符志雄 张桉铖 杨永键 郭伟韬
1广东医科大学附属第二医院脊柱外科，湛江 524000；
2广东医科大学，湛江 524000
神经纤维瘤病（neurofibromatosis，NF）是累及中枢及周围神经系统的遗传性疾病，分为1 型神经纤维瘤病（neurofibromatosis type 1，NF1）、2 型神经纤维瘤病（neurofibromatosis type 2，NF2） 及神经鞘瘤病（Schwannomatosis，SWN）［1］。大鼠肉瘤蛋白（rat sarcoma，RAS）在细胞生长和分化中起核心作用，具有结合GDP 时的失活状态和结合GTP 时的活化状态，可通过下游效应物将信号从质膜传递到细胞核，从而调控细胞命运。大鼠肉瘤蛋白/细胞外信号调节蛋白激酶（RAS/ERK）信号通路作为经典的RAS信号通路之一，调控正常细胞的增殖，在肿瘤组织中常有异常表达，通过抑制该信号通路传导来治疗疾病可能成为新的治疗手段［2］。为进一步了解该信号通路与NF之间的联系，以下将对RAS/ERK 信号通路在3种类型NF的研究进展进行综述。
NF1是NF1基因突变引起的常染色体显性遗传疾病［3］。NF1 基因编码包含GRD 结构域的神经纤维蛋白。因为GRD 结构域与哺乳动物p120-GAP 的GTPase 活化蛋白（GAP）结构域有30%的氨基酸序列同源性，所以将神经纤维蛋白与RAS信号通路及其在细胞内信号转导中的作用联系起来［4］。
1.神经纤维蛋白GRD结构域负调节RAS活性
神经纤维蛋白被认为是肿瘤抑制因子［5］。GAP 是催化活性RAS 转化为非活性RAS 的胞质蛋白［6］。酿酒酵母的IRA1 和IRA2 基因编码的蛋白与哺乳动物的GAP 有密切的氨基酸序列同源性，并降低了活性RAS 的数量［7］。GAP 与IRA 蛋白同源区域已经被证明对GAP 的活性至关重要［8］。有趣的是，Xu 等［4］在NF1 蛋白中发现GRD 结构域与哺乳动物GAP 和RAS 抑制蛋白的催化结构域十分相似。因而，神经纤维蛋白很可能具有类似GAP 的功能，负调节RAS 蛋白活性。
2.神经纤维蛋白可由泛素-蛋白酶体途径调节
泛素介导的蛋白水解，可以调节细胞周期控制、分化和免疫应答等过程［9］。神经纤维蛋白被泛素化地发现，初步表明泛素化修饰可能参与了蛋白质的GAP 功能调节［10］。Cichowski 等［11］发现神经纤维蛋白降解可由泛素介导，神经纤维蛋白的稳定防止了异常的细胞增殖。泛素连接酶（Cullin3，Cul3）介导的神经纤维蛋白降解在调控RAS 和ERK 活性中发挥重要作用，而Cul3 抑制可有效抑制该途径［12］。这些研究的发现，再次表明了神经纤维蛋白可被泛素化降解并影响RasGAP 功能，进而通过RAS/ERK 信号通路调控肿瘤细胞增殖，但具体的调控机制仍未明确。
3.神经纤维蛋白与Spred 1蛋白结合发挥RasGAP功能
研究表明，哺乳动物含有3个Spred蛋白（具有EVH1域的Sprouty 相关蛋白）同源物，Spred 1、Spred 2 和Spred 3，每一个都可以负调控RAS/ERK 信号通路［13］。EVH1结构域对Spred 蛋白功能十分重要［14］。Stowe 等［15］发现神经纤维蛋白可以与Spred 1蛋白的EVH1结构域结合。神经纤维蛋白的降低表达可以抑制Spred 1 蛋白降低活性RAS 水平和降低ERK 磷酸化的能力。上述研究提示，Spred 1 蛋白与神经纤维蛋白相互作用并介导其转位到质膜来发挥RasGAP 的功能，通过负调控RAS/ERK信号通路抑制肿瘤发展。
4.神经纤维蛋白与RAS/ERK信号通路
NF1 基因突变使神经纤维蛋白RasGAP 功能异常，使RAS 活性增加并激活RAS/ERK 信号通路［16］。RAS/ERK 信号通路在雪旺细胞去分化中的作用可以促进雪旺细胞肿瘤的形成和增殖［17］。然而，法尼基转移酶抑制剂（FTI）可抑制RAS 活性，在17 例丛状神经纤维瘤（pNF）临床试验患者中却没有起到预想效果［18］。NF 小鼠模型中的MEK 抑制剂治疗减弱了肿瘤异常增殖［19］。MEK抑制剂Selumetinib在治疗儿童pNF 1、2 期临床试验中取得较好疗效并获得药物使用许可［20］。NF1 致病试验及临床模型中，RAS 蛋白的频繁激活和MEK 抑制剂治疗效果［21］，证明了RAS/ERK信号通路在NF1及NF1相关疾病的重要致病作用，但是，单个位点的靶向抑制显示出较低效果，提示了信号通路的复杂性，RAS/ERK信号通路在NF1相关疾病中的具体调节机制未完全清晰。
NF2 是由NF2 基因突变导致的常染色体显性遗传病［22］。NF2 基因编码梅林蛋白（Merlin），调节信号通路，控制细胞增殖和生存［23］。研究表明，失去Merlin 抑制功能的雪旺细胞RAS/ERK 信号水平升高，并促进细胞增殖［24］。RAS/ERK 信号通路在Merlin 缺乏神经鞘瘤的频繁异常激活，提示该信号通路可能参与了肿瘤的致病机制。
1.Merlin 蛋白、神经纤维蛋白、Spred 1 蛋白复合物起负调节作用
Spred 1蛋白是可以与神经纤维蛋白形成稳定复合物的肿瘤抑制因子［25］。同时，Merlin 蛋白可以与RAS 和RasGAP相互作用［26］。内源性神经纤维蛋白和梅林的共免疫沉淀，提示Merlin 蛋白可能与神经纤维蛋白相互作用。Merlin 蛋白能够从大鼠神经鞘瘤细胞系中拉低神经纤维蛋白和RAS活性［27］。Cui 等［27］提出了一种可能机制，Merlin 蛋白不影响Spred 1 蛋白和神经纤维蛋白之间的络合，并且Spred 1 蛋白促进了Merlin 蛋白和神经纤维蛋白之间的络合，神经纤维蛋白与Spred 1 蛋白首先形成复合物，接着与Merlin 蛋白组成三者复合物，对RAS/ERK信号通路起负调节作用。
2.Merlin 蛋白负调节酪氨酸激酶受体（ErbB）、血小板衍生生长因子受体（PDGFR）等受体
2.1.ErbB 家族 包括ErbB 1［也称表皮生长因子受体（EGFR）或人类表皮生长因子受体-1（HER1）］，ErbB 2（也称Neu 或HER2），ErbB 3（也 称HER3）和ErbB 4（也 称HER4）。研究表明，ErbB 2、ErbB 3 受体在神经鞘瘤中可见表达异常，增强了RAS/ERK 信号通路，促进肿瘤细胞的增殖［28］。Merlin 蛋白通过与ErbB 1 结合，并阻止ErbB 1 内化和ErbB 1 与RAS 等典型效应因子的结合，减弱下游信号传导。小鼠雪旺细胞中Merlin 蛋白下调了ErbB 2和ErbB 3的膜水平，从而抑制了下游蛋白激酶B（PKB）和ERK 的活性［29］。同时，在另外一种可能机制中，胶质细胞中Merlin蛋白的丢失会导致与ErbB 2 结合的总蛋白和磷酸化的酪氨酸蛋白激酶SRC 显著增加，重新引入Merlin 抑制了ErbB 2-SRC 的结合，表明了Merlin 蛋白与SRC 竞争性结合ErbB 2，进而负调控由SRC介导的通路激活［30］。
2.2.人类神经鞘瘤细胞系中PDGF 的刺激引起ERK 的激活 同时，在人类神经鞘瘤组织中也观察到强MEK 和ERK活性［24］。PDGFR配体（PDGFs）对雪旺细胞在体内外的增殖和存活具有重要作用［31］。Na+/H+交换调节因子（NHERF）与PDGFR 羧基末端通过PDZ 结构域介导的相互作用产生亲和力并增强细胞中的PDGFR 自磷酸化和ERK活化［32］，过表达NF2 的神经鞘瘤细胞更快地内化PDGFR，加速了表面生长因子的降解［33］。上述研究表明，Merlin蛋白负向调节PDGF 信号，进而抑制由PDGFR 激活的RAS/ERK信号通路传导。
3.Merlin蛋白可与RAS和RasGAP直接作用
RAS的活性是由催化GDP交换GTP的鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF）和刺激GTPase 活性的GAP 直接控制的［34］。哺乳动物中存在多种RasGAP，例如p120RasGAP（又名RasGAP，由RASA1编码）和神经纤维蛋白（由NF1编码）［35］。Yan 等［25］认为，Merlin 蛋白可以与RAS 和RasGAP 相互作用。Merlin 蛋白结合到RasGAP 的PH-C2 结构域，但Merlin蛋白不增加GAP 活性。然而，RasGAP 的PH 结构域与GAP结构域结合，抑制其活性［36］。上述研究呈现了Merlin 蛋白可能通过直接与RAS 和RasGAP 结合并负性调节RAS 介导的信号通路。
4.Merlin蛋白与RAS/ERK信号通路
RAS/ERK信号通路在NF2相关的神经鞘瘤中可见异常表达［25］。RAS 基因突变或通路成员的表达异常，都可能会影响通路信号传导及功能。Merlin蛋白在RAS/ERK 信号通路多个层面都可发生作用，通过与ErbB及PDGFR等生长因子受体作用，进而抑制受体介导的通路激活［29-30，33］。此外，Merlin 蛋白可能直接与RAS 和RasGAP 相互作用，调节RasGAP 的功能，降低RAS 的激活［26-27］。然而，由于Merlin蛋白可与多种结构或信号通路发生相互作用，通路之间的串扰及负反馈调节让Merlin 蛋白相关的信号通路调节机制十分复杂，因而RAS/ERK 通路在NF2 中的致病机制研究仍未完全清晰。
SWN 也称为“3 型神经纤维瘤病”，常伴有明显的神经源性疼痛［37］。大约85%的SWN 家族性病例和40%的散发性病例中存在肿瘤抑制基因亮氨酸拉链样转录调控因子1（LZTR1）和肌动蛋白依赖的染色质调节子家族B 成员1（SMARCB1）的致病性失活生殖系突变［38］。
1.LZTR1
LZTR1 是一种高尔基蛋白，属于BTB-Kelch 超家族成员［39］。LZTR1 含有一个n 端Kelch 基序和两个BTB 结构域。BTB-Kelch 超家族成员作为Cul3 基E3 泛素连接酶的底物连接蛋白，Kelch 和BTB 结构域均可介导蛋白的相互作用。已有研究表明，LZTR1 通过诱导RAS 的多泛素化和降解来调控RAS/ERK 信号通路传导［40］。值得注意的是，SWN 相关的LZTR1 突变与努南综合征（NS）相关的突变可发生在同一遗传位点，并且在一些患者中同时存在NS 和SWN［41］。LZTR1可以利用泛素化和蛋白酶体降解来控制RAS丰度和信号转导。NS 和神经鞘瘤的不同类型LZTR1 突变损害对这些底物的正确识别，导致识别底物的低泛素化和降解，最终转化为增强的ERK 信号［42］。这些研究为我们提出了SWN 的可能致病机制，LZTR1 基因突变减弱了RAS 蛋白的泛素化和降解，使RAS/ERK 信号通路异常激活，促进肿瘤发生。
2.SMARCB1
SMARCB1 是染色质重塑复合物SWI/SNF 的核心亚基之一［43］。SWI/SNF 染色质重塑复合物调控细胞周期进程、程序性细胞死亡、分化等细胞过程［44］。SMARCB1基因突变在SWN 中时常发生，并可能参与了疾病发生发展［38］。人类内源性逆转录病毒K 亚型2（HML-2）的下调出现在染色质重塑或启动子甲基化过程中，并在神经元分化中发挥重要作用。有趣的是，转移性乳腺癌和胰腺癌中HML-2 下调导致NRAS 蛋白降低，提示HML-2 可能靶向RAS 基因［45-46］。并且SMRCB1 表达缺陷的AT/RT 细胞系中HML-2 和NRAS同时降低，并促进了下游的RAS/ERK 信号通路的活化［47］。因此，我们不禁猜想SMRCB1 基因表达异常导致了HML-2 过表达，并促进了RAS/ERK 信号通路的激活，促进疾病发生。
现有研究表明，RAS/ERK信号通路可能参与了NF的致病机制。在NF1、NF2 中，神经纤维蛋白及Merlin 蛋白表现为肿瘤抑制因子，抑制RAS 蛋白活化和通路信号传导。NS与神经鞘瘤病相关的LZTR1 突变促进RAS 蛋白泛素化降解，增强了RAS/ERK 通路信号。信号通路的研究为靶向药物的研发和使用提供重要依据，丰富疾病治疗手段。然而，鉴于不同通路之间的串扰及负反馈调节机制，RAS/ERK 信号通路在NF 中的完整作用机制仍未明确，需要我们进一步的探索。
利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突
作者贡献声明符志雄：数据汇总整理，撰写及修改文章；
张桉铖：参考文献搜索及整理；
杨永键：文章内容格式修改；
郭伟韬：文章题目设计，文章内容审核