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胞粘附分子，其在人體內廣泛存在。除了存在于多種腫瘤細胞中，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、浸潤和轉移過程中，CADM1具有腫瘤抑制的功能，被認為是一種新的腫瘤抑制基因（Tumor Suppressor Gene，TSG），即通過調節(jié)細胞增殖和凋亡來抑制腫瘤生長。研究發(fā)現，在許多惡性腫瘤中，CADM1啟動子的甲基化導致其表達下調或缺失，從而引起癌細胞的廣泛浸潤和轉移。
此外，CADM1抑制細胞轉移的作用可能與T細胞介導的細胞免疫有關，尤其是CD8+T細胞。這些發(fā)現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和探索新的腫瘤免疫治療的潛力靶點。
1. 免疫球蛋白超家族
免疫球蛋白超家族（Immunoglobulin superfamily，Ig SF）被認為是細胞粘附分子（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合物 I 和 II 類分子、T 細胞受體復合物蛋白、病毒受體和細胞表面糖蛋白 [1-2]。免疫球蛋白超家族是黏附分子結構中含有免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）樣結構域的所有分子，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于內皮細胞、上皮細胞、白細胞和神經系統(tǒng)。許多Ig SF成員已被確認為癌癥進展的生物標志物，例如：MCAM、L1CAM（CD171）、NCAM（CD56）、PECAM-1（CD31）、ALCAM（CD166）和ICAM-1（CD54）等，與黑色素瘤、膠質瘤、乳腺、卵巢、子宮內膜、前列腺和結腸癌等多種癌癥的轉移進展有關 [5-6]。
2. 什么是CADM1？
2.1 CADM1的結構
細胞粘附分子 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胞粘附分子。CADM1編碼的蛋白結構包含胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞質區(qū)。胞外區(qū)含422個氨基酸，通過二硫鍵形成3個免疫球蛋白C2型結構域，跨膜區(qū)域為α螺旋疏水結構，胞內區(qū)域含有46個氨基酸殘基。胞質區(qū)結構與血型糖蛋白c類似，包含一個與跨膜相鄰的FERM蛋白結合基序和一個位于梭基末端的PDZ結合基序，能與相應蛋白結合發(fā)揮其特殊功能（圖1）[8-9]。
圖1. CADM1的結構 [9]
2.2 CADM1的表達和功能
CADM1表達于腦、睪丸、肺和各種上皮組織，通過其在相鄰細胞間的同質傳遞相互作用，在上皮細胞粘附中發(fā)揮重要作用。CADM1與肌動蛋白-結合蛋白、4.1B/DAL-1、和支架蛋白、膜-相關胍酸激酶（包括MPP1、MPP2、MPP3、CASK和Pals2）的成員相結合，參與不同的生物學過程 [10-11]。研究發(fā)現，CADM1是一種新的腫瘤抑制基因（TSG），具有抑制細胞過度增殖的作用。CADM1表達失活與腫瘤侵襲轉移的程度密切關系。因此，有望以CADM1作為靶點進一步開展針對腫瘤轉移的控制和治療方面的研究 [10-11]。
3. CADM1相關的作用機制
CADM1作為一種新近發(fā)現的抑癌基因，廣泛參與了細胞間黏附、細胞運動、信號轉導以及免疫調節(jié)。盡管眾多學者對探討基因腫瘤抑制方面做了大量研究，但對于該基因在體內的具體功能及其腫瘤抑制的分子機制尚不明確。
3.1 CADM1和啟動子甲基化
甲基化導致腫瘤抑制基因的失活被認為是導致腫瘤發(fā)生的早期機制之一。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、神經膠質瘤、急性白血病中均證實了啟動子甲基化引起CADM1表達缺失與腫瘤發(fā)生密切相關。
在肝癌中，選取在細胞周期和生長中發(fā)揮重要作用的關鍵蛋白：P15、P16、P21、P27、Cyclin D1、Cyclin D3、CDK4、CDK6、phopho-Rb、Rb和E2F1，Western Blot實驗結果表明，過表達CADM1可上調細胞周期核心蛋白Rb的表達。Rb蛋白通過抑制轉錄因子E2F的活性，從而防止細胞進入S期，保持細胞在G0/G1期處于休眠狀態(tài)，使細胞生長停滯，是一個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，抑制腫瘤細胞生長 [12-13]。
在卵巢癌中，CADM1過表達會同時上調IFI44L和C4BPA的表達，激活LXR/RXR通路，抑制PI3K/Akt/mTOR。此外，CADM1過表達可抑制GF-1和FXYD2基因的表達來抑制PI3K/Akt/mTOR通路的上游激活。當PI3K/Akt/mTOR通路被抑制時，下游APP、EDN1和Rapla下調，而TGFBI上調。此外，ROS/JNK被激活，導致凋亡蛋白caspase-3和caspase-8表達上調，最終導致卵巢癌細胞凋亡。同時，TGFBI和ROS/JNK通路也可抑制卵巢癌的增殖和轉移（圖2） [14]。
圖2. CADM1 抑制卵巢癌的潛在機制 [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細胞介導的免疫監(jiān)測。活性的自然殺傷（NK）細胞和CD8+T細胞能通過細胞上表達的CRTAM受體識別CADM1。在體外，CRTAM-CADM1相互作用，可促使細胞發(fā)揮細胞毒性作用，同時促進CD8+T細胞分泌γ-干擾素。在體內，CRTAM-CADM1相互作用可促進NK細胞介導的排斥作用，從而殺傷表達CADM1的腫瘤細胞（圖3） [15]。
當表達CADM1的腫瘤細胞注射到裸鼠腹腔內的早期階段，腫瘤細胞能夠有效的被NK細胞殺傷 [15]。因此推測，CADM1是一種腫瘤抗原分子，其表達丟失可能是腫瘤細胞逃避宿主免疫監(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胞肺癌（NSCLC）中的抑癌基因，其抑癌活性在裸鼠中得到證實 [16]。此外，CADM1與人類表皮生長因子受體HER2和整合素α6β4形成復合物，介導抑制肺鱗狀細胞癌增殖和侵襲的作用，從而破壞信號傳導因子及轉錄激活因子STAT3（圖4） [17]。在肺腺癌中研究發(fā)現，CADM1甲基化與吸煙因素相關，推測吸煙可能是導致基因甲基化的一個原因，間接說明吸煙與肺癌的關系。進一步研究表明，CADM1通過細胞質帶4.1和MAGu K蛋白相互作用抑制肺腺癌細胞增殖 [18]。
此外，通過重組病毒Ad sp-E1A（Δ24）-TSLC1（CADM1）插入雙調控Ad sp-E1A（Δ24）載體中，構建了重組病毒Ad sp-E1A-TSLC 1（CADM1），Ad sp-E1A（Δ24）-TSLC1劑量依賴性地抑制肺癌細胞的活性。CADM1高表達，肺癌細胞凋亡率明顯升高，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結構域直接與DAL-1/4.1B蛋白相互作用，共同發(fā)揮抑制腫瘤侵襲轉移的功能。在DAL-1/4.1B基因敲除小鼠的研究中，發(fā)現CADM1的分布并不受DAL-1/4.1B基因敲除的影響，而CADM1包含的FERM結合域的缺失會影響DAL-1/4.1B在細胞膜的表達 [20-22]。
CADM1和DAL-1/4.1B是構成參與組織肌動蛋白細胞骨架級聯的要素，從而建立相鄰細胞的穩(wěn)定黏附。一旦CADM1失活就會使DAL-1/4.1B及MPP3表達減少，從而影響細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)展和轉移。在結腸腺癌中，CADM1通過增加整合素α6β4相互作用來調節(jié)細胞的穩(wěn)定性，從而減少腫瘤細胞的運動 [21-22]。
4.3 CADM1和宮頸癌
在宮頸癌中，CADM1啟動子在11個宮頸癌細胞株中有9個（82%）發(fā)生高甲基化，CADM1基因通過啟動子高度甲基化沉默是從高危型HPV、高風險宮頸上皮內瘤變（cervical intraepithelial neoplasia，CIN）病變發(fā)展到浸潤性宮頸癌過程中的一個常見現象 [23-24]。
4.4 CADM1和其它癌癥
在肝癌中，CADM1啟動子區(qū)甲基化的肝癌患者術后腫瘤復發(fā)率明顯高于啟動子區(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，誘導細胞凋亡，并抑制卵巢癌細胞的增殖和轉移 [26]。在T細胞白血病中，CADM1與Tiam1相互作用，促進人類T細胞白血病病毒I型轉化和成人T細胞白血病細胞侵襲周圍組織（圖5） [27]。
在黑色素瘤中，CADM1過表達其抑制作用可能是由于MMP2和MMP9表達受到抑制 [28]。在永生化腎細胞中，CADM1與受體酪氨酸激酶HER3結合，減少細胞增殖 [29-30]。在鱗狀上皮癌中，CADM1表達缺失的腫瘤患者預后比陽性表達患者差，使其成為調控鱗狀上皮癌進展的候選基因 [31]。
圖5. CADM1與Tiam1相互作用會促進人類T細胞白血病 [27]
5. CADM1的臨床研究前景
CADM1作為一種新近發(fā)現的TSG抑癌基因，其缺失與啟動子甲基化關系密切，通過檢測啟動子甲基化，CADM1可作為腫瘤診斷、監(jiān)測預后的一種有效的生物標記。此外，CADM1在腫瘤免疫監(jiān)視中起到重要的作用，其低表達或缺失與腫瘤免疫逃避密切相關。目前已有一些針對CADM1的藥物在開發(fā)或試驗中，如構建重組病毒Ad sp-E1A（Δ24）-TSLC1（CADM1）可引起腫瘤細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CADM1的功能，將在腫瘤臨床藥物應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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