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肝再生磷酸酶(phosphatase of regenerating liver,PRL)是生物体内一类重要的双特性磷酸酶,负责细胞内多种蛋白质酪氨酸(Tyr)和苏氨酸(Thr)残基的去磷酸化。近年来,其家族成员PRL-3,因发现与肿瘤的恶化和转移密切相关而备受关注。已往的研究多集中于PRL-3与肿瘤的相关性方面,而对于其具体的作用机制却不甚了解。本论文发现,PRL-3在肝癌细胞所处的不同阶段,表达存在显著差异:其在细胞增殖时上升,而在细胞离散时下降。PRL-3的这种表达变化可能参与并影响了细胞不同的生命活动。因此,本论文以肝癌细胞HepG2为模型,重点关注肿瘤进程中最为关键的两个环节——细胞的增殖与离散,探讨PRL-3在其中的作用及具体的分子机制。
我们的研究证实,PRL-3可促进细胞增殖。过表达PRL-3不仅提高细胞活力,更是促进了G1／S转换。其功能发挥主要通过细胞间黏连关键分子E-cadherin来完成,而PRL-3可从三方面对E-cadherin进行调控:1.直接调控E—cadherin上某些酪氨酸残基的磷酸化水平,保护E-cadherin在膜上的分布；2.通过激活RhoA信号间接稳定E—cadherin；3.PRL-3在细胞增殖阶段的定位加强了其对E-cadherin的保护作用。此外,有丝分裂过程中PRL-3在分裂沟处的定位也对细胞周期的完成具有促进作用,PRL-3激活的RhoA信号对于细胞完成胞质分裂至关重要。尽管PRL-3对细胞增殖有正向调节作用,但其表达量须处于一定的范围之内,一旦细胞内表达过量的PRL-3,那么有丝分裂后期收缩环处的大量PRL-3可引起RhoA的强直激活,导致收缩环收缩出现障碍,从而形成双核细胞。由此,PRL-3的过量表达可能也是肿瘤细胞多核性的一个成因。
肿瘤细胞增殖到一定程度之后,在某些外界因素(如低氧,生长因子等)的刺激下,逐渐丧失细胞间黏连,细胞开始离散,进而发生迁移、浸润等恶性事件。我们在HGF刺激HepG2细胞离散模型中的研究证实,在细胞黏连丧失过程中,细胞内PRL-3的表达量显著下降,而过表达PRL-3则可抑制细胞离散。该过程的关键依然在于PRL-3的下游效应分子E—cadherin。PRL-3的下降不仅削弱其对E-cadherin的直接保护作用,同时也降低了RhoA信号,另外,剩余的PRL-3在细胞黏连处的分布也逐步向细胞另一侧转移,以上三方面均导致了E—cadherin在细胞黏连处的降低,促进细胞发生离散。另外,向细胞运动前端转移的PRL-3,可通过RhoA信号介导细胞前端伪足形成,从而影响细胞的极性及运动。
此外,本文还对PRL-3的表达调控作了初步探讨,研究结果表明,早期生长反应基因Egr-1为PRL-3上游直接的负向调控因子。Egr-1在HGF的刺激下,其表达迅速上升并转运入核,结合到PRL-3的启动子区抑制PRL-3的转录。
综上所述,PRL-3通过其在细胞内表达量与定位的动态变化,影响了肝癌细胞增殖与离散的两个过程。因此,PRL-3也可能是影响整个肝癌进程中的重要因素。本文提出的PRL-3表达分布的动态变化影响肝癌细胞增殖与离散的作用模式,也可能有助于我们对其他肿瘤发展过程或其他肿瘤相关基因作用机制的理解,同时也可为肿瘤的临床治疗提供新的理论依据及新的靶点。