表皮生长因子受体
EGFR及其配体是参与多种细胞功能的细胞信号分子,包括细胞增殖、分化、运动和存活,以及组织发育(Wang et al., 2004)。
▼ 克隆与表达
Shimizu 等人使用不能结合标记的表皮生长因子(EGF; 131530 )的小鼠 A9 系作为亲代细胞(1980)研究了人-小鼠细胞杂交体并得出结论,EGF 受体位于人染色体 7 的 p22-qter 区域。由于 EGF 受体是一种糖蛋白,Shimizu 等人(1980)假设EGF可能是受体蛋白的结构基因或受体蛋白糖基化的基因。EGF 增强了几种内源性膜蛋白的磷酸化,包括 EGF 受体。EGF受体是一种酪氨酸蛋白激酶。它有2种不同分子量的成分;两者都含有磷酸酪氨酸和磷酸苏氨酸,但只有较高分子量的形式含有磷酸丝氨酸(Carlin 和 Knowles,1982 年)。
卡林等人(1982)表明以前称为 SA7 的特定细胞表面抗原( Aden 和 Knowles, 1976 ) 与表皮生长因子的受体相同。蛋白质印迹分析显示 A431 细胞的去垢剂提取物中存在 145 和 165 kD 的双峰。两种蛋白质都被磷酸化。赖特等人(2001)指出,A431 细胞表现出大约 30 倍的 EGFR 基因扩增,并表达由涉及一些扩增等位基因的基因组重排引起的异常转录物。
Kondo 和 Shimizu(1983)指出 EGFR 分子有 3 个区域:一个伸出细胞外,包含与 EGF 结合的位点;第二个嵌入膜中;第三个投射到细胞内部的细胞质中。EGFR 是一种激酶,可将磷酸基团连接到蛋白质中的酪氨酸残基上。
通过人胎盘 cDNA 文库的 RT-PCR,Reiter 和 Maihle(1996)克隆了一种 EGF 的剪接变体,他们称之为 ERBB1-S,它是通过读取外显子 10 末端的剪接供体位点和使用内含子 10 中的替代多聚腺苷酸化信号而产生的。推导出的 381 个氨基酸蛋白质的计算分子量为 44.7 kD。它有一个 N 端信号序列,后跟一部分细胞外配体结合结构域,包括亚结构域 1 和 2,以及部分亚结构域 3。最后 2 个氨基酸是唯一的。ERBB1-S缺乏全长EGFR的跨膜结构域和胞内酪氨酸激酶催化结构域,预计为可溶性分泌蛋白。Northern印迹分析在胎盘中检测到1.8-kb ERBB1-S 转录物。转染的鹌鹑成纤维细胞将 ERBB1-S 分泌到培养基中。通过 SDS-PAGE,ERBB1-S 的表观分子量为 60 kD。
Reiter 等人使用计算和实验方法(2001)鉴定了来自位于内含子 15 中的新外显子 15A 和 15B 的 2 个 EGFR 剪接变体。通过筛选胎盘 cDNA 文库,他们克隆了一个包含外显子 15B 的 3.0-kb 转录物。推导出的 705 个氨基酸蛋白具有 N 端信号肽、胞外配体结合域的所有 4 个亚域和 78 个独特的 C 端残基。它没有跨膜结构域,也没有细胞内结构域。Northern印迹分析在所有检查的组织中检测到全长EGFR转录物,但仅在胎盘和含有EGFR基因扩增的癌细胞系中检测到3.0-kb EGFR转录物。鹌鹑成纤维细胞中表达的 3.0-kb EGFR 转录物在 SDS-PAGE 上以 110 kD 迁移;N-糖基化的抑制将表观分子量降低到77 kD。
▼ 基因结构
瑞特等人(2001)确定 EGFR 基因包含 28 个外显子,跨越近 200 kb。内含子 1 跨度为 123 kb。该基因包含几个重复元件,包括 SINEs 和 LINEs,以及内含子 15 中的三核苷酸(TGG/A) 重复丰富区域和内含子 27 中的 2 个长 CA 重复。
海利等人(1987)确定 EGFR 基因的外显子 1 富含 GC。功能分析揭示了转录起始位点的外显子 1 和 5 素数内的阳性转录元件。在-140 和+80 之间发现了一个负调节区。SP1( 189906 ) 是最大活动所必需的。
▼ 测绘
卡林等人(1982)指出 7p22-p12 是 EGFR 基因的定位。Kondo 和 Shimizu(1983)得出结论,EGFR 位于 7p13-q22 区域。
▼ 生化特征
张等人(2006)发现人类 EGFR 激酶结构域可以通过增加其局部浓度或通过将激活环中的 leu834 突变为 arg 来激活,这表明激酶结构域本质上是自抑制的。使用突变分析和晶体学,他们表明 EGFR 激酶结构域的自抑制构象类似于 SRC( 190090 ) 和细胞周期蛋白依赖性激酶(参见 CDK1; 116940 )。EGFR 活化是由不对称 EGFR 二聚体的形成引起的,其中 1 个激酶结构域的 C 末端叶在活化的细胞周期蛋白/CDK 复合物中发挥类似于细胞周期蛋白(见604036)的作用。
张等人(2007)以 2.9 埃的分辨率确定了 EGFR 激酶结构域和 MIG6 片段(ERRFI1; 608089 )之间的复合物的晶体结构,这表明来自 MIG6 的大约 25 个残基表位结合到 C 的远端表面。激酶结构域的叶。生化和基于细胞的分析证实,这种相互作用通过阻断活化二聚体界面的形成而有助于抑制 EGFR。将 C 末端延伸至第 1 段的较长 MIG6 肽作为活化 EGFR 激酶结构域的抑制剂增加了效力,同时保持对第 1 段的关键依赖性。Zhang等人(2007) 表明含有组成性活性激酶结构域的 EGFR 分子发出的信号仍然需要形成不对称二聚体,强调了二聚体界面阻断在 MIG6 介导的抑制中的重要性。
二聚动力学
钟等人(2010)使用基于量子点的单分子光学跟踪结合新的时间依赖性扩散分析来研究活细胞上单个 EGFR 的二聚化动力学。在添加配体之前,EGFR 自发形成有限寿命的二聚体,通过其二聚化臂进行动力学稳定。二聚体被启动用于配体结合和信号传导,因此在添加 EGF 后,它们迅速显示出与激活相关的非常缓慢的扩散状态。尽管未配体二聚体的动力学稳定性原则上足以进行不依赖于 EGF 的激活,但信号传导仍需要配体结合。有趣的是,二聚体以肌节蛋白和受体表达依赖的方式在细胞外围富集,
▼ 基因功能
卡林等人(1982)表明来自 A431 细胞的 145-和 165-kD EGFR 蛋白都与放射性标记的 EGF 结合,并且在 EGF 刺激后两者都被磷酸化。海利等人(1987)表明 EGFR 启动子的活性受腺病毒蛋白 E1A 的调节。用佛波酯或胎牛血清刺激会增加 EGFR mRNA 水平。
EGFR 信号传导涉及 Rho 家族的小 GTP 酶,而 EGFR 转移涉及 Rab 家族的小 GTP 酶。兰泽蒂等人(2000)报道 EPS8( 600206 ) 蛋白连接这些信号通路。EPS8 是 EGFR 的底物,通过衔接蛋白 E3B1( 603050 )与 SOS1( 182530 )形成复合物,从而介导 RAC( 602048 ) 的激活。通过其 SH3 域,EPS8 与 RNTRE( 605405 )相互作用。兰泽蒂等人(2000)表明 RNTRE 是一个 RAB5( 179512) GTPase 激活蛋白,其活性受 EGFR 调节。通过与 EPS8 形成复合物,RNTRE 作用于 RAB5 并抑制 EGFR 的内化。此外,RNTRE 将 EPS8 从其 RAC 激活功能中转移,导致 RAC 信号衰减。因此,根据其与 E3B1 或 RNTRE 的关联状态,EPS8 通过 RAC 参与 EGFR 信号传导和通过 RAB5 参与 EGFR 转移。
杨等人(1996)证明用金雀异黄素(一种酪氨酸激酶活性抑制剂)治疗可抑制 HepG2 细胞中 EGF 诱导的酪氨酸磷酸化和 EGFR 降解,这表明酪氨酸激酶活性是 EGF 内化或降解所必需的。 EGFR 受体复合物。
向下等(1984)提出证据表明,致癌基因 ERBB 可能来自编码 EGFR 的基因。Spurr 等人(1984 年)通过对小鼠-人体细胞杂交体的研究,将致癌基因 ERBB 分配给了 7 号染色体。由 v-erb B 编码的蛋白质的氨基酸序列(从基因的核苷酸序列推断)与酪氨酸特异性蛋白激酶具有很强的同源性(Privalsky 等,1984)。ERBA 和 ERBB 都位于小鼠 11 号染色体上,其携带 α-珠蛋白基因和集落刺激因子和白细胞介素 3 基因(Silver 等人,1985 年)。这两种癌基因都不在 16 号染色体上,该染色体在人类中携带 α-珠蛋白基因。在一系列人类胶质母细胞瘤中最引人注目和一致的染色体发现(137800 ) 细胞系增加了 7 号染色体的拷贝数。Henn 等人(1986)发现,在所有细胞系中,ERBB 特异性 mRNA 增加至甚至高于从存在的 7 号染色体数量预期的水平。在良性星形细胞瘤中未发现这些变化。
Yamazaki等人使用Southern印迹分析(1988 年)在 2 例人多形性胶质母细胞瘤中发现,细胞携带扩增的 ERBB 基因,这些基因在 EGF 受体的配体结合域内具有短缺失突变。这些突变的 ERBB 基因的产物比正常的 170-kD EGF 受体小约 30 kD,含有 140-kD 异常 EGF 受体的肿瘤细胞膜部分在没有其配体的情况下显示酪氨酸激酶活性显着升高。在这 2 个肿瘤中,仅扩增了重排的 ERBB 基因。这表明 DNA 重排发生在基因扩增之前。山崎等人(1988)在其他测试的脑肿瘤中无法检测到任何异常的 ERBB 条带。
大约 10% 的 Silver-Russell 综合征(SRS2; 618905 )病例报告了 7 号染色体的母体单亲二体性(UPD )。这表明7号染色体上至少有1个基因被印记并参与了SRS的发病机制。韦克林等人(1998)研究了 EGFR 基因作为印迹的候选基因,因为该基因对应到 7p12,该区域与小鼠 11 号染色体上的印迹区域同源。然而,使用限制性片段长度多态性,他们发现 EGFR 在一系列正常人中的双等位基因表达胎儿组织。来自具有母体 UPD7 的 SRS 患者的成纤维细胞和淋巴母细胞中也显示了表达。因此,没有发现 EGFR 被印记的证据,因此不太可能参与 SRS。然而,EGFR 被证明在人类胎儿中广泛表达,提供了它在早期发育中发挥重要作用的证据。当时已知的唯一印记在 7 号染色体上的基因是 MEST,也称为父系表达基因 1(601029),对应到7q32。
Verveer 等人(2000)提出了一种新的信号机制的证据,该机制由质膜中受体激活的配体孤立横向遗传组成。他们观察了细胞中绿色荧光蛋白标记的 ERBB1 受体的磷酸化,这些受体被共价连接到珠子上的 EGF 进行了局部刺激。这是通过荧光共振能量转移(FRET) 对细胞中蛋白质反应状态的定量成像以及对荧光寿命成像显微镜数据的全局分析来实现的。局部刺激后受体磷酸化在整个细胞上的快速和广泛遗传表明质膜上的信号波导致所有受体完全激活。
表皮生长因子受体的激活在胃肠道粘膜中触发有丝分裂信号传导,并且其表达也在结肠癌和大多数肿瘤中上调。派等人(2002)研究了前列腺素是否反式激活 EGFR。派等人(2002)证明前列腺素 E2(PGE2; 见176804 ) 快速磷酸化 EGFR 并触发正常胃上皮和结肠癌细胞系中的细胞外信号调节激酶 2(ERK2; 176948 )-有丝分裂信号通路。用选择性抑制剂灭活 EGFR 激酶显着降低了 PGE2 诱导的 ERK2 活化、c-fos mRNA 表达和细胞增殖。抑制基质金属蛋白酶、TGFA 或 c-Src( 190090) 阻断 PGE2 介导的 EGFR 反式激活和下游信号传导,表明 PGE2 诱导的 EGFR 反式激活涉及通过 TGF-α(一种 EGFR 配体)转导的信号传导,可能由 c-Src 激活的 MMP 释放。
使用转基因小鼠和抑制剂研究,Mak 和 Chan(2003)表明,在毛发周期的生长期,EGFR 信号传导对于毛发生长的启动是必不可少的,但持续表达会在后期阻止毛囊发育。
Schlessinger(2004)回顾了由 EGF 和成纤维细胞生长因子(FGF) 受体(例如136350)激活的信号通路。两种受体都刺激类似的细胞内信号通路补充。然而,虽然活化的 EGF 受体作为募集信号蛋白的主要平台,但通过 FGF 受体的信号传导主要由多对接蛋白复合物的组装介导。此外,FGF 受体信号传导受制于不影响 EGF 受体信号传导的其他细胞内和细胞外控制机制。
特兰等人(2003)发现 Cam1(CAMLG; 601118 )缺陷小鼠上皮细胞表达功能性 EGFR。然而,EGF( 131530 ) 刺激导致Egfr再循环和Egfr细胞质积累受损。免疫沉淀分析表明野生型 Cam1 和 Egfr 之间的直接相互作用取决于配体结合。突变分析表明,Caml 结合 Egfr 的激酶结构域,并且蛋白质共定位在 ER 中。特兰等人(2003)得出结论,CAML 可能在长期增殖反应期间在 EGFR 循环中发挥作用。
王等人(2003)证明人类巨细胞病毒(CMV) 通过与 EGFR 相互作用并诱导信号传导来感染细胞。用 EGFR cDNA 转染 EGFR 阴性细胞会使非易感细胞对人 CMV 敏感。配体置换和交联分析表明,人类 CMV 通过其主要包膜糖蛋白 gB 与 EGFR 相互作用。gB 优先与用 ERBB 家族 cDNA 转染的 CHO 细胞中的寡聚分子结合 EGFR 和 EGFR-ERBB3( 190151 )。王等人(2003)得出的结论是,综合起来,他们的数据表明 EGFR 是人类 CMV 触发的信号传导和病毒进入的必要成分。
Koprivica 等人(2005)证明抑制 EGFR 的激酶功能会阻断髓磷脂抑制剂和硫酸软骨素蛋白多糖在抑制神经突生长方面的活性。此外,再生抑制剂以钙依赖性方式触发 EGFR 的磷酸化。EGFR 抑制剂的局部给药促进了受损小鼠视神经纤维的显着再生,为中枢神经系统(CNS) 损伤后增强轴突再生提供了一条有希望的治疗途径。
贾农吉特等人(2005)发现 EGFR 信号促进小鼠卵母细胞-颗粒细胞复合物中的类固醇生成和促黄体生成素(LH;参见152780 ) 诱导的小鼠 Leydig 细胞系中的类固醇生成。金属蛋白酶介导的膜结合 Egf 切割的抑制消除了 LH 诱导的卵巢卵泡中的类固醇生成,但在 Leydig 细胞系中没有,这表明 LH 受体(LHCGR; 152790 ) 信号传导通过这两个系统中的不同机制激活 EGFR。
使用微阵列分析和定量实时 PCR,Kario 等人(2005)观察到在用 EGF 处理后,在 HeLa 细胞中 SOCS4( 616337 ) 和 SOCS5( 607094 ) 的表达上调。CHO细胞中SOCS4或SOCS5的过表达下调EGFR表达,与EGF处理无关。SOCS5 和其他 SOCS 蛋白,但不是 SOCS4,在 EGF 刺激后被磷酸化。共免疫沉淀分析表明SOCS5直接与EGFR相互作用。SOCS5 还降低了 EGFR 相关受体 ERBB2( 164870 ) 和 ERBB4( 600543 ) 的表达,但不降低其他细胞表面受体。SOCS5 将 EGFR 募集到细长蛋白 B( 600787 ) 和细长蛋白 C( 600788)) 含 E3 泛素连接酶复合物。SOCS5 还导致 EGFR 从细胞表面重新定位到细胞内囊泡并减少 EGFR 介导的细胞信号传导。蛋白酶体抑制减少了 SOCS5 依赖性 EGFR 下调。在 SOCS5 存在下 EGFR 的增强降解伴随着 SOCS5 本身的增强降解。卡里奥等人(2005)得出结论,SOCS4 和 SOCS5 负调节 EGFR 信号传导,很可能是通过不同的机制。
Tai 等人将免疫组织化学与包含 406 个 NSCLC 样本的组织微阵列一起使用(2006) 分别记录了 69% 和 61% 的样本中 EGFR 和 FGF3( 164950 ) 的过表达。他们发现 EGFR 和 FGF3 的过表达之间存在显着相关性(p 小于 0.001)。泰等人(2006)提出EGFR和FGF3的共过表达可能在肺癌的发病机制中起重要作用。
琼斯等人(2006)使用包含人类基因组中编码的几乎所有 Src 同源性 2(SH2) 和磷酸酪氨酸结合(PTB) 结构域的微阵列来测量代表 4 个 ErbB 受体上酪氨酸磷酸化生理位点的 61 个肽的每个结构域的平衡解离常数. 通过以不同的亲和力阈值对网络进行切片,Jones 等人(2006)发现受体之间的惊人差异。最值得注意的是,随着阈值的降低,EGFR 和 ErbB2 变得更加混杂,而 ErbB3( 190151 ) 则没有。由于 EGFR 和 ErbB2 在许多人类癌症中过度表达,Jones 等人(2006)得出的结论是,滥交随蛋白质浓度变化的程度可能有助于受体酪氨酸激酶的致癌潜力。
Sorensen 等人使用作为手术残留物获得的健康人体皮肤碎片(2006)表明,人皮肤诱导表皮(DEFB103;抗微生物多肽的β-防卫素103的表达的无菌伤人606611),脂笼蛋白-2(LCN2; 600181 ;),分泌性白细胞蛋白酶抑制剂(SLPI 107285通过的活化) EGFR 通过肝素结合 EGF(HBEGF; 126150 )。表皮培养研究表明,EGFR 的激活产生了 DEFB103 的抗菌浓度,并增加了培养物对金黄色葡萄球菌的活性。索伦森等人(2006) 得出的结论是,无菌伤人会引发先天免疫反应,从而增加对明显感染和微生物定植的抵抗力。
使用比较基因分析,Weller 等人(2010)确定了基因治疗载体腺相关病毒血清型 6(AAV6) 的转导与 EGFR 表达之间的正相关。AAV1 能够转导到表达 EGFR 的细胞中,但效率低于 AAV6,AAV2 和 AAV5 未显示转导。EGFR 抑制剂阻止 AAV6 进入细胞。韦勒等人(2010)得出结论,EGFR 是 AAV6 的辅助受体。
阿吉雷等人(2010)证明神经祖细胞(NPC) 和神经干细胞(NSC) 之间通过 EGFR 和 Notch( 190198 ) 信号传导的功能性细胞-细胞相互作用在维持脑室下区这些细胞群之间的平衡方面具有至关重要的作用。海马侧脑室和齿状回。体内增强的 EGFR 信号传导导致 NPC 池扩大并减少 NSC 数量和自我更新。这是通过涉及 EGFR 介导的 Notch 信号调节的非细胞自主机制发生的。阿吉雷等人(2010)得出结论,他们的发现定义了成人脑室下区 EGFR 和 Notch 通路之间的新相互作用,从而为 NSC 和 NPC 池维持提供了机制。
诺克斯等人(2010)假设副交感神经支配是器官发生过程中上皮祖细胞功能所必需的。去除小鼠外植体器官培养物中的副交感神经节减少了 keratin-5( 148040 ) 阳性上皮祖细胞的数量和形态发生。乙酰胆碱类似物挽救了这些影响。诺克斯等人(2010)证明乙酰胆碱信号通过毒蕈碱 M1 受体( 118510 ) 和 EGFR 增加了 keratin-5 阳性祖细胞的上皮形态发生和增殖。副交感神经支配维持上皮祖细胞群处于未分化状态,这是器官发生所必需的。
瑞安等人(2010)发现至少有 2 种组成途径可将 Egfr 靶向小鼠肾上皮细胞的基底外侧膜。一个途径涉及一种高度保守的表皮生长因子受体二亮氨酸基序和衔接蛋白-1B(AP1B,或AP1B1;之间的直接交互600157)。另一个组成途径孤立于 AP1B。瑞安等人(2010)还确定了一个潜在的基底外侧通路,该通路穿过Rab11(见605570)阳性根尖下区室,孤立于 AP1B。他们发现常染色体隐性遗传多囊肾病的 bpk 小鼠模型(见263200)是由 Bicc1 基因(614295),除了正常的基底外侧定位外,还导致 Egfr 错配到顶膜。bpk 突变特异性干扰组成型Ap1b 依赖性Egfr 贩运。由此产生的 Egfr 定位缺乏极性反过来又允许来自顶端和基底外侧膜的 Egf 依赖性信号传导,并与延长的 Erk1(MAPK3; 601795 )/Erk2 激活有关。
柏林等人(2010)中发现USP8(的枯竭603158)在HeLa细胞中加速EGFR降解和USP8经由HRS(HGS;减轻EGFR降解604375)依赖性通路。使用小鼠蛋白质的突变分析表明,EGFR 泛素化的调节需要一个包含 3 个 RxxK 基序的 Usp8 中心区域,这些基序与 ESCRT-0 蛋白 Stam1( 601899 ) 和 Stam2( 606244 )的 SH3 结构域具有低亲和力相互作用。Usp8 介导的去泛素化以 RxxK 基序依赖的方式减缓了 EGFR 通过早期循环内体回路的进展。柏林等人(2010)得出的结论是,USP8-STAM 复合物是一种保护机制,可调节 EGFR 在用于溶酶体降解和回收的途径之间的早期内体分选。
冯等人(2011)发现小鼠 Shkbp1( 617322 ) 负调控 EGF 激活的 EGFR 的内吞作用和溶酶体降解。酵母 2 杂交和免疫共沉淀测定显示 Shkbp1 与 CIN85(SH3KBP1; 300374 )相互作用。Shkbp1 与 CIN85 的相互作用消除了 CIN85 与 CBL( 165360 )在内吞囊泡上的相互作用,并干扰了 EGF 激活的 EGFR 的内吞作用和降解。突变分析显示,Shkbp1 的 2 个 PxxxPR 基序中至少有 1 个是 Shkbp1 与 CIN85 的 SH3 结构域相互作用和抑制 EGFR 降解所必需的。野生型 Shkbp1 或具有 1 个功能性 PxxxPR 基序的突变型 Shkbp1 提高了 EGFR 依赖性报告基因的表达。
沉等人(2013 年)证明 EGFR 是人类癌症中已充分表征的致癌基因的产物,通过 argonaute-2(AGO2; 606229 ) 在 tyr393(Y393) 处的磷酸化,抑制特定肿瘤抑制因子样 microRNA 的成熟,以响应缺氧应激。. EGFR 和 AGO2 之间的关联因缺氧而增强,导致 AGO2-Y393 磷酸化升高,进而降低 Dicer( 606241 ) 与 Ago2的结合并抑制 miRNA 从前体到成熟 miRNA 的加工。沉等人(2013)还确定了前体 miRNA 中的长环结构作为磷酸化-Y393-AGO2 介导的 miRNA 成熟的关键调节元件。此外,AGO2-Y393 磷酸化介导 EGFR 增强的细胞存活率和缺氧条件下的侵袭性,并与乳腺癌( 114480 ) 患者较差的总体存活率相关。沉等人(2013)得出结论,他们的研究揭示了 EGFR 在 microRNA 成熟中的作用,并证明了 EGFR 如何通过新的翻译后修饰发挥 AGO2 的调节作用。
魏等人(2013)表明 EGFR 结合自噬蛋白 BECN1( 604378 ),导致其多位点酪氨酸磷酸化,增强与抑制剂的结合,并降低 BECN1 相关的 VPS34( 602609 ) 激酶活性。抑制 EGFR 可破坏 BECN1 酪氨酸磷酸化并恢复人非小细胞肺癌细胞中的自噬。魏等人(2013)提出致癌受体酪氨酸激酶直接调节核心自噬机制。
斯卡菲迪等人(2014)研究了增强的 EGFR 信号传导是否在脑损伤后的关键时期刺激表达 EGFR 的祖细胞的内源性反应,并促进发育中大脑的细胞和行为恢复。Scafidi 等人使用已建立的极早产脑损伤小鼠模型(2014)证明在少突胶质细胞谱系细胞中选择性过表达人EGFR或在损伤后立即给予鼻内肝素结合EGF可减少少突胶质细胞死亡,增强祖细胞产生新的少突胶质细胞,并促进功能恢复。此外,这些干预措施减少了超微结构异常并减轻了白质特定范式的行为缺陷。用用于癌症治疗的分子靶向药物抑制 EGFR 信号转导表明,EGFR 激活是弥漫性白质损伤后少突胶质细胞再生和功能恢复的重要因素。斯卡菲迪等人(2014)得出的结论是,他们的研究提供了直接证据,表明在损伤后特定时间靶向少突胶质祖细胞中的 EGFR 在临床上是可行的,并且可能适用于白质损伤早产儿的治疗。
王等人(2013)发现人类 SGEF(ARHGEF26; 617552 )在调节 EGFR 从早期到晚期内体的转移中具有 RHOG( 179505 ) 和鸟嘌呤核苷酸交换因子活性孤立作用。SGEF 在前列腺癌细胞系中的过表达稳定了 EGFR,并通过减缓 EGFR 从早期内体的退出及其向晚期内体的转运来抑制其降解。相反,SGEF 的消耗增加了 EGFR 降解并减弱了 EGF 诱导的 AKT(参见164730)信号传导和细胞迁移。SGEF对EGFR细胞表面表达影响不大。
Sirisaengtaksin 等人使用以 ESCRT-0 成分 HRS 作为诱饵的人脑 cDNA 文库的酵母 2 杂交筛选,然后进行生化分析(2014)发现 HRS 与 UBE4B( 613565 )相互作用。使用人类神经母细胞瘤和 HeLa 细胞的进一步分析显示,UBE4B 通过其与 HRS 的相互作用以及与 HRS 结合的 EGFR 的泛素化和降解与内体结合。ESCRT-0 成分 STAM 与 HRS 的结合不影响 HRS 与 UBE4B 的相互作用。去泛素化酶 USP8 也是 EGFR 分选和降解所必需的。Sirisaengtaksin 等人(2014) 提出 UBE4B、ESCRT-0 复合物和 USP8 耦合泛素化和分选机制以促进 EGFR 的内体分选和溶酶体降解。
菲尔莫尔等人(2015)证明 EZH2( 601573 ) 抑制在体外和体内对非小细胞肺癌的 TopoII 抑制剂反应具有不同的影响。EGFR 和 BRG1( 603254 ) 突变是预测对 EZH2 抑制反应对 TopoII 抑制剂的敏感性增强的遗传生物标志物。BRG1 功能丧失突变肿瘤对 EZH2 抑制有反应,S 期、后期桥接、细胞凋亡和 TopoII 抑制剂敏感性增加。相反,EGFR 和 BRG1 野生型肿瘤响应 EZH2 抑制上调 BRG1 并最终变得对 TopoII 抑制剂更具抗性。由于 EGFR 和 BRG1 之间的遗传拮抗作用,EGFR 功能获得性突变肿瘤对 EZH2 抑制和 TopoII 抑制剂也很敏感。
胶质母细胞瘤起源于星形胶质细胞及其前体神经干细胞,并且经常与 EGFR 的激活突变相关。胶质母细胞瘤中最常见的 EGFR 激活突变是外显子 2 到 7 的缺失,这会产生组成型活性 EGFR,称为 EGFRvIII,诱导 STAT3 磷酸化以驱动肿瘤发生。Jahani-Asl 等人使用 RNA 测序分析、蛋白质印迹分析以及缺失和敲低实验(2016)发现 OSMR( 601743) 与对照相比,在表达 EGFRvIII 的人脑肿瘤干细胞(BTSC) 和小鼠星形胶质细胞中以 STAT3 依赖性方式高表达。染色质免疫沉淀和测序表明STAT3占据了OSMR基因的启动子。OSMR-、STAT3-和EGFRvIII-依赖性靶基因之间存在显着重叠。免疫组织化学分析表明,OSMR 和 EGFRvIII 在细胞膜上形成了一个辅助受体复合物,并且相互作用不需要gp130(IL6ST; 600694 ) 和野生型 EGFR。OSM( 165095) 信号传导诱导 EGFR 的磷酸化和活化,导致 EGFR-OSMR 相互作用。 OSMR 的敲低抑制了 BTSCs 和星形胶质细胞的增殖。此外,在注射了表达 EgfrvIII 的星形胶质细胞或 BTSCs 的 SCID 小鼠中,Osmr 的敲低抑制了肿瘤的生长。Jahani-Asl 等人(2016)得出结论,OSMR 是一种细胞表面受体,它定义了 EGFRvIII 和 STAT3 在胶质母细胞瘤发病机制中的前馈机制。
朗克尔等人(2016)发现沉默人乳腺癌细胞中的ZDHHC20( 617972 ) 会增加 EGF 诱导的持续激活和 EFGR 信号传导,并导致活性 EGFR 的内体积累。进一步分析表明,ZDHHC20 棕榈酰化 EGFR C 末端尾部的半胱氨酸残基,EGFR 的这种棕榈酰化促进其 C 末端尾部与质膜的结合,阻碍 EGFR 活化,并诱导活化 EGFR 的更新。
内吞途径的整合对于调节受体信号传导至关重要。EGFR 的非网格蛋白内吞(NCE) 途径在高配体浓度下被激活,并靶向受体降解,减弱信号传导。卡尔代里等人(2017)对 EGFR-NCE 进行了公正的分子表征,并确定了 NCE 特异性调节剂,包括内质网(ER) 驻留蛋白 网状蛋白-3(RTN3; 604249 ) 和特定货物 CD147( 109480))。RTN3 对 EGFR/CD147-NCE 至关重要,可促进 NCE 内陷形成和/或成熟所需的质膜(PM)-ER 接触位点的产生。Ca(2+) 释放在这些站点,触发由肌醇1,4,5-三磷酸(IP3) 依赖激活ER Ca(2+) 通道,是完成EGFR 内化所必需的。作者得出结论,他们确定了依赖于 ER-PM 接触位点和局部 Ca(2+) 信号传导的 EGFR 内吞作用机制。
使用 U2OS 细胞的免疫荧光分析,Ho 和 Lin(2018)表明 EGF 刺激诱导 E3 泛素连接酶 RNF144A( 619454)之间的动态相互作用) 和 EGFR,导致 RNF144A 和 EGFR 在质膜和细胞内囊泡中的共定位。抑制剂分析显示,在 EGF 刺激后,RNF144A 与早期内体中内吞的 EGFR 相互作用,并且 EGFR 和 RNF144A 一起被转运到晚期内体和溶酶体。通过与 EGFR 相互作用,RNF144A 促进 EGFR 泛素化并通过其 E3 连接酶活性调节 EGFR 蛋白水平和定位。在几种培养的癌细胞中发现EGFR和RNF144A的表达呈正相关。人类细胞和小鼠胚胎成纤维细胞的敲除分析揭示了 RNF144A 在 EGF 依赖性基因激活和细胞增殖中的作用。
▼ 细胞遗传学
为了研究胶质母细胞瘤中框内基因融合的全球格局(见137800),Frattini 等人(2013 年)分析了原发性胶质母细胞瘤和胶质瘤球培养物的大型 RNA 测序数据集。作者确定了将 EGFR 的编码序列融合到几个伙伴的复发易位,其中 EGFR/SEPT14 是人类胶质母细胞瘤中最常见的功能基因融合。EGFR/SEPT14 融合激活 STAT3( 102582 ) 信号并赋予有丝分裂原孤立性和对 EGFR 抑制的敏感性。
▼ 分子遗传学
比沃纳等人(2011)使用合并的 RNA 干扰(RNAi) 筛选显示 FAS( 134637 ) 和 NF-kappa-B 途径的几种成分的敲低(见164011 ) 特异性增强了由 EGFR 酪氨酸激酶抑制剂(TKI) 诱导的细胞死亡厄洛替尼在 EGFR 突变肺癌细胞中的作用。通过 c-FLIP( 603599 ) 或 IKK( 603258 ) 的过表达或 I-kappa-B 的沉默激活 NF- kappa-B(参见164008),从 EGFR TKI 治疗中拯救了 EGFR 突变的肺癌细胞。在厄洛替尼敏感和厄洛替尼耐药的 EGFR 突变肺癌模型中,NF-kappa-B 的遗传或药理学抑制增强了厄洛替尼诱导的细胞凋亡。NF-kappa-B 抑制剂 I-kappa-B 的表达增加预测了接受 EGFR TKI 治疗的 EGFR 突变肺癌患者的反应和存活率的提高。比沃纳等人(2011)得出结论,他们的数据将 NF-kappa-B 与 EGFR 一起确定为 EGFR 突变肺癌的潜在伴随药物靶标,并提供了对肿瘤细胞摆脱癌基因依赖的机制的洞察。
Lupberger 等人使用功能性 RNAi 激酶筛选(2011)将 EGFR 和 EPHA2( 176946 )确定为丙型肝炎病毒(HCV;见609532 ) 进入细胞的宿主辅助因子。临床批准的受体酪氨酸激酶(RTK) 抑制剂(厄洛替尼和达沙替尼)或 RTK 特异性抗体会损害细胞培养和人肝嵌合小鼠模型中所有主要 HCV 基因型和病毒逃逸变体的感染。EGFR和通过调节CD81(EPHA2介导HCV进入186845)-claudin-1(CLDN1; 603718)辅助受体协会和病毒糖蛋白依赖性膜融合。Lupberger 等人(2011)得出的结论是,RTK 是 HCV 进入辅助因子,并且 RTK 抑制剂具有显着的抗病毒活性,可能有助于预防和治疗 HCV 感染。
Bollee 等人使用免疫组织化学分析(2011)发现 HBEGF 的表达在人类新月体快速进展性肾小球肾炎(RPGN) 和 RPGN 小鼠模型中被诱导。RPGN 小鼠中 Hbegf 的上调增加了 Egfr 磷酸化并在体外诱导足细胞中的迁移表型。小鼠中 Hbegf 的缺乏或足细胞中 Egfr 的条件性缺失显着改善了 RPGN 的进程和存活率。Egfr 的药理学阻断同样减轻了实验性 RPGN 的严重程度。博利等人(2011)得出结论,足细胞中 HBEGF-EGFR 通路的激活会导致 RPGN。
杨等人(2011 年)在人类癌细胞中证明 EGFR 激活诱导 PKM2 易位,但不诱导 PKM1(参见179050)进入细胞核,其中 PKM2 的 K433 与β-连环蛋白的 c-Src 磷酸化 Y333 结合(116806)。两种蛋白质都需要这种相互作用才能被招募到 CCND1( 168461 ) 启动子,从而导致 HDAC3( 605166) 从启动子、组蛋白 H3 乙酰化和细胞周期蛋白 D1 表达中去除。PKM2 依赖性 β-连环蛋白反式激活有助于 EGFR 促进的肿瘤细胞增殖和脑肿瘤发展。此外,在人类胶质母细胞瘤标本中发现 c-Src 活性、β-连环蛋白 Y333 磷酸化和 PKM2 核积累之间存在正相关。此外,β-连环蛋白磷酸化和核 PKM2 水平与胶质瘤恶性程度和预后相关。杨等人(2011)得出结论,他们的研究结果表明,EGF 通过与 Wnt/Wingless 诱导的机制不同的机制诱导 β-连环蛋白反式激活(参见164820) 并强调了 PKM2 在 EGFR 促进的 β-连环蛋白反式激活、细胞增殖和肿瘤发生中的基本非代谢功能。
对酪氨酸激酶抑制剂的反应
大多数患有非小细胞肺癌(NSCLC; 211980 ) 的患者对靶向表皮生长因子受体的吉非替尼没有反应。然而,大约 10% 的患者具有快速且通常是显着的临床反应。林奇等人(2004)在 9 名吉非替尼反应性肺癌患者中的 8 名中发现了 EGFR 基因酪氨酸激酶结构域的激活体细胞突变(见131550.0001 - 131550.0004),而 7 名没有反应的患者中没有一个(P 小于 0.001)。突变是小的框内缺失或聚集在酪氨酸激酶结构域的 ATP 结合口袋周围的氨基酸取代。在未接触吉非替尼的 25 名原发性 NSCLC 患者中,有 2 名(8%) 的肿瘤中检测到了类似的突变。所有突变都是杂合的,并且在多名患者中观察到相同的突变,表明功能的附加特异性增益。在体外,EGFR 突变表现出对表皮生长因子的反应增强的酪氨酸激酶活性和对吉非替尼抑制的敏感性增加。参见Sorscher(2004) 的评论。
佩兹等人(2004)观察到肺癌中 EGFR 基因的突变与对吉非替尼的治疗反应之间的相关性。他们在对吉非替尼治疗有反应的美国患者的肺癌样本和对吉非替尼的生长抑制过敏的肺腺癌细胞系中发现了 EGFR 突变,但在对吉非替尼不敏感的肿瘤或细胞系中没有发现。佩兹等人(2004)在来自日本的 58 个未选择的 NSCLC 肿瘤中的 15 个和来自美国的 61 个肿瘤中的 1 个中发现了 EGFR 的体细胞突变。EGFR突变与患者特征显示出惊人的相关性。腺癌中的突变比其他非小细胞肺癌更常见,分别存在于 70 例中的 15 例(21%) 和 49 例中的 1 例(2%);女性比男性更常见,分别出现在 45 人中有 9 人(20%)和 74 人中有 7 人(9%);日本患者比美国患者更常见,58 例腺癌中有 15 例(26%) 和 41 例腺癌中有 14 例(32%) 与 61 例中的 1 例(2%) 和 29 例腺癌中的 1 例(3%) ), 分别。与存在 EGFR 突变相关的患者特征是与对吉非替尼治疗的临床反应相关的患者特征。佩兹等人(2004)表明在其他恶性肿瘤中鉴定 EGFR 突变,可能包括先前已鉴定出 EGFR 改变的胶质母细胞瘤(Yamazaki 等人,1988 年),可能会鉴定出同样受益于 EGFR 抑制剂治疗的其他患者。日本和美国患者在 EGFR 突变频率和对吉非替尼反应方面的显着差异引发了关于不同种族、文化和地理群体中癌症分子发病机制差异的一般性问题,并主张在癌症临床试验中人群多样性的好处.
鲍等人(2004)发现EGFR 基因的外显子 19 的框内缺失和外显子 858 的体细胞点突变(见131550.0002)在“从不吸烟者”的肺癌中特别常见,并且与对酪氨酸激酶的敏感性有关抑制剂吉非替尼和厄洛替尼。由于大多数突变阳性肿瘤是来自“从不吸烟者”(定义为一生吸烟少于 100 支的患者)的腺癌,Pao 等人(2004 年)筛选 EGFR 外显子 2-28 的 15 个从未经治疗的“从不吸烟者”切除的腺癌中的突变。7 个肿瘤具有酪氨酸激酶结构域突变,而 81 个非小细胞肺癌中有 4 个(NSCLC;211980) 从未经治疗的前吸烟者或当前吸烟者切除(p = 0.0001)。鲍等人(2004)表明这些发现与Paez 等人的发现一起(2004)和林奇等人(2004)表明,来自“从不吸烟者”的腺癌包含肺癌的一个独特子集,通常包含与激酶抑制剂敏感性相关的 EGFR 酪氨酸激酶结构域内的突变。
索德拉等人(2004)报道突变EGFR选择性激活 AKT( 164730 ) 和 STAT(见600555 ) 信号通路,促进细胞存活,但对诱导增殖的细胞外信号调节激酶信号通路没有影响。表达突变 EGFR 的非小细胞肺癌细胞在 siRNA 介导的突变 EGFR 敲低或用 AKT 和 STAT 信号传导的药物抑制剂治疗后经历了广泛的细胞凋亡,并且对常规化疗药物诱导的细胞凋亡具有相对抗性。因此,Sordella 等人(2004)得出结论,突变 EGFR 选择性地转导了非小细胞肺癌依赖的生存信号;吉非替尼对这些信号的抑制可能有助于药物的疗效。
尽管非小细胞肺癌患者对 EGFR 抑制剂有显着反应,但大多数患者最终会复发。小林等人(2005)报告了一名 EGFR 突变、吉非替尼反应性晚期非小细胞肺癌患者,在吉非替尼治疗期间完全缓解 2 年后复发。复发时肿瘤活检标本中 EGFR 基因的 DNA 序列显示存在第二个突变( 131550.0006 )。结构建模和生化研究表明,第二个突变导致吉非替尼耐药。
在一项对 325 名接受厄洛替尼治疗的 NSCLC 患者的 EGFR 表达和突变的研究中,Tsao 等人(2005)发现 EGFR 的表达和 EGFR 拷贝数的增加,但不是 EGFR 的突变,与对厄洛替尼的反应性相关,但与生存率的增加无关。曹等人(2005)提出突变分析对于确定适合使用 EGFR 抑制剂治疗的患者不是必需的。
玛丽等人(2005)在 95 个胶质瘤中未发现 EGFR 突变,包括胶质母细胞瘤、间变性少突胶质细胞瘤和低级别胶质瘤,这表明 EGFR 抑制剂不能有效治疗这些肿瘤。
顾等人(2007)报道了一个 EGFR 突变数据库的创建,该数据库管理非小细胞肺癌中的体细胞 EGFR 突变。作者分析了从 26 篇出版物中收集的 809 个突变。4 个超级热点占突变的 70%,而 131 个独特突变中的三分之二只报告了一次,占报告突变的 11%。微缺失(1 至 50 nt)和微插入缺失(丢失或增加 1 至 50 nt)在外显子 19 区域很常见。微缺失和微插入缺失在酪氨酸激酶抑制剂吉非替尼或厄洛替尼的应答者中更为常见。吸烟者的 EGFR 突变在香烟烟雾中没有带有诱变剂的特征。
EGFR激酶抑制剂吉非替尼和厄洛替尼是EGFR激活突变肺癌的有效治疗方法,但这些肿瘤总是会产生耐药性。恩格尔曼等人(2007)描述了一种对吉非替尼敏感的肺癌细胞系,由于 MET( 164860 ) 原癌基因的局部扩增,该细胞系对吉非替尼产生了耐药性。抑制这些细胞中的 MET 信号可以恢复它们对吉非替尼的敏感性。在对吉非替尼或厄洛替尼产生耐药性的 18 个(22%) 肺癌样本中,有 4 个检测到 MET 扩增。恩格尔曼等人(2007)发现 MET 的扩增通过驱动 ERBB3 依赖性激活磷酸肌醇 3 激酶导致吉非替尼耐药,该途径被认为是 EGFR/ERBB 家族受体特异性的。因此,Engelman 等人(2007)提出MET扩增也可能促进其他ERBB驱动的癌症的耐药性。
比恩等人(2007)发现 MET 在 43 名对 EGFR 激酶抑制剂获得性耐药的患者中有 9 名(21%) 的肺肿瘤中扩增,但在 62 名未经治疗的患者中只有 2 名(3%) 的肿瘤中出现 MET。在来自 9 名 MET 扩增患者的 10 名耐药肿瘤中,4 名肿瘤还具有 T790M 突变(131550.0006),这赋予了耐药性。此外,发现具有药物敏感 EGFR 突变、MET 扩增和 T790M 突变的细胞系对 EGFR 抑制剂具有抗性,但对具有有效抗 MET 活性的多激酶抑制剂敏感。数据表明 MET 扩增的发生孤立于 T790M 突变,并且 MET 可能是适当患者的治疗靶点。
高等人(2007 年)在具有 EGFR 基因体细胞激活突变的肺腺癌中发现了活化的 STAT3( 102582 ) 和增加的 IL6( 147620 )水平。用 EGFR 抑制剂处理细胞系对 STAT3 水平没有影响,但 pan-JAK(见147795)抑制剂或 IL6 抑制剂阻断了 STAT3 的活化并抑制了肿瘤发生。EGFR的抑制部分阻断了IL6。高等人(2007)得出结论,突变 EGFR 可以通过上调人原发性肺腺癌中的 IL6 来激活 JAK/STAT3 通路。
马赫斯瓦兰等人(2008 年)在 26 名非小细胞肺癌患者中的 10 名(38%)的预处理肿瘤样本中发现了 T790M 突变。尽管低水平的耐药突变并不妨碍对治疗的反应,但它与无进展生存期的降低高度相关。使用基于微流体的隔离装置和序列扩增技术可以检测 12 名患者中的 11 名(92%) 循环肿瘤细胞中的 EGFR 突变。循环肿瘤细胞的系列分析表明,捕获细胞数量的减少与放射学肿瘤反应有关;细胞数量的增加与肿瘤进展有关,在某些情况下会出现额外的 EGFR 突变。马赫斯瓦兰等人(2008)得出结论,对非小细胞肺癌患者血液中循环肿瘤细胞的分子分析提供了监测肿瘤基因型变化的可能性。
刘等人(2008 年)探索了广泛的遗传基础,用于参与受体酪氨酸激酶(RTK) 和磷脂酰肌醇 3-激酶(PI3K)/Akt 和 MAPK 通路在间变性甲状腺癌(ATC) 和滤泡性甲状腺癌(FTC) 中的遗传改变;见188470)。他们发现,在 P13K/Akt 通路中,包括 EGFR 和VEGFR1( 165070 ) 以及 PIK3CA( 171834 ) 和 PIK3CB( 602925 )在内的 RTK 基因频繁拷贝增益。在 41 个 ATC 中的 19 个(46%)和 59 个 FTC 中的 19 个(32%)中发现了 EGFR 的拷贝数增加。RTK 基因拷贝增益优先与 Akt 的磷酸化相关,表明它们在激活 P13K/Akt 途径中起主导作用。刘等人(2008) 得出的结论是,RTK 和 P13K/Akt 和 MAPK 通路的遗传改变在 ATC 和 FTC 中极为普遍,为这些信号通路的广泛作用和针对 ATC 和 FTC 的针对这些通路的疗法的开发提供了强有力的遗传基础,特别是前任的。
在一项对 1,217 名东亚非小细胞肺癌患者进行的随机对照试验中,Mok 等人(2009)发现接受吉非替尼治疗的患者的 12 个月无进展生存率为 24.9%,接受卡铂-紫杉醇治疗的患者为 6.7%。在 261 名 EGFR 突变阳性患者的亚组中,接受吉非替尼治疗的患者的无进展生存期明显长于接受卡铂-紫杉醇治疗的患者,而在 176 名突变阴性患者的亚组中,进展接受卡铂-紫杉醇治疗的患者的无生存期显着延长。研究结果表明,在东亚非吸烟者或曾经轻度吸烟者中,吉非替尼作为肺腺癌的初始治疗优于卡铂-紫杉醇,并表明肿瘤中存在 EGFR 突变是吉非替尼治疗效果更好的强有力预测因素.
罗塞尔等人(2009)得出结论,大规模筛查肺癌患者的 EGFR 突变是可行的,并且可以在治疗决策中发挥作用。在 2,105 名西班牙非小细胞肺癌患者中,有 350 名(16.6%) 的肿瘤组织中发现了 EGFR 突变。女性(69.7%)、从不吸烟的患者(66.6%)和腺癌患者(80.9%)的突变更常见。突变是外显子 19(62.2%) 和 L858R( 131550.0002)(37.8%)。217 名接受厄洛替尼治疗的患者的中位无进展生存期和总生存期分别为 14 个月和 27 个月。多变量分析显示,与第 19 外显子缺失相比,无进展生存期差与男性(风险比为 2.94)和 L858R 突变(风险比为 1.92)之间存在关联。最常见的不良事件为轻度皮疹和腹泻。结果表明,EGFR突变肺癌是一类独特的非小细胞肺癌。
Seike 等人(2009)指出,从不吸烟者的肺癌中,EGFR 的突变比吸烟者更常见。他们之前已经表明,包括 MIR21( 611020 )在内的几种 microRNA 的上调与肺癌吸烟者的不良生存率相关。Seike 等人使用 RT-PCR(2009)发现癌症组织中的 MIR21 表达明显高于来自 28 名从不吸烟者的非癌组织中的表达,其中 6 人在 EGFR 酪氨酸激酶结构域中具有激活突变。MIR21 和磷酸化 EGFR 蛋白的表达在肺癌细胞系中相关,并且 EGFR 信号传导的激活增强了 MIR21 的表达。相反,EGFR酪氨酸激酶活性的抑制抑制了MIR21的表达。反义 RNA 对 MIR21 的抑制增强了细胞对抑制 EGFR 酪氨酸激酶活性的凋亡反应。
体细胞突变赋予结直肠癌抗体抗性
梦特娇等人(2012)描述了一种获得性 EGFR 胞外域突变(S492R),它阻止西妥昔单抗结合并赋予对西妥昔单抗的耐药性。然而,具有这种突变的细胞保留与帕尼单抗的结合并受到帕尼单抗的抑制。在西妥昔单抗治疗后研究转移性结肠癌进展的 10 名受试者中,有两名获得了这种突变。一名携带 S492R 突变的西妥昔单抗耐药受试者对帕尼单抗治疗有反应。
新生儿炎症性皮肤和肠道疾病 2
通过对死于新生儿炎症性皮肤和肠道疾病(NISBD2; 616069 ) 的波兰罗姆男孩的 DNA 进行全外显子组测序,Campbell 等人(2014)确定了 EGFR 基因中错义突变的纯合性(G428D; 131550.0007 )。功能分析表明,与野生型相比,G428D 突变体的膜定位丧失以及功能丧失。
▼ 动物模型
房室和半月瓣异常是常见的出生缺陷。在研究 Egr2 和 Ptpn11 之间的遗传相互作用期间,编码蛋白质酪氨酸磷酸酶 Shp2( 176876 ),Chen 等人(2000)发现 Egfr 是半月瓣而非房室瓣发育所必需的。虽然在早期的研究中没有注意到,但同型 Egfr 等位基因“waved-2”(wa2)纯合的小鼠表现出由过多的间充质细胞引起的半月瓣增大。Egfr -/- 小鼠(在 CD1 背景上)有类似的缺陷。Ptpn11 外显子 2 的靶向突变的杂合性增强了纯合 wa2 小鼠中缺陷的外显率和严重程度。复合突变小鼠也表现出过早死亡。心电图、超声心动图和血流动力学分析表明,受影响的小鼠出现主动脉瓣狭窄和反流。结果将 Egfr 和 Shp2 确定为半月瓣发生特异性所需的生长因子信号通路的组成部分,
EGFR 是皮肤发育所必需的,并且与上皮肿瘤的形成有关。西比利亚等人(2000)发现表达 SOS-F(“七人之子”(SOS1)的主要形式)的转基因小鼠缺乏含有 GRB2(108355)结合位点的 C 末端区域,而是携带 c-Ha-ras 法尼基化位点由基底角质形成细胞中的 keratin-5(K5 或 KRT5;148040)启动子驱动,形成具有 100% 外显率的皮肤乳头状瘤。然而,在具有亚形态(wa2) 和无效 Egfr 背景的小鼠中,肿瘤形成受到抑制。同样,缺乏 Egfr 的成纤维细胞对 SOS-F 和 rasV12 的转化具有抗性,尽管可以通过抗凋亡 Bcl2 基因的表达来恢复致瘤性。151430 )。来自 wa2 小鼠的 K5-SOS-F 乳头状瘤和原代角质形成细胞显示出凋亡增加和 Akt( 164730 ) 磷酸化减少,并且移植实验暗示了角质形成细胞中对 Egfr的细胞自主需求。因此,作者得出结论,EGFR 在致癌转化中发挥着生存因子的作用,并为治疗干预提供了有价值的靶点。
视交叉上核中的生物钟被认为通过分泌在下丘脑局部起作用的因子来驱动日常行为节律。在系统筛选中,Kramer 等人(2001)将转化生长因子-α(TGFA; 190170 ) 确定为可能的视交叉上核运动抑制剂。TGFA 在视交叉上核有节奏地表达,当注入第三脑室时,它可逆地抑制运动活动并扰乱昼夜睡眠-觉醒周期。这些作用是由下丘脑室旁区神经元上的表皮生长因子受体介导的。具有亚型 EGF 受体突变的小鼠表现出过度的白天运动活动,并且在暴露于光时未能抑制活动。克莱默等人(2001)得出结论,他们的结果暗示 EGF 受体信号传导在日常控制运动活动中。他们确定了下丘脑中的一个神经回路,它可能使用视网膜下丘脑束中的 TGFA 和 EGF 受体介导视交叉上核和视网膜的行为调节。
Thaung 等人(2002)对新的 N-乙基-N-亚硝基脲诱导的突变进行了全基因组筛选,这些突变会导致小鼠的眼睛和视力异常,并确定了 25 种影响眼睛所有部位的遗传表型。遗传作图、互补和分子分析的组合显示,其中 14 个是先前确定在眼部病理生理学中起作用的基因突变,即 Pax6( 607108 )、Mitf( 156845 )、Egfr和 Pde6b( 180072 )。其他许多位于缺乏候选基因的基因组区域。
劳特雷特等人(2005)发现在小鼠中输注血管紧张素 II(见106150)超过 2 个月会产生严重的肾脏损伤,主要是肾小球硬化、肾小管萎缩和/或扩张,几乎没有微囊形成、轻度间质纤维化和多灶性单核细胞浸润。相比之下,在慢性血管紧张素 II 输注过程中,过度表达 EGFR 显性失活同种型的小鼠免受肾损伤。Tgfa 及其脱落酶Tace(ADAM17; 603639),由血管紧张素 II 处理诱导,Tace 重新分布到顶膜,Egfr 被磷酸化。在缺乏 Tgfa 的小鼠或给予 Tace 抑制剂的小鼠中,血管紧张素 II 诱导的损伤减少。血管紧张素 II 的抑制可防止 Tgfa 和 Tace 积聚以及肾单位减少后的肾脏病变。劳特雷特等人(2005)得出结论,EGFR 反式激活对于血管紧张素 II 相关的肾脏恶化至关重要。
王等人(2004)分析了缺乏 Egfr 的小鼠胚胎中的长骨发育,发现 Egfr 缺乏延迟了软骨原基的初级骨化并延迟了破骨细胞和成骨细胞的募集。生长板骨化也异常,导致生长板肥大软骨面积扩大,骨小梁少。Egfr 酪氨酸激酶活性的抑制降低了培养的小鼠骨髓细胞中破骨细胞的产生。
纳塔拉詹等人(2007)删除成年和胎儿小鼠肝脏中的 Egfr。肝细胞中 Egfr 的围产期缺失导致体重下降,而成人肝脏中的缺失不影响体重。在部分肝切除术后,成年突变小鼠的肝脏再生受损,而再生的肝脏则表现出应激反应受损。
▼ 等位基因变体( 7个精选示例):
.0001 非小细胞肺癌,对酪氨酸激酶抑制剂的反应,体细胞
表皮生长因子受体,18-BP DEL,NT2240
在来自 2 名非小细胞肺癌( 211980 )患者的肿瘤中,Lynch 等人(2004)在 EGFR 基因中发现了一个 18 bp 的缺失(2240del18),导致 747-753 氨基酸的框内缺失和丝氨酸残基的插入。这 2 名患者的肿瘤对吉非替尼有反应。在另一名患有非小细胞肺癌的患者中,发现了相同的突变。该患者未接触过吉非替尼。
Kobayashi 等人在来自非小细胞肺癌患者的 2240del18 突变肿瘤中显示出对吉非替尼的反应并在 2 年内完全缓解(2005)确定了 EGFR 的第二个突变,thr790 to met(T790M; 131550.0006 ) 的发展,导致对吉非替尼的继发性耐药。
.0002 非小细胞肺癌,对酪氨酸激酶抑制剂的反应,体细胞
肺腺癌,对酪氨酸激酶抑制剂在躯体中的反应,包括
表皮生长因子受体,LEU858ARG
在来自 2 名非小细胞肺癌( 211980 )患者的肿瘤中,Lynch 等人(2004)确定了 EGFR 基因中的 2573T-G 颠换,导致 leu858-to-arg(L858R) 取代。
在 3 例肺腺癌和 3 例 NSCLC 肿瘤中,Paez 等人(2004)确定了杂合状态下的 L858R 突变。
鲍等人(2004 年)从“从不吸烟者”中鉴定出肺癌中的 L858R 突变,这与对 2 种酪氨酸激酶抑制剂的敏感性有关。肿瘤最常见的是腺癌。他们确定该突变与激酶激活环中高度保守的 DGF 基序相邻。
丰冈等人(2005)在接受化疗或放疗前从 2 名患有非小细胞肺癌的女性切除的肿瘤标本中发现了 2 个 EGFR 突变,T790M( 131550.0006 ) 和 L858R。两名患者后来都患有复发性疾病并最终死亡,这表明具有这两种突变的肿瘤非常具有侵袭性。一名患者接受吉非替尼治疗并出现进展。
.0003 非小细胞肺癌,对酪氨酸激酶抑制剂的反应,体细胞
表皮生长因子受体,12-BP DEL,NT2240
在来自对吉非替尼有反应的非小细胞肺癌( 211980 )患者的肿瘤中,Lynch 等人(2004)鉴定了 EGFR 基因中的 12 bp 缺失(2240del12),导致氨基酸 747-751 的框内缺失和丝氨酸残基的插入。
.0004 非小细胞肺癌,对酪氨酸激酶抑制剂的反应,体细胞
表皮生长因子受体,GLY719CYS(rs28929495)
在来自对吉非替尼有反应的非小细胞肺癌( 211980 )患者的肿瘤中,Lynch 等人(2004)鉴定了 EGFR 基因中的体细胞 2155G-T 颠换,导致 gly719-to-cys(G719C) 突变。
.0005 非小细胞肺癌,对酪氨酸激酶抑制剂的反应,体细胞
表皮生长因子受体,GLY719SER
在 2 个非小细胞肺癌( 211980 ) 肿瘤中,Paez 等人(2004)在杂合状态的 EGFR 基因中发现了一个体细胞 gly719-to-ser(G719S) 突变。
.0006 非小细胞肺癌,对酪氨酸激酶抑制剂的抗性
表皮生长因子受体,THR790MET
Kobayashi 等人在来自非小细胞肺癌( 211980 )患者的 EGFR 基因( 131550.0001 ) 中具有 2240del18 突变的肿瘤中,该患者对吉非替尼有反应并在 2 年内完全缓解(2005)确定了 EGFR 中第二个突变的发展,即 thr790 to met(T790M),导致对吉非替尼的继发性耐药。小林等人(2005)指出,白血病中 ABL1/BCR 中最常见的伊马替尼耐药突变之一用 ABL 酪氨酸激酶结构域中的异亮氨酸(thr315 至 ile;189980.0001)。T315I 替代导致结构变化与 T790M 观察到的非常相似( Gorre et al., 2001 )。
在 2 名患有非小细胞肺癌的女性中,Toyooka 等人(2005 年)在化疗或放疗前采集的切除肿瘤标本中鉴定了 2 个 EGFR 突变,T790M 和 L858R(131550.0002)。两名患者后来都患有复发性疾病并最终死亡,这表明具有这两种突变的肿瘤非常具有侵袭性。一名患者接受吉非替尼治疗并出现进展。
大约 10% 的非小细胞肺癌对使用靶向 EGFR 的酪氨酸激酶抑制剂的治疗有显着反应。反应性肿瘤是典型的腺癌,通常伴有支气管肺泡(BAC) 分化,最常见于非吸烟者、女性和亚洲人。在大约 80% 的反应病例中,分子分析确定了 EGFR 激酶结构域的特定突变,例如 18 bp 缺失( 131550.0001 ) 和错义突变 L858R( 131550.0002))。这些特征性错义突变和框内缺失影响 ATP 结合口袋的残基,选择性地增强受体对 AKT/STAT 存活途径的配体依赖性激活。在对酪氨酸激酶抑制剂最初反应后复发的非小细胞肺癌病例中报告了 T790M 突变。贝尔等人(2005)研究了一个欧洲血统的家庭,其中多个成员发展了非小细胞肺癌的 BAC 亚型。3代6人受到影响。发现癌症与 T790M 突变的种系传递有关,这表明即使在没有酪氨酸激酶抑制剂的选择性压力的情况下,这种突变也具有生长优势。所分析的 6 个肿瘤中有 4 个显示出继发性体细胞激活 EGFR 突变,顺式产生,带有种系 EGFR 突变 T790M。这些观察结果表明 EGFR 信号传导改变与肺癌的遗传易感性有关。
云等人(2008)注意到 thr790 位于 EGFR 的 ATP 结合裂隙背面的疏水袋的入口处。已经假定用庞大的甲硫氨酸取代 thr790 通过空间干扰引起对可逆酪氨酸激酶抑制剂的抗性。然而,Yun 等人(2008)使用晶体结构分析表明,某些不可逆抑制剂仍可与 T790M 突变体 EGFR 结合,这与空间干扰作为耐药机制不一致。动力学研究表明,与单独的 L858R 突变体相比,L858R/T790M 突变体受体增加了 ATP 亲和力,恢复了接近野生型的 ATP 亲和力。与野生型相比,单独的 T790M 突变体和带有 L858R 的激酶活性显着增加。云等人(2008)得出结论,T790M 突变会降低任何 ATP 竞争性激酶抑制剂的效力,并且 T790M 赋予耐药性的主要机制是增加 ATP 亲和力。
周等人(2009 年)通过筛选特异性针对 EGFR T790M 的不可逆激酶抑制剂库,鉴定了共价嘧啶 EGFR 抑制剂。在体外,这些药物对 EGFR T790M 的效力比基于喹唑啉的 EGFR 抑制剂高 30 到 100 倍,对野生型 EGFR 的效力低 100 倍。它们还在由 EGFR T790M 驱动的肺癌小鼠模型中受到影响。
.0007 炎症性皮肤和肠道疾病,新生儿,2(1 个家庭)
EGFR、GLY428ASP
通过对死于新生儿炎症性皮肤和肠道疾病 2(NISBD2; 616069 ) 的波兰罗姆男孩的 DNA 进行全外显子组测序,Campbell 等人(2014)确定了 EGFR 基因外显子 1 中 c.1283G-A 转换的纯合性,导致高度保守残基处的 gly428 到 asp(G428D) 取代。他未受影响的母亲是杂合的突变,未受影响的同胞中不存在该突变;没有父亲的DNA可用。在 dbSNP、1000 Genomes Project 或 Exome Variant Server 数据库或 900 个不相关的欧洲内部对照外显子组中未发现该突变。MCF-7 细胞的功能分析表明突变型 EGFR 分布在整个细胞质中,而野生型主要存在于细胞膜上。EGF 刺激导致野生型 EGFR 强烈易位至质膜,而突变型 EGFR 保留在细胞质中。此外,突变 EGFR 能够循环到质膜,但只能通过阻断内吞信号而保留在那里,这表明质膜上的 G428D 突变 EGFR 高度不稳定,因此更容易受到组成性内吞作用。EGF 刺激的 EGFR、AKT 磷酸化(164730 ) 和 ERK(见601795 ) 在配体与突变 EGFR 表达细胞结合后无法检测到,与野生型 EGFR 所见相反;这表明 G428D 导致功能丧失以及膜定位丧失。