CADM1/TSLC1：免疫球蛋白超家族黏附分子，一種新的TSG腫瘤抑制基因！
日期：2023-05-31 09:46:50
CADM1是一種免疫球蛋白超家族的細(xì)胞粘附分子，其在人體內(nèi)廣泛存在。除了存在于多種腫瘤細(xì)胞中，CADM1也存在于很多正常組織中，并發(fā)揮著多種功能。尤其值得注意的是，在多種腫瘤生長(zhǎng)、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移過程中，CADM1具有腫瘤抑制的功能，被認(rèn)為是一種新的腫瘤抑制基因（Tumor Suppressor Gene，TSG），即通過調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和凋亡來抑制腫瘤生長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，在許多惡性腫瘤中，CADM1啟動(dòng)子的甲基化導(dǎo)致其表達(dá)下調(diào)或缺失，從而引起癌細(xì)胞的廣泛浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移。
此外，CADM1抑制細(xì)胞轉(zhuǎn)移的作用可能與T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫有關(guān)，尤其是CD8+T細(xì)胞。這些發(fā)現(xiàn)為腫瘤治療提供了新思路。CADM1作為免疫球蛋白超家族的成員之一，可能成為腫瘤診斷指標(biāo)和探索新的腫瘤免疫治療的潛力靶點(diǎn)。
1. 免疫球蛋白超家族
免疫球蛋白超家族（Immunoglobulin superfamily，Ig SF）被認(rèn)為是細(xì)胞粘附分子（Cell Adhesion Molecules，CAMs）中，最多樣化的超家族，其成員包括主要組織相容性復(fù)合物 I 和 II 類分子、T 細(xì)胞受體復(fù)合物蛋白、病毒受體和細(xì)胞表面糖蛋白 [1-2]。免疫球蛋白超家族是黏附分子結(jié)構(gòu)中含有免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）樣結(jié)構(gòu)域的所有分子，一般不依賴于Ca2＋ [3-4]。免疫球蛋白超家族黏附分子廣泛表達(dá)于內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞、白細(xì)胞和神經(jīng)系統(tǒng)。許多Ig SF成員已被確認(rèn)為癌癥進(jìn)展的生物標(biāo)志物，例如：MCAM、L1CAM（CD171）、NCAM（CD56）、PECAM-1（CD31）、ALCAM（CD166）和ICAM-1（CD54）等，與黑色素瘤、膠質(zhì)瘤、乳腺、卵巢、子宮內(nèi)膜、前列腺和結(jié)腸癌等多種癌癥的轉(zhuǎn)移進(jìn)展有關(guān) [5-6]。
2. 什么是CADM1？
2.1 CADM1的結(jié)構(gòu)
細(xì)胞粘附分子 1（Cell adhesion molecule 1，CADM1），又稱Necl2、TSLC1、IGSF4、RA175和Syn CAM，是免疫球蛋白超家族細(xì)胞粘附分子。CADM1編碼的蛋白結(jié)構(gòu)包含胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞質(zhì)區(qū)。胞外區(qū)含422個(gè)氨基酸，通過二硫鍵形成3個(gè)免疫球蛋白C2型結(jié)構(gòu)域，跨膜區(qū)域?yàn)?alpha;螺旋疏水結(jié)構(gòu)，胞內(nèi)區(qū)域含有46個(gè)氨基酸殘基。胞質(zhì)區(qū)結(jié)構(gòu)與血型糖蛋白c類似，包含一個(gè)與跨膜相鄰的FERM蛋白結(jié)合基序和一個(gè)位于梭基末端的PDZ結(jié)合基序，能與相應(yīng)蛋白結(jié)合發(fā)揮其特殊功能（圖1）[8-9]。
圖1. CADM1的結(jié)構(gòu) [9]
2.2 CADM1的表達(dá)和功能
CADM1表達(dá)于腦、睪丸、肺和各種上皮組織，通過其在相鄰細(xì)胞間的同質(zhì)傳遞相互作用，在上皮細(xì)胞粘附中發(fā)揮重要作用。CADM1與肌動(dòng)蛋白-結(jié)合蛋白、4.1B/DAL-1、和支架蛋白、膜-相關(guān)胍酸激酶（包括MPP1、MPP2、MPP3、CASK和Pals2）的成員相結(jié)合，參與不同的生物學(xué)過程 [10-11]。研究發(fā)現(xiàn)，CADM1是一種新的腫瘤抑制基因（TSG），具有抑制細(xì)胞過度增殖的作用。CADM1表達(dá)失活與腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的程度密切關(guān)系。因此，有望以CADM1作為靶點(diǎn)進(jìn)一步開展針對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移的控制和治療方面的研究 [10-11]。
3. CADM1相關(guān)的作用機(jī)制
CADM1作為一種新近發(fā)現(xiàn)的抑癌基因，廣泛參與了細(xì)胞間黏附、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及免疫調(diào)節(jié)。盡管眾多學(xué)者對(duì)探討基因腫瘤抑制方面做了大量研究，但對(duì)于該基因在體內(nèi)的具體功能及其腫瘤抑制的分子機(jī)制尚不明確。
3.1 CADM1和啟動(dòng)子甲基化
甲基化導(dǎo)致腫瘤抑制基因的失活被認(rèn)為是導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的早期機(jī)制之一。在肝癌、肺癌、腸癌、胃癌、前列腺癌、卵巢癌、宮頸癌、乳腺癌、胰腺癌、鼻咽癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤、急性白血病中均證實(shí)了啟動(dòng)子甲基化引起CADM1表達(dá)缺失與腫瘤發(fā)生密切相關(guān)。
在肝癌中，選取在細(xì)胞周期和生長(zhǎng)中發(fā)揮重要作用的關(guān)鍵蛋白：P15、P16、P21、P27、Cyclin D1、Cyclin D3、CDK4、CDK6、phopho-Rb、Rb和E2F1，Western Blot實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，過表達(dá)CADM1可上調(diào)細(xì)胞周期核心蛋白R(shí)b的表達(dá)。Rb蛋白通過抑制轉(zhuǎn)錄因子E2F的活性，從而防止細(xì)胞進(jìn)入S期，保持細(xì)胞在G0/G1期處于休眠狀態(tài)，使細(xì)胞生長(zhǎng)停滯，是一個(gè)非常重要的抑制腫瘤發(fā)生的因子。因此，CADM1可能通過Rb-E2F通路，抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng) [12-13]。
在卵巢癌中，CADM1過表達(dá)會(huì)同時(shí)上調(diào)IFI44L和C4BPA的表達(dá)，激活LXR/RXR通路，抑制PI3K/Akt/mTOR。此外，CADM1過表達(dá)可抑制GF-1和FXYD2基因的表達(dá)來抑制PI3K/Akt/mTOR通路的上游激活。當(dāng)PI3K/Akt/mTOR通路被抑制時(shí)，下游APP、EDN1和Rapla下調(diào)，而TGFBI上調(diào)。此外，ROS/JNK被激活，導(dǎo)致凋亡蛋白caspase-3和caspase-8表達(dá)上調(diào)，最終導(dǎo)致卵巢癌細(xì)胞凋亡。同時(shí)，TGFBI和ROS/JNK通路也可抑制卵巢癌的增殖和轉(zhuǎn)移（圖2） [14]。
圖2. CADM1 抑制卵巢癌的潛在機(jī)制 [14]
3.2 CADM1和腫瘤免疫逃逸
另有研究揭示，CADM1的抑瘤作用依賴于T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫監(jiān)測(cè)。活性的自然殺傷（NK）細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞能通過細(xì)胞上表達(dá)的CRTAM受體識(shí)別CADM1。在體外，CRTAM-CADM1相互作用，可促使細(xì)胞發(fā)揮細(xì)胞毒性作用，同時(shí)促進(jìn)CD8+T細(xì)胞分泌γ-干擾素。在體內(nèi)，CRTAM-CADM1相互作用可促進(jìn)NK細(xì)胞介導(dǎo)的排斥作用，從而殺傷表達(dá)CADM1的腫瘤細(xì)胞（圖3） [15]。
當(dāng)表達(dá)CADM1的腫瘤細(xì)胞注射到裸鼠腹腔內(nèi)的早期階段，腫瘤細(xì)胞能夠有效的被NK細(xì)胞殺傷 [15]。因此推測(cè)，CADM1是一種腫瘤抗原分子，其表達(dá)丟失可能是腫瘤細(xì)胞逃避宿主免疫監(jiān)視的原因。
圖3. CRTAM-CADM1參與腫瘤免疫逃逸機(jī)制 [15]
4. CADM1在癌癥中的作用
4.1 CADM1和肺癌
染色體片段11q23.2上的CADM1基因最初被鑒定為非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）中的抑癌基因，其抑癌活性在裸鼠中得到證實(shí) [16]。此外，CADM1與人類表皮生長(zhǎng)因子受體HER2和整合素α6β4形成復(fù)合物，介導(dǎo)抑制肺鱗狀細(xì)胞癌增殖和侵襲的作用，從而破壞信號(hào)傳導(dǎo)因子及轉(zhuǎn)錄激活因子STAT3（圖4） [17]。在肺腺癌中研究發(fā)現(xiàn)，CADM1甲基化與吸煙因素相關(guān)，推測(cè)吸煙可能是導(dǎo)致基因甲基化的一個(gè)原因，間接說明吸煙與肺癌的關(guān)系。進(jìn)一步研究表明，CADM1通過細(xì)胞質(zhì)帶4.1和MAGu K蛋白相互作用抑制肺腺癌細(xì)胞增殖 [18]。
此外，通過重組病毒Ad sp-E1A（Δ24）-TSLC1（CADM1）插入雙調(diào)控Ad sp-E1A（Δ24）載體中，構(gòu)建了重組病毒Ad sp-E1A-TSLC 1（CADM1），Ad sp-E1A（Δ24）-TSLC1劑量依賴性地抑制肺癌細(xì)胞的活性。CADM1高表達(dá)，肺癌細(xì)胞凋亡率明顯升高，caspase-8、caspase-3和PARP活化增加。在裸鼠移植瘤模型中，瘤內(nèi)注射Ad·sp-E1A（Δ24）-TSLC 1（CADM1）可明顯抑制腫瘤體積，提高存活率 [19]。
圖4. CADM1通過降低STAT3活性抑制鱗狀細(xì)胞癌 [17]
4.2 CADM1和大腸癌
在大腸癌中，研究提示CADM1可通過FERM結(jié)構(gòu)域直接與DAL-1/4.1B蛋白相互作用，共同發(fā)揮抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的功能。在DAL-1/4.1B基因敲除小鼠的研究中，發(fā)現(xiàn)CADM1的分布并不受DAL-1/4.1B基因敲除的影響，而CADM1包含的FERM結(jié)合域的缺失會(huì)影響DAL-1/4.1B在細(xì)胞膜的表達(dá) [20-22]。
CADM1和DAL-1/4.1B是構(gòu)成參與組織肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架級(jí)聯(lián)的要素，從而建立相鄰細(xì)胞的穩(wěn)定黏附。一旦CADM1失活就會(huì)使DAL-1/4.1B及MPP3表達(dá)減少，從而影響細(xì)胞膜和骨架的黏附和連接的穩(wěn)定，參與大腸癌的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移。在結(jié)腸腺癌中，CADM1通過增加整合素α6β4相互作用來調(diào)節(jié)細(xì)胞的穩(wěn)定性，從而減少腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng) [21-22]。
4.3 CADM1和宮頸癌
在宮頸癌中，CADM1啟動(dòng)子在11個(gè)宮頸癌細(xì)胞株中有9個(gè)（82%）發(fā)生高甲基化，CADM1基因通過啟動(dòng)子高度甲基化沉默是從高危型HPV、高風(fēng)險(xiǎn)宮頸上皮內(nèi)瘤變（cervical intraepithelial neoplasia，CIN）病變發(fā)展到浸潤(rùn)性宮頸癌過程中的一個(gè)常見現(xiàn)象 [23-24]。
4.4 CADM1和其它癌癥
在肝癌中，CADM1啟動(dòng)子區(qū)甲基化的肝癌患者術(shù)后腫瘤復(fù)發(fā)率明顯高于啟動(dòng)子區(qū)無甲基化患者 [25]。在卵巢癌中，CADM1通過抑制PI3K/Akt/m TOR的激活，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，并抑制卵巢癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移 [26]。在T細(xì)胞白血病中，CADM1與Tiam1相互作用，促進(jìn)人類T細(xì)胞白血病病毒I型轉(zhuǎn)化和成人T細(xì)胞白血病細(xì)胞侵襲周圍組織（圖5） [27]。
在黑色素瘤中，CADM1過表達(dá)其抑制作用可能是由于MMP2和MMP9表達(dá)受到抑制 [28]。在永生化腎細(xì)胞中，CADM1與受體酪氨酸激酶HER3結(jié)合，減少細(xì)胞增殖 [29-30]。在鱗狀上皮癌中，CADM1表達(dá)缺失的腫瘤患者預(yù)后比陽(yáng)性表達(dá)患者差，使其成為調(diào)控鱗狀上皮癌進(jìn)展的候選基因 [31]。
圖5. CADM1與Tiam1相互作用會(huì)促進(jìn)人類T細(xì)胞白血病 [27]
5. CADM1的臨床研究前景
CADM1作為一種新近發(fā)現(xiàn)的TSG抑癌基因，其缺失與啟動(dòng)子甲基化關(guān)系密切，通過檢測(cè)啟動(dòng)子甲基化，CADM1可作為腫瘤診斷、監(jiān)測(cè)預(yù)后的一種有效的生物標(biāo)記。此外，CADM1在腫瘤免疫監(jiān)視中起到重要的作用，其低表達(dá)或缺失與腫瘤免疫逃避密切相關(guān)。目前已有一些針對(duì)CADM1的藥物在開發(fā)或試驗(yàn)中，如構(gòu)建重組病毒Ad sp-E1A（Δ24）-TSLC1（CADM1）可引起腫瘤細(xì)胞凋亡和病毒顆粒在腫瘤組織中的傳播。CADM1作為一種潛在的腫瘤抑制基因，通過增強(qiáng)CADM1的功能，將在腫瘤臨床藥物應(yīng)用方面具有廣闊的前景。
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CADM1蛋白：
Recombinant Mouse Cell adhesion molecule 1(Cadm1),partial (Active)
The purity was greater than 98.6% as determined by SDS-PAGE. (Tris-Glycine gel) Discontinuous SDS-PAGE (reduced) with 5% enrichment gel and 15% separation gel.
Immobilized Mouse CADM1 at 2μg/mL can bind Mouse CRTAM (CSB-MP614820MO), the EC50 is 52.61-92.92 ng/mL.
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