CNR1和CNR2大麻素受体在癌细胞中的突变

《Current Issues in Molecular Biology》：CNR1 and CNR2 Cannabinoid Receptor Mutations in Cancer Cells

　　

大麻素类化合物，包括精神活性物质Δ⁹-四氢大麻酚（THC）和非精神活性物质大麻二酚（CBD），与内源性大麻素系统内的受体相互作用。该系统内的主要受体是CNR1（大麻素受体1）和CNR2（大麻素受体2），两者均为七次跨膜G蛋白偶联受体（GPCR）。在本报告中，研究人员利用癌症体细胞突变目录（COSMIC）数据库来绘制和分析CNR1和CNR2中出现的突变。目的是确定是否能识别出任何趋势或特征。研究人员在CNR1和CNR2中鉴定出若干突变。蛋白质的计算机模拟3D结构显示，这些突变聚集在CNR1和CNR2的胞内区域，并且某些残基可能因其邻近性而能够破坏与Gα蛋白的相互作用。mRNA表达分析显示，在大多数癌症类型中，CNR1和CNR2的表达水平处于正常范围内，但肾脏除外，其存在过表达的趋势。CNR1和CNR2均非驱动基因，研究人员的分析表明，癌细胞中的突变是失活性的（例如，功能丧失）。

**论文解读文章**

**研究背景与目的**

大麻素类化合物，如精神活性物质Δ⁹-四氢大麻酚（THC）和非精神活性物质大麻二酚（CBD），通过与内源性大麻素系统受体相互作用发挥生物学效应。该系统的主要受体为CNR1（大麻素受体1）和CNR2（大麻素受体2），二者均为七次跨膜G蛋白偶联受体（GPCR）。THC是CNR1和CNR2的激动剂，而CBD是拮抗剂。已有证据表明，大麻素可通过诱导凋亡、阻滞细胞周期、抑制转移和血管生成等机制发挥抗癌作用，但亦有报道显示THC可能促进肿瘤生长，因此大麻素在细胞增殖和癌症进展中的作用较为复杂。此外，大麻素受体的某些突变可影响配体相互作用及下游信号转导，但关于CNR1和CNR2在癌细胞中体细胞突变的系统性泛癌分析尚不充分。本研究旨在利用癌症体细胞突变目录（COSMIC）数据库，系统表征癌细胞中CNR1和CNR2的体细胞突变谱，并分析其基因表达特征，以揭示这些突变在癌症发生发展中的潜在作用。论文发表于《Current Issues in Molecular Biology》。

**关键技术与方法**

研究人员从COSMIC数据库（版本99）下载CNR1和CNR2的完整突变数据；利用cBioPortal的TCGA PanCancer Atlas研究进行CNR1与CNR2共突变互斥性统计分析；使用PDBePISA在线系统评估蛋白质结构域内相互作用，并结合PyMOL分子图形系统（2.0版本）进行静电分析及突变位点邻近残基定位；从COSMIC获取TCGA样本的基因表达Z值（以非癌组织标准化）及拷贝数数据。

**研究结果**

**3.1 CNR1和CNR2的突变谱**
COSMIC报告了蛋白编码区和非编码区（内含子、5′和3′UTR）的突变。皮肤组织中编码/非编码突变比例最高，但近半数编码突变为同义突变（CNR1为45.8%，CNR2为47.4%），提示这些突变可能受中性选择而非正向选择。胰腺、肝脏等组织则呈现更多非编码突变。错义突变最丰富，出现在几乎所有取样癌组织中。无义突变及移码插入缺失突变仅在特定癌种中发现。CNR1中鉴定出一个重复截断突变R405*（无义突变），出现在10个样本中，涉及大肠、肝脏、胃等多个组织，但泛癌分析表明该突变并非驱动突变。CNR2的C端截断突变可能影响受体脱敏与内化。mRNA表达数据显示，截断突变等位基因的转录水平仍在正常范围内。

**3.2 CNR1和CNR2共突变分析**
共发现17个样本同时携带CNR1和CNR2突变。cBioPortal互斥性分析显示Log2比值大于3、p值低于0.001，表明CNR1和CNR2突变倾向于共发生。典型案例包括皮肤附属器肿瘤、恶性黑色素瘤、子宫内膜癌及胃食管交界处腺癌样本。

**3.3 CNR1和CNR2的表达与拷贝数谱**
在9144个TCGA样本中，3.5%（321例）的CNR1和2.35%（215例）的CNR2样本显示mRNA过表达（Z值>+2）。按癌种分层后，多数癌症表达在正常范围内（?2
**3.4 高频突变与Gα的潜在相互作用**
利用人CNR1-G蛋白复合物的冷冻电镜结构（PDB: 6KPG）定位了4个高频突变残基（R148、A248、R336、M337）。其中R148、R336和M337位于胞内侧，接近Gα结合位点。PyMOL分析显示M337与Gα的K345、L348、F354残基距离小于4 ?，推测存在非极性相互作用。CNR2的高频突变R136C/H、T272M和R302L/W中，R302位于胞内侧，PDBePISA确认其与Gα相互作用，且R302与Gα的G152、L153、F154残基距离小于4 ?。这些邻近Gα的残基突变可能影响信号转导核心的相互作用。

**3.5 关键突变的患者信息**
COSMIC提供的部分人口统计学数据显示，关键突变在男女中发生频率相近，与治疗方式或吸烟饮酒等行为无关。诊断年龄较高（>50岁），提示突变由DNA损伤积累所致，而非驱动基因突变。年轻患者中突变更倾向于集中在驱动基因，但CNR1和CNR2不属此类。

**总结与讨论**

研究结论指出，内源性大麻素系统在癌症发展中可能具有作用。利用COSMIC数据库，研究人员鉴定出多个样本中重复出现的CNR1和CNR2突变。分析显示，大多数突变位于受体胞内侧，且一般具有失稳效应，很可能导致CNR1和CNR2的功能丧失。TCGA样本的mRNA表达分析表明，除肾脏外，大多数癌症中CNR1和CNR2未出现过表达；尽管某些癌种内有少数样本表达升高，但整体趋势为正常表达。这一发现与文献中报道的CNR1和CNR2高表达可能抑制结直肠癌转移的结果相符，进一步阐明了大麻素与内源性大麻素系统在癌症及其治疗中的复杂关系。虽然本研究均为计算机模拟分析，但结果可为实验研究和潜在治疗策略提供参考。