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DCC

DCC(英语:Deleted in Colorectal Carcinoma, 中文常称 结直肠癌缺失蛋白), 是 Netrin-1 等轴突导向因子的一个关键跨膜受体。尽管其命名源于在结直肠癌中的高频缺失,但其核心功能是在神经系统发育中作为吸引性受体,介导Netrin-1对生长锥的化学吸引作用,引导轴突向Netrin-1浓度梯度高的方向生长。DCC也参与细胞凋亡的调控,并因其在神经系统发育癌症中的双重角色而备受关注[1][2]。

基因与蛋白结构

  1. 基因DCC 基因位于人类染色体18q21.1,是一个大型基因。

  2. 蛋白结构

    • DCC是一种I型跨膜糖蛋白

    • 胞外域:非常大,包含四个免疫球蛋白样结构域(Ig)和六个Ⅲ型纤连蛋白重复序列(FNⅢ)。该区域负责结合其配体Netrin-1以及其他配体(如Netrin-3, Netrin-4)和共受体(如UNC5家族蛋白, 见下文)。

    • 跨膜域:单次跨膜。

    • 胞内域:包含多个保守的蛋白相互作用基序,是信号转导的核心。最关键的是三个保守的P结构域(P1, P2, P3),它们为下游信号分子提供停靠位点。特别是P3结构域,包含一个死亡结构域同源区域,在特定情况下可募集促凋亡分子。

功能与信号转导

DCC的功能高度依赖于其配体Netrin-1的存在与否以及是否与共受体结合。

  1. 轴突导向:作为Netrin-1的吸引性受体(主要功能):

    • 当生长锥上的DCC单独与Netrin-1结合时,触发吸引性信号

    • 下游机制:Netrin-1的结合诱导DCC胞内域P3结构域募集并激活FAKSrc家族激酶。这进而激活小GTP酶Rac1Cdc42,促进肌动蛋白聚合和生长锥向Netrin-1源方向转向。同时,该通路还能抑制RhoA活性(抑制生长锥收缩),协同促进轴突延伸[3]。

    • 此过程对于连合神经元轴突穿越中线(如脊髓腹侧中线、胼胝体)、运动神经元轴突向肢体靶点生长等关键发育事件至关重要。

  2. 细胞凋亡:依赖性受体机制

    • 在没有Netrin-1配体(或配体浓度不足)的情况下,未与配体结合的DCC可以二聚化,并通过其死亡结构域同源区域募集并激活caspase-3caspase-9,启动细胞凋亡程序。

    • Netrin-1的结合可以阻止这种二聚化和促凋亡信号的激活,从而促进细胞存活。因此,DCC也被视为一种依赖性受体:细胞的存活依赖于其配体的存在。

  3. 排斥性导向:与UNC5共受体协同

    • 当DCC与另一类Netrin-1受体——UNC5家族蛋白(UNC5A-D)形成复合物时,Netrin-1的信号输出会从吸引转变为排斥(或生长抑制)。这种转换对于引导轴束到达精确靶点后停止生长(“停止信号”)或使其避开某些区域至关重要。

临床意义

DCC功能异常与多种人类疾病相关,体现了其发育与稳态功能的重要性。

  1. 癌症

    • 命名来源:在约70%的结直肠癌和多种其他实体瘤(如胃癌、胰腺癌、神经母细胞瘤)中,DCC 基因所在区域(18q21)发生杂合性缺失,提示其可能作为抑癌基因

    • 机制:DCC功能的丧失可能通过两个途径促进肿瘤:① 解除对细胞凋亡的调控(细胞在缺乏Netrin-1的情况下仍能存活);② 丧失对细胞迁移和侵袭的正常导向控制,类似于轴突导向失常。

    • 然而,在某些癌症中,DCC也可能过表达并促进侵袭,其角色具有背景依赖性。

  2. 神经发育障碍

    • DCC 基因的突变或拷贝数变异与先天性镜像运动障碍(一种罕见病,患者无法独立控制双手运动)和胼胝体发育不全(连接大脑两半球的神经纤维束缺失或发育不全)密切相关,直接印证了其在连合轴突导向中的核心作用[4]。

  3. 其他神经系统疾病

    • 在脊髓损伤后,成年中枢神经系统中Netrin-1表达上调,可能通过DCC抑制轴突再生,使其成为促进再生的潜在干预靶点。

    • 也可能与精神分裂症等精神疾病风险相关。

动物模型

  • Dcc 基因敲除小鼠表现出严重的轴突导向缺陷,特别是连合轴束(如脊髓腹侧联合、胼胝体)无法穿越中线,并伴有运动协调障碍早期死亡。这些表型完美地证实了DCC在神经系统发育中的不可或缺性。

参考文献

  1. Keino-Masu, K., et al. (1996). Deleted in Colorectal Cancer (DCC) encodes a netrin receptor. Cell, *87*(2), 175-185. (首次鉴定DCC为Netrin受体的里程碑论文)

  2. Mehlen, P., & Mazelin, L. (2003). The dependence receptors DCC and UNC5H as a link between neuronal guidance and survival. Biology of the Cell, *95*(7), 425-436. (依赖性受体DCC与UNC5H:连接神经元导向与存活)

  3. Li, W., Lee, J., Vikis, H. G., Lee, S. H., Liu, G., Aurandt, J., ... & Guan, K. L. (2004). Activation of FAK and Src are receptor-proximal events required for netrin signaling. Nature Neuroscience, *7*(11), 1213-1221. (FAK与Src激活是Netrin信号所需的受体近端事件)

  4. Srour, M., et al. (2010). Mutations in DCC cause congenital mirror movements. Science, *328*(5978), 592-592. (DCC突变导致先天性镜像运动障碍)

  5. Fazeli, A., et al. (1997). Phenotype of mice lacking functional Deleted in colorectal cancer (Dcc) gene. Nature, *386*(6627), 796-804. (功能缺失Dcc基因小鼠的表型研究)

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