：鳥(niǎo)嘌呤核苷酸交換因子（guanine nucleotide exchange factors，GEFs）、GTPase激活蛋白（GTPase-activating proteins，GAPs）和鳥(niǎo)嘌呤核苷酸解離抑制因子（guanine nucleotide dissociation inhibitors，GDIs）。活性型/GTP與非活性型/GDP開(kāi)關(guān)作用由GEFs的反作用調(diào)節(jié)，通過(guò)GDP向GTP轉(zhuǎn)換，促進(jìn)了活性型/GTP的形成；GAPs激活內(nèi)源性GTP水解酶活性，使GTP水解，Rho GTPases失活。另外，GDIs也調(diào)節(jié)Rho蛋白，并抑制了GEF的催化作用，阻抑GDP從GTPases上分離，維持GTPase在一個(gè)非活性狀態(tài)[6-9]。

小G蛋白作為一種分子開(kāi)關(guān)，在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)中起著舉足輕重的作用，能被多種細(xì)胞外信號(hào)所激活。研究發(fā)現(xiàn)改變Rho蛋白某些功能區(qū)的結(jié)構(gòu)可使其處于持續(xù)激活狀態(tài)或失活狀態(tài)，導(dǎo)致其功能增強(qiáng)或喪失。小G蛋白功能還依賴(lài)于異戊二烯化，異戊二烯化是指被15個(gè)碳的法尼基或者20個(gè)碳的香葉香葉基酯化修飾，修飾的位點(diǎn)是C端的半胱氨酸，被修飾的蛋白含有C末端的CAAX盒子結(jié)構(gòu)。異戊二烯化由兩種酶催化，即法尼基轉(zhuǎn)移酶和香葉基轉(zhuǎn)移酶。酯化修飾的意義在于給小G蛋白按上了能與膜結(jié)合的分子掛鉤，從而提供了與上游和下游調(diào)節(jié)蛋白作用的最佳膜結(jié)合位置[10,11]。

目前，大量的Rho蛋白效應(yīng)物已經(jīng)被成功鑒別，絕大多數(shù)Rho蛋白的效應(yīng)物都具有激酶活性和一個(gè)分子內(nèi)自抑制區(qū)域。當(dāng)效應(yīng)物未同Rho蛋白結(jié)合時(shí)，自抑制區(qū)域同激酶活性區(qū)域結(jié)合，抑制了效應(yīng)物的激酶活性。Rho蛋白同GTP結(jié)合后，即可進(jìn)一步同效應(yīng)物的自抑制區(qū)域結(jié)合，使其同激酶活性域解離，從而使效應(yīng)物激活，有時(shí)這個(gè)過(guò)程還需要其他的蛋白參與。Rho蛋白在哺乳動(dòng)物體內(nèi)的效應(yīng)物包括：Rho連接激酶（Rho associated coiled-coil kinase，ROCK）；Wiskott Aldfich綜合癥蛋白（Wiskott-Aldrich syndrome protein，WASP）；p21激活激酶（p21-activated kinase，PAKs）、MLK-3及PI3等[12]。

一、Rho GTPases的上游信號(hào)途徑

溶血磷脂酸（lysobisphosphatidic acids，LPA）刺激成纖維細(xì)胞，誘導(dǎo)局部粘連及肌動(dòng)蛋白應(yīng)力纖維形成。Rac調(diào)節(jié)的信號(hào)途徑與生長(zhǎng)因子受體和質(zhì)膜肌動(dòng)蛋白聚合作用有關(guān)。生長(zhǎng)因子如血小板衍生生長(zhǎng)因子（PDGF）、胰島素和蛙皮素刺激肌動(dòng)蛋白在質(zhì)膜聚合，產(chǎn)生層形足板和膜皺褶，此過(guò)程能被Rac的顯性負(fù)相突變體RacN17所抑制。緩激肽使Cdc42活化后，促進(jìn)外周肌動(dòng)蛋白微端絲和絲足形成，隨后形成層形足板，此過(guò)程能被Cdc42的顯性負(fù)相突變體Cdc42N17所抑制。磷酸肌醇-3激酶（phosphor-inositide 3 kinase，PI3K）與PDGF和胰島素誘導(dǎo)產(chǎn)生層形足板和膜皺褶有關(guān)。通過(guò)PI3K途徑，PDGF刺激GEF活性增強(qiáng)，使GTP-Rac增加[13]。而且，用PI3K抑制子wortmannin處理成纖維細(xì)胞后，能抑制Rho和Rac調(diào)節(jié)的膜皺褶，此膜皺褶由PDGF、表皮生長(zhǎng)因子（EGF）和胰島素或胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF-1）誘導(dǎo)產(chǎn)生。提示PI3K作為Rac的上游因子，當(dāng)有細(xì)胞外生長(zhǎng)因子刺激時(shí)，誘導(dǎo)產(chǎn)生膜皺褶[13-15]。

Rho的另一個(gè)上游信號(hào)途徑是交換因子Vav的酪氨酸磷酸化，可激活Rho家族成員。如前所述，Vav是Rho，Rac和Cde42家族的GEFs。當(dāng)暴露于Src家族成員淋巴細(xì)胞特異性蛋白酪氨酸激酶（lymphocyte-specific protein tyrosine kinase，Lck）下時(shí)，Vav增加GDP／GTP的交換活性。Vav與Lck共表達(dá)增加了Vav轉(zhuǎn)化活性和誘導(dǎo)c-Jun氨基末端激酶（c-Jun NH2-terminal kinase，JNK）活性的能力?？傊?，細(xì)胞外刺激如LPA，PDGF，EGF和胰島素，啟動(dòng)了PI3K途徑使Rho GTPases介導(dǎo)的肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架組裝和形成。并且酪氨酸磷酸化也與Rho GTPases的激活有關(guān)[16-18]。

1.Rho GTPases的下游信號(hào)通路

Rho激活下游ROCK。Rho／ROCK信號(hào)通路增加肌球蛋白輕鏈（myosin light chain，MLC）磷酸化和絲切蛋白（cofilin）磷酸化，致肌動(dòng)蛋白應(yīng)力纖維形成。相反，Rac／PAK通路減少M(fèi)LC磷酸化但增加cofilin磷酸化，促使層形足板形成。此外，Rho/ROCK和Rac/PAK通路均增加Lin-ls1.MLC三種同源異型蛋白激酶、cofilin磷酸化，促進(jìn)肌動(dòng)蛋白聚合。Cdc42結(jié)合WASP，影響肌動(dòng)蛋白和微管結(jié)構(gòu)。

2.PAKs

PAKs是一類(lèi)分子質(zhì)量為60 000～70 000保守的絲氨酸／蘇氨酸蛋白激酶，是Rho GTPase的下游效應(yīng)分子，它可以被活化的Cdc42／Rac1激活。目前已發(fā)現(xiàn)兩個(gè)亞群，第一個(gè)亞群包括PAK1、PAK2和PAK3，第二亞群包括PAK4、PAK5和PAK6。第一個(gè)亞群PAK在N-端含有Scr同源序列3（SH3）-結(jié)合基序和P21蛋白結(jié)合域（P21 binding domain,PBD），C-端激酶域?yàn)楦叨缺Ｊ氐男蛄?，可通過(guò)結(jié)合Cdc42或Rac發(fā)揮生物活性。第二亞群PAK的生物學(xué)機(jī)制仍不清楚。PAK家族成員在細(xì)胞遷移過(guò)程中細(xì)胞骨架重組時(shí)起重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，PAK直接活化跨膜鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶（GCs）導(dǎo)致細(xì)胞cGMP水平升高。此外，也證實(shí)Rac/PAK/GC/cGMP水平調(diào)節(jié)生理學(xué)反應(yīng)的一個(gè)新的機(jī)制[19-22]。

3.ROCK

Rho連接激酶是一種絲/蘇氨酸蛋白激酶，包括P164ROKα（ROCK2）和P160ROKβ（ROCK1）2種亞型。ROCK由N端的激酶區(qū)，居中的螺旋區(qū)，C端的PH區(qū)和半胱氨酸富含區(qū)組成。ROCK接受Rho傳遞的活化信號(hào)，致使多個(gè)氨基酸位點(diǎn)磷酸化而被激活，并介導(dǎo)下游一系列磷酸化-脫磷酸化反應(yīng)[23]。ROCK抑制酶活性使得MLC的絲氨酸殘基磷酸化，從而增加肌動(dòng)-肌球蛋白GTP酶的活性，促進(jìn)肌動(dòng)、肌球蛋白的收縮。ROCK活化LIMK，磷酸化cofilin，該蛋白是一種肌動(dòng)結(jié)合蛋白，ROCK還可能磷酸化內(nèi)收素使其定位于運(yùn)動(dòng)細(xì)胞的邊緣。ROCK對(duì)Na+/H+交換蛋白的活化主要是引起應(yīng)力纖維的收縮和黏附斑的形成，但確切的形成機(jī)制仍不清楚[24]。

4.IQ結(jié)構(gòu)域GTP酶活化蛋白1（IQdomain GTPase-activating protein 1，IQGAP1）

IQGAP1是Rac1和Cdc42另一個(gè)效應(yīng)分子，通過(guò)β-連接蛋白/E-鈣黏蛋白復(fù)合物參與調(diào)控鈣黏蛋白依賴(lài)性的細(xì)胞間粘附[25]。IQGAP1的N末端有4個(gè)可參與鈣調(diào)蛋白相互作用的IQ模體，因此說(shuō)明IQGAP1參與鈣離子介導(dǎo)的信號(hào)過(guò)程。Par6是Cdc42和Rac1的下游分子。Par3，Par6和PKCζ組成復(fù)合物起支架蛋白的作用，與上皮細(xì)胞的緊密連接有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，糖原合成酶激酶（glycogensynthase kinase-3β，GSK-3β）與Par6-Par3-pKζ組成復(fù)合物轉(zhuǎn)導(dǎo)Cdc42下游信號(hào)，Cdc42能促進(jìn)GSK-3β的磷酸化從而抑制其活性。在GSK-3β的作用下，APC發(fā)生磷酸化與微管蛋白末端相結(jié)合而聚集到遷移細(xì)胞的前端，從而影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展[26-27]。

二、Rho GTPase的生物學(xué)特性

目前，普遍采用細(xì)菌毒素來(lái)研究Rho GTPase的生物學(xué)活性。例如，來(lái)源于肉毒桿菌的胞外酶C3通過(guò)天冬胺酸ADP糖基化作用特異性抑制了類(lèi)似RhoA的其他亞型（如RhoA、RhoB、RhoC），從而減弱了Rho GTPase的生物活性。據(jù)報(bào)道這是由于Rho/GDI復(fù)合物對(duì)Rho的俘獲作用。另外來(lái)源于艱難梭菌大量毒素的胞外酶C3通過(guò)Rho第37位蘇氨酸的糖基化來(lái)抑制Rho、Rac和Cdc42的功能，Rho的糖基化作用阻滯了與其效應(yīng)物的偶聯(lián)。應(yīng)用持續(xù)活化型或主導(dǎo)抑制型Rho的突變體也可用于進(jìn)一步研究Rho的調(diào)節(jié)過(guò)程。在Rac1第12位密碼子和RhoA第14位密碼子將頡氨酸替代為苷氨酸時(shí)可成為持續(xù)活化性Rho的突變體，這個(gè)誘導(dǎo)突變體防止了GAP催化GTP的水解作用。然而，在Rac第17位密碼子上蘇氨酸替代天門(mén)冬氨酸并不能影響Rho與GEFs的結(jié)合，形成的復(fù)合物也不能產(chǎn)生下游效應(yīng)[28]。

實(shí)驗(yàn)研究可以看出Rho GTPase的主要功能是調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的重建。例如，Rho蛋白對(duì)于肌動(dòng)、肌球蛋白收縮的形成，粘著斑的黏附是最基本的。生長(zhǎng)因子，比如PDGF、EGF和胰島素都能通過(guò)激活Rac來(lái)誘導(dǎo)肌動(dòng)蛋白層形板足的形成和細(xì)胞膜皺褶的形成。了解Rho、Rac和Cdc42在肌動(dòng)肌球蛋白絲形成中的作用，就很容易理解Rho GTPase在肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架集合和解離過(guò)程中所起的重要作用，如胞質(zhì)的分裂，吞噬作用和細(xì)胞遷移[29-33]。另外，鈣粘連素和E-選擇蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞與細(xì)胞的接觸、整合素和細(xì)胞外基質(zhì)的接觸、細(xì)胞周期G1/S期過(guò)程、細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，NADPH氧化酶活性、NO的生成、磷脂酶活性以及細(xì)胞凋亡和存活都與Rho蛋白功能有關(guān)。同時(shí)Rho GTPase也參與一系列與細(xì)胞肌動(dòng)蛋白骨架無(wú)關(guān)的細(xì)胞生物化學(xué)通路的活性調(diào)節(jié)，這些通路調(diào)節(jié)著MAP激酶的活性，尤其是N末端c-Jun激酶/應(yīng)激活化蛋白激酶和p38激酶以及許多轉(zhuǎn)錄因子，如血清反應(yīng)因子、激活物蛋白-1、核轉(zhuǎn)錄因子和STAT蛋白[34]。

已有30多種Rho蛋白下游作用物分子被確認(rèn)，每種Rho蛋白可以和不同的下游蛋白起作用。Rho蛋白的Rho-GTP結(jié)合形式可以通過(guò)與不同的底物分子結(jié)合而啟動(dòng)下游不同的反應(yīng)。從Rho蛋白與GDP或GTP結(jié)合的構(gòu)象分析可以看出有兩個(gè)區(qū)域不同，開(kāi)關(guān)Ⅰ（Rac或Cdc42的26～45位氨基酸）和開(kāi)關(guān)Ⅱ（Rac或Cdc42的59～75位氨基酸），這樣的結(jié)構(gòu)表明這些區(qū)域是Rho結(jié)合底物分子的重要部位。進(jìn)一步觀察到當(dāng)Rac第40位酪氨酸突變?yōu)榘腚装彼釙r(shí)可以阻斷Rac和PAK的結(jié)合。相反當(dāng)?shù)?7位苯丙氨酸被丙氨酸取代時(shí)并不能減弱PAK的作用，這提示每個(gè)Rho殘基與下游結(jié)合區(qū)域決定了其獨(dú)特的作用物分子[7]。既然開(kāi)關(guān)區(qū)域的點(diǎn)突變并不能阻止所有與靶蛋白的結(jié)合，所以開(kāi)關(guān)Ⅰ或開(kāi)關(guān)Ⅱ以外的區(qū)域決定了與底物分子的特殊結(jié)合。如，Rho第143～175位氨基酸認(rèn)為是結(jié)合p67phox和激活PAK的重要部位[35-37]。

三、Rho GTPase與腫瘤

腫瘤細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移特性決定了惡性腫瘤的轉(zhuǎn)化、進(jìn)展和轉(zhuǎn)移，而這些特性又有細(xì)胞基因表達(dá)來(lái)控制。癌基因激活或抑癌基因功能的喪失導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞增殖旺盛，而瘤細(xì)胞的凋亡則需要其他旁路，瘤細(xì)胞的凋亡常常是丟失黏附力的結(jié)果。大多數(shù)惡性腫瘤都來(lái)源于上皮細(xì)胞，從正常細(xì)胞向侵襲表型的過(guò)渡即所謂“上皮向間質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)型”，這個(gè)過(guò)程有細(xì)胞本質(zhì)的變化，包括黏附特性、肌動(dòng)蛋白骨架的重組和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的分泌[38]。這些變化常常是細(xì)胞基因表達(dá)變化的結(jié)果，Rho GTPases家族在這些變化中起了非常重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)E-鈣粘蛋白和E-選擇蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞之間的接觸都需要Rho GTPase的參與。E-鈣粘蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞之間牢固結(jié)合的分解是細(xì)胞獲得移動(dòng)性的前提條件[39]。E-選擇蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞之間的接觸對(duì)于循環(huán)腫瘤細(xì)胞的外滲是很重要的，因此其能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。另外，介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移和生長(zhǎng)的基質(zhì)金屬蛋白酶也依賴(lài)Rho蛋白的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)不同整合素調(diào)節(jié)細(xì)胞與胞外基質(zhì)的去黏附和再黏附是侵襲性腫瘤細(xì)胞的另一特性，同樣也需要活性Rho、Rac和Cdc42的協(xié)調(diào)。各種重組肌動(dòng)蛋白分子的相互作用對(duì)于黏附的作用也是必需的。上述這些機(jī)制都有賴(lài)于Rho GTPases和其下游底物蛋白的相互調(diào)節(jié)[40]。

Rho GTPases除了調(diào)節(jié)細(xì)胞肌動(dòng)蛋白之外，還主要調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)G1期的細(xì)胞周期進(jìn)程，因?yàn)槠湔{(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白D1和細(xì)胞周期激酶依賴(lài)性抑制劑p21和p27，Rho GTPases自身表現(xiàn)出的轉(zhuǎn)化活性是Ras介導(dǎo)的腫瘤基因轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)。最近研究表明RhoA通過(guò)調(diào)節(jié)STAT3和STAT5而調(diào)節(jié)細(xì)胞的遷移、增殖和EMT（上皮向間質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)型）。Rho蛋白還影響腫瘤血管的發(fā)生和細(xì)胞的凋亡，體內(nèi)外都有很好的證據(jù)來(lái)說(shuō)明Rho GTPases與腫瘤的進(jìn)展和侵襲有關(guān)，尤其是RhoA和RhoC[41-43]。體外Rho底物蛋白的抑制劑能明顯減弱細(xì)胞的侵襲能力。研究發(fā)現(xiàn)RhoA、Rac2和Cdc42在頭頸部腫瘤表達(dá)明顯增加；Rho mRNA和／或蛋白表達(dá)水平與胰腺癌、胃癌以及睪丸細(xì)胞腫瘤的惡性程度有關(guān)；乳腺癌和大腸癌表現(xiàn)出Rac1突變體Rac1b的表達(dá)增加。然而在腦部腫瘤Rho表達(dá)水平和惡性程度呈現(xiàn)出相反的關(guān)系。目前對(duì)人類(lèi)腫瘤的研究表明，腫瘤進(jìn)展過(guò)程中有Rho家族成員表達(dá)水平的變化，在腫瘤進(jìn)展和侵襲性的不同階段Rho的活性狀態(tài)有時(shí)間依賴(lài)和空間依賴(lài)的關(guān)系。研究表明Rho GTPases幾乎參與了腫瘤細(xì)胞進(jìn)展和發(fā)展的每一個(gè)過(guò)程[44]。因此，干預(yù)Rho蛋白成為最有希望的腫瘤分子治療的靶點(diǎn)。

四、干預(yù)Rho GTPase的方法

研究發(fā)現(xiàn)，目前干預(yù)Rho GTPases功能的方法主要包括下列幾種。

1.Rho GTPases碳末端異戊二烯化抑制劑。Rho GTPases碳末端有個(gè)CAAX盒子結(jié)構(gòu)，其決定是哪一種異戊二烯殘基連在上面。蛋白質(zhì)異戊二烯化需要合適的細(xì)胞內(nèi)定位和GTPase的功能，包括Rho和Ras。Rho蛋白能夠接受法尼基修飾和香葉基修飾，而Rho、Rac和Cdc42 GTPases只能接受香葉基修飾。凡能弱化Rho GTPases碳末端異戊二烯化的物質(zhì)均可作為Rho蛋白很好的抑制劑。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)抑制異戊二烯基轉(zhuǎn)移酶可以降低Rho蛋白碳末端脂質(zhì)化修飾。實(shí)驗(yàn)中還觀察到，異戊二烯基轉(zhuǎn)移酶抑制效應(yīng)僅限于一個(gè)特殊的小Rho GTPase亞家族，而不是對(duì)每一個(gè)Rho GTPase都有特異性[45]。HMG-CoA還原酶抑制劑減少了細(xì)胞內(nèi)異戊二烯基前身物，其不但能降低體內(nèi)膽固醇水平，而且還能抑制Rho GTPase的作用。最初，只知道HMG-CoA還原酶抑制劑通過(guò)減少異戊二烯化前身物來(lái)降低體內(nèi)膽固醇，而不知道其在體內(nèi)外抗腫瘤轉(zhuǎn)移的重要特性。

2.抑制Rho GEF的活性。選擇Rho GEF抑制劑最理想的結(jié)果是其只抑制某一個(gè)Rho GTPases而不影響Rho其他亞型的活性。達(dá)到此目的方法：（1）通過(guò)選擇性抑制劑合成物來(lái)抑制Rho激活蛋白的活性，（2）通過(guò)化學(xué)合成藥物直接與某個(gè)Rho GTPases作用以阻斷GDP向GTP的交換從而阻斷下游效應(yīng)物的反應(yīng)。對(duì)于第一種方法研究已知Rho GEF有交叉作用的特點(diǎn)，如Rho鳥(niǎo)苷酸交換因子Vav和Db1作用于Rac和RhoA時(shí)能催化GDP向GTP的交換活性，而Cdc42是不是Vav和Db1的作用底物仍不清楚。另外Tiam1激活的是Rac而不是Rho，盡管鳥(niǎo)苷酸交換因子對(duì)于Rho GTPases亞家族的特異性還不完全清楚，但是Rho GEF作為一個(gè)靶點(diǎn)來(lái)抑制已知的Rho GTPases亞家族還是一個(gè)合適的方法，同時(shí)不影響Ras超家族的其他成員[46]。

3.抑制Rho效應(yīng)蛋白的活性。Rho蛋白通過(guò)與不同的效應(yīng)物作用啟動(dòng)不同的下游反應(yīng)，因此，通過(guò)藥物阻滯Rho與某一效應(yīng)物的結(jié)合或抑制某一Rho效應(yīng)蛋白的活性應(yīng)該是最具有特異性的。Rho GTPases的晶體結(jié)構(gòu)和Rho效應(yīng)物分子的精確結(jié)合以及結(jié)合后Rho效應(yīng)物結(jié)合域的功能特性都可以使Rho蛋白的功能加強(qiáng)或出現(xiàn)抑制。Y-27632是這種化學(xué)合成物的代表，其能特異性抑制Rho相關(guān)的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶ROCK家族的活性，這個(gè)家族是Rho GTPases特異的下游效應(yīng)物。動(dòng)物模型中Y-27632能明顯降低腫瘤的轉(zhuǎn)移，這一事實(shí)說(shuō)明了ROCK激酶抑制劑作為抗腫瘤藥物的可能性。體外研究最近報(bào)道一種新的ROCK抑制劑Wf-536，其能抑制腫瘤血管發(fā)生、腫瘤生長(zhǎng)和腫瘤轉(zhuǎn)移[47]。還有ROCK激酶抑制劑復(fù)合物H-1152p和Fasudil，后者已用于治療腦血管痙攣。在ATP競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑中，H-1152p是最有特異性和最有抑制效應(yīng)的ROCK抑制劑。H-1152對(duì)ROCK的抑制常數(shù)處在Nanomolar范圍的低值，其比Y-27632或Fasudil抑制常數(shù)低數(shù)百倍。在ROCK和ATP結(jié)合部位有一特殊的氨基酸殘基，其被認(rèn)為是ROCK抑制劑高選擇部位。然而，對(duì)Y-27632和Fasudil特異性進(jìn)一步分析，在30多種不同的蛋白激酶抑制劑中，這2種復(fù)合物能像抑制ROCK一樣也能抑制PRK2，其他蛋白激酶包括PKA、PKCα和MAP激酶只受輕度影響。因此，從研究Fasudil或Y-27632獲得的結(jié)果表明這2種復(fù)合物不但抑制ROCK而且也抑制了PRKs。多年研究表明高效特異的蛋白激酶抑制劑為絲氨酸/蘇氨酸激酶抑制劑或酪氨酸激酶抑制劑，而2種激酶抑制劑的結(jié)合則認(rèn)為是未來(lái)改善腫瘤治療的最好方法[48]。

五、展望與結(jié)論

Rho蛋白參與了調(diào)節(jié)細(xì)胞的許多功能，包括與細(xì)胞轉(zhuǎn)移有關(guān)的特性。研究表明通過(guò)抑制Rho蛋白的功能來(lái)抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移是一個(gè)很有前途的策略，Rho蛋白在調(diào)節(jié)細(xì)胞對(duì)傳統(tǒng)抗腫瘤藥物的反應(yīng)方面也起了主要作用。事實(shí)上Rho蛋白的抑制調(diào)節(jié)了腫瘤細(xì)胞或正常細(xì)胞對(duì)于抗腫瘤藥物和電離輻射致DNA損害的敏感性。因此，研究和發(fā)現(xiàn)新的Rho抑制劑的藥物可以提高腫瘤治療療效。能夠作為Rho蛋白的藥物包括：（1）Rho蛋白碳末端異戊二烯化抑制劑；（2）化學(xué)合成物封閉Rho GEF活性和/或干擾Rho與GEF的結(jié)合；（3）藥物直接作用Rho蛋白使GDP不能交換為GTP或者影響與下游底物的結(jié)合；（4）藥物特異的抑制某一Rho底物蛋白[49-51]。以研究Rho GTPases為基礎(chǔ)，發(fā)展新的靶向抗腫瘤藥物將是我們今后努力工作的方向。

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Rho GTPases and tumor

Chen Baodong,Xu Ruxiang.Affiliated Bayi Brain Hospital,The Military General Hospital of Beijing PLA,Beijing 100700,China

Xu Ruxiang,Email:zjxuruxiang@163.com

Cell migration to participate in the organization form,embryonic development, inflammation,wound healing,such as a variety of physiological and pathological process of atherosclerosis,and throughout the whole process of tumor metastasis.Cell migration to extracellular and intracellular signaling molecules regulate cytoskeleton power unit for driving force,and actin cytoskeleton mediated adhesion between anchorage force provided by the coordinated operation.Small molecule Ras homologue(Rho)protein is to change the cytoskeleton assembly,regulation of cell migration and then the key factors of the involved in tumor metastasis.Rho GTPase played a key role in regulating tumor cell functions,including cell malignant transformation and migration.Members of the family of the reorganization of actin in regulating cell,mobile,cells and cells and cells and extracellular matrix adhesion,cell cycle,gene expression and apoptosis also play an important role in the process,in which each function in cancer occurrence and development are extremely important.Rho GTPase also can increase the susceptibility of cell DNA damage,including antineoplastic drugs and ionizing radiation,the Rho GTPase regulation can influence the effect of the traditional antineoplastic therapy and/or side effects,with Rho GTPase as the target,choose efficient specific Rho GTPase inhibitors can significantly increase the effect of anti-tumor therapy.

Ras homologue GTPase;Invasion and metastasis;Targeted therapy

2017-02-26）

（本文編輯：張麗）

10.3877/cma.j.issn.2095-9141.2017.04.012

100700北京，陸軍總醫(yī)院附屬八一腦科醫(yī)院

徐如祥，Email：zjxuruxiang@163.com

陳寶東,徐如祥.Ras相似物GTP酶與腫瘤[J/CD].中華神經(jīng)創(chuàng)傷外科電子雜志,2017,3(4):234-239.