徐艷　曾子華

[摘要] 腫瘤易感基因101所編碼的蛋白質(zhì)參與多種重要的生物功能，如泛素化、細胞增殖與生存、病毒出芽等，其表達的穩(wěn)定性對于維持細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)和細胞周期調(diào)控很重要，這種穩(wěn)定性一旦被干擾會導(dǎo)致細胞轉(zhuǎn)化。有意思的是，TSG101在人類惡性腫瘤中的表達既有上調(diào)又有下調(diào)；剪接變異體的發(fā)現(xiàn)則提出又一種可能的解釋。目前，TSG101與腫瘤發(fā)生的關(guān)系以及其在癌細胞中的表達調(diào)控機制仍未明了。

[關(guān)鍵詞] 腫瘤易感基因101；抑癌基因；泛素化；剪接變異體

[中圖分類號] R730.2 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-0616（2015）01-51-04

[Abstract] The protein encoded by tumor susceptibility gene 101 involves in many important biological functions， such as ubiquitin， cell proliferation and survival， virus budding. The steady-state expression of this tumor susceptibility gene appears to be important for maintenance cell homeostasis and cell cycle regulation and that perturbation of TSG101 functions leads to cell transformation. Interestingly， the expression of TSG101 in human malignant tumors is up or down. And the discovery of splicing variants is put forward to support another possible explanation. At present， the relationship between TSG101 and tumorigenesis ， and the control mechanism of TSG101 expression in cancer cells are not yet clear.

[Key words] TSG101；Tumor suppressor gene；Ubiquitination；Splice variant

腫瘤易感基因101 （tumor susceptibility gene 101，TSG101）在發(fā)現(xiàn)之初被認為是一種抑癌基因[1]，后來它的“腫瘤抑制”作用就一直備受爭議?，F(xiàn)就其與腫瘤發(fā)生或發(fā)展的相關(guān)研究總結(jié)如下。

1 TSG101基因特點

人TSG101基因位于11p15.1～p15.2[1]，有1140 bp的開放閱讀框架（ORF），含有6個外顯子和5個內(nèi)含子；其中，外顯子1內(nèi)可能含有一個具有EcoR1限制性位點的內(nèi)含子；其cDNA有1494個bp，與小鼠有84%同源。

2 TSG101蛋白的結(jié)構(gòu)與功能及其可能參與的分子生物學(xué)機制

2.1 結(jié)構(gòu)與功能

人TSG101蛋白含有380個氨基酸，分子量為42.84 kDa，與小鼠有94%的相似性。TSG101蛋白分子按其結(jié)構(gòu)與功能特點及定位，可分為三個功能區(qū)域 [1]（見表1）。在保守區(qū)內(nèi)還有7個假定蛋白激酶C磷酸化位點、5個可能的酪氨酸激酶磷酸化位點以及3個N-糖基化位點（潛在的），提示TSG101在功能上受磷酸化調(diào)節(jié)的可能。研究結(jié)果表明，Tsg101對于正常的胚胎和成熟組織的功能是必需的[2]。

2.2 已知可能參與的分子生物學(xué)機制

TSG101蛋白生物學(xué)功能多樣，其在泛素化調(diào)節(jié)、與細胞周期的關(guān)系、對于MDM2以及P21的調(diào)節(jié)以及調(diào)控囊泡運輸方面闡述相對全面。

2.2.1 與細胞周期調(diào)控相關(guān) TSG101基因幾乎表達于在所有組織。其在細胞內(nèi)的表達維持于一個穩(wěn)定水平，受其近C端的保守序列SB區(qū)嚴格的翻譯后調(diào)控[4]，細胞中適量的TSG101基因?qū)τ诩毎?/p>

周期進程具有關(guān)鍵作用，如若TSG101基因缺失甚至?xí)斐杉毎芷诘耐?jù)報道，hTSG101蛋白水平變化幅度很窄，超出該范圍均會影響細胞周期的正常進行 [6]； hTSG101蛋白在細胞內(nèi)的分布與細胞周期相關(guān)，該蛋白如若缺失則會出現(xiàn)一系列與有絲分裂有關(guān)的異常情況，但這些異常均可通過恢復(fù)TSG101蛋白的正常表達得以逆轉(zhuǎn)[7]。

2.2.2 參與泛素化系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 人TSG101蛋白的N端區(qū)的結(jié)構(gòu)與泛素連接酶（UBC）有明顯的同源性[8]，無論在氨基酸序列還是三維結(jié)構(gòu)二者均有很高的一致性。兩者活性多肽環(huán)的構(gòu)象是相同的，有人推測TSG101蛋白可能通過以形成UBC的顯性負性變體這種無效復(fù)合物的形式[9]參與調(diào)節(jié)泛素系統(tǒng)活動。

2.2.3 對MDM2以及P21的調(diào)節(jié)作用 已證實，TSGl01是泛素連接酶的轉(zhuǎn)錄抑制子，并發(fā)現(xiàn)MDM2基因為其主要靶點：TSG101蛋白的泛素連接酶相似區(qū)可影響MDM2的泛素連接酶催化區(qū)，從而抑制MDM2降解而蓄積增多[10]；這種方式，不僅影響MDM2的穩(wěn)定性，也能調(diào)節(jié)TSG101蛋白自身的降解，形成一個獨立的自動調(diào)節(jié)環(huán)路-TSG101/MDM2 反饋調(diào)節(jié)環(huán)（TSG101/MDM2 feedback control loops）[11]；進而通過另一個負反饋環(huán)路-P53/MDM2而對P53蛋白進行調(diào)節(jié)。這種抑制作用還表現(xiàn)在對P53的效應(yīng)因子P21（WAF-1/CIP-1）的調(diào)節(jié)上面，即TSG101通過限制性干擾P21泛素化，抑制P21蛋白的分解[12]。

2.2.4 調(diào)控囊泡運輸過程 研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)動物細胞的囊泡運輸受TSG101蛋白調(diào)控，囊泡的形成與出芽依賴于TSG101。只有借助于TSG101的這一作用，HIV顆粒才能完成“出芽”過程進而去感染其他細胞[13]。因此TSG101很有可能作為新的藥物靶點被應(yīng)用于研制抗HIV的新藥，這已經(jīng)成為當前的研究熱點之一。

3 TSG101與腫瘤發(fā)生和（或）發(fā)展的關(guān)系

3.1 TSG101的“腫瘤抑制作用”引爭議

90年代，研究者由人類幾種惡性腫瘤中經(jīng)常發(fā)生染色體11p15.1～p15.2的雜合性丟失（LOH）[14]而推測該區(qū)域可能存在抑瘤基因，據(jù)報道，高頻率的TSG101基因突變存在于人乳腺癌組織中 [15]；而后TSG101基因的突變或異常表達被研究者報道發(fā)現(xiàn)存在于淋巴瘤、乳腺癌等多種腫瘤組織中。但不久之后的研究卻證實[16]乳腺癌組織及其細胞系不存在TSG101基因的大片斷缺失；有研究者還在10種乳腺癌細胞、初級卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌以及腫瘤細胞系中均檢測到了全長TSG101蛋白的表達；另有報道稱[2]雜合性突變及體細胞基因敲除的小鼠數(shù)年后均未形成腫瘤。由此可以看出，TSG101基因并非作為一種抑癌基因參與腫瘤的發(fā)生。

盡管已證實在腫瘤的形成過程中TSG101基因通常并未發(fā)生突變或其他改變，然而很多腫瘤組織中TSG101基因所在的11號染色體上等位基因雜合性丟失確實存在，并且研究人員在一些肺癌、宮頸癌等少數(shù)幾個腫瘤組織中也發(fā)現(xiàn)TSG101表達下調(diào)，其中機制如何還不清楚。常家輝等[17]發(fā)現(xiàn)，TSG101蛋白在肺癌中比正常肺組織表達減少，并與肺癌的分化及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)，認為TSG101蛋白表達下調(diào)可能與同肺癌發(fā)生密切相關(guān)的Notch3受體檢測水平上升相關(guān)；在對宮頸癌組織的研究中，研究者使用PCR-SSCP技術(shù)和TSG101啟動子的甲基化模式分析了TSG101編碼和啟動子序列，采用RT-PCR和免疫印跡分析發(fā)現(xiàn)宮頸癌組織TSG101 的mRNA和蛋白水平是減少的，由此認為宮頸癌細胞中TSG101的下調(diào)不受遺傳或表觀遺傳事件調(diào)節(jié)，然而他們卻在TSG101啟動子檢測到新的單核苷酸多態(tài)性[18]。

3.2 TSG101蛋白對腫瘤的發(fā)生發(fā)展具有一定的正性調(diào)節(jié)作用

據(jù)報道，TSG101蛋白在許多惡性腫瘤組織或者細胞系中呈高表達，并且表達程度與腫瘤的惡性程度相關(guān)，這不僅反駁了“抑癌基因”的觀點，反而說明TSG101對于腫瘤形成有一定的促進作用。Liu等[19] 通過免疫組織化學(xué)方法分析了20例人乳頭狀甲狀腺癌（PTC）內(nèi)的TSG101基因表達，證明TSG101蛋白的過度表達與人PTC 密切相關(guān)， 進一步序列分析發(fā)現(xiàn)這些PTC標本的cDNA區(qū)域編碼穩(wěn)定并沒有發(fā)生突變，表明TSG101蛋白的上調(diào)不是因為這個地區(qū)的改變引起的， 原位雜交分析證實，TSG101過表達也發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平， 在半定量RT-PCR和隨后的Southern雜交驗證TSG101全長轉(zhuǎn)錄本的數(shù)量要低于三個正常甲狀腺組織標本，認為TSG101穩(wěn)態(tài)水平的上調(diào)可能在調(diào)解中發(fā)揮作用；顧汝君等[20]發(fā)現(xiàn)TSG101在肝細胞癌組織的表達水平明顯高于非肝癌組織，且其表達水平與TNM分期及轉(zhuǎn)移相關(guān)；張敏等[21]發(fā)現(xiàn)胃癌細胞SGC7901中TSG101的表達明顯增高，且侵襲和轉(zhuǎn)移能力明顯增強；研究發(fā)現(xiàn)[22]TSG101基因在部分人侵襲性乳腺癌中被上調(diào)，其在轉(zhuǎn)基因小鼠中的定向過表達對于乳腺癌的發(fā)生僅僅具有微弱的促進作用，而認為TSG101蛋白對于部分散發(fā)的乳腺癌的發(fā)展具有更主要的作用；還有Zhu等[23]發(fā)現(xiàn)TSG101基因表達下調(diào)會對腫瘤細胞的生長產(chǎn)生負面影響，說明TSG101的表達可能為與腫瘤發(fā)展相關(guān)的活動所必需；Liu等[24]發(fā)現(xiàn)TSG101的異常表達使得處于S期的細胞數(shù)量增加，意味著增加了細胞增殖率，表明TSG101可以誘導(dǎo)細胞的惡性表型。

3.3 TSG101剪接變異體與腫瘤的關(guān)系

在不同類型的腫瘤組織中均找不到TSG101基因內(nèi)缺失已不是偶然，而同樣具有普遍性的是，人們在其中均發(fā)現(xiàn)了異常剪接，并且還發(fā)現(xiàn)這些剪接變異體也存在于正常組織中。研究證實乳腺癌中存在著截短的TSG101 cDNA片斷，他們也在正常乳腺以及各種胎兒組織中發(fā)現(xiàn)了較少量的TSG101截短轉(zhuǎn)錄本，因此推測可能并非是基因內(nèi)的缺失所致，而可能與mRNA的異常剪接有關(guān)[25]；據(jù)報道[26]研究者在絕大多數(shù)實驗的小細胞肺癌細胞系中發(fā)現(xiàn)有截短的TSG101轉(zhuǎn)錄本，也同時可見有野生型的表達，而肺癌細胞系中的這些截短型轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物序列也并未發(fā)現(xiàn)任何基因內(nèi)缺失，說明肺癌中TSG101沒有突變，也可能是發(fā)生了異常剪接的緣故。另有報道稱[2]這種剪接變異體是一種選擇性剪切產(chǎn)物，并非畸變所致；Wang等[27]在對超過400的轉(zhuǎn)錄本來自至少8個不同類型的組織進行了嵌套式RT-PCR和直接測序分析后發(fā)現(xiàn)在癌和正常組織均都有很多這三種基因的異常剪接體存在。認為這些異常的轉(zhuǎn)錄本與癌癥的發(fā)展無關(guān)，它們可能僅僅是一些被嵌套式RT-PCR擴增了但實際很少發(fā)生的不完美的剪接產(chǎn)物而已，認為也可能是由于基因外顯性增強因子的作用而發(fā)生選擇性剪接的結(jié)果。

目前剪接變異體是細胞轉(zhuǎn)化的副產(chǎn)品還是具有致癌性尚不清楚。選擇性剪接是在真核細胞基因表達調(diào)控的一個關(guān)鍵過程。mRNA前體的剪接是轉(zhuǎn)錄后修飾過程之一，期間初級轉(zhuǎn)錄本離開內(nèi)含子與外顯子融合。mRNA前體的剪接反應(yīng)由剪接體進行動態(tài)的催化。由于外顯子在該過程加入的方式并不相同，即為選擇性剪接，這種方式以相對較少的基因提供了多種mRNA和蛋白亞型產(chǎn)物。多細胞生物中大部分蛋白質(zhì)編碼的基因進行選擇性剪接，在人類，據(jù)估計，有近90%的蛋白質(zhì)編碼基因發(fā)生可變剪接[28]。選擇性剪接催化去除固有序列和融合選定的外顯子加入，從而確保初級轉(zhuǎn)錄本到成熟mRNA過程的準確完成。核心剪接體組件和配件的活動均受可逆磷酸化的調(diào)節(jié)[29]。選擇性剪接的組合特性極大發(fā)展了基因組的編碼潛力， 剪接變異體編碼不同的蛋白質(zhì)，但是它們都來自于同一個基因。正常情況下， 選擇性剪接機制被嚴格監(jiān)管，但是當這種管制不發(fā)揮作用的時候，癌細胞便利用這種機制產(chǎn)生一些或具有新功能、或無功能、或功能改變的異常蛋白質(zhì)補充從而能導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。有研究者認為 mRNA前體的異常剪接會導(dǎo)致異常的蛋白產(chǎn)物從而會導(dǎo)致腫瘤發(fā)生[30]。據(jù)報道異常mRNA前體剪接可能是由順式元素的突變和剪接因子表達的改變而引起的，研究者認為干擾基因剪接可以控制細胞增殖和轉(zhuǎn)移會導(dǎo)致腫瘤性轉(zhuǎn)換[31]。現(xiàn)在越來越多的證據(jù)表明，在許多情況下， 異常的mRNA轉(zhuǎn)錄本對與轉(zhuǎn)化細胞的重要表型有幫助，表明剪接裝置的改變具有普遍性且對癌癥的發(fā)展和功能上的重要性，由這些剪接變異體編碼（通常是縮短了的或者區(qū)域丟失）的蛋白質(zhì)的功能改變或完全被賦予新的功能[32]，如此認為，異常剪接調(diào)控具有基因組效應(yīng)，有可能改變許多癌癥相關(guān)的通路的基因表達。

4 結(jié)語

TSG101基因被認為是維持細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的一個重要因子和其功能受干擾會導(dǎo)致細胞轉(zhuǎn)化，人類多數(shù)惡性腫瘤很少有該基因的突變、缺失或其他改變，因此它并非是一個抑癌基因，然而，這個基因有關(guān)參與腫瘤轉(zhuǎn)換和腫瘤發(fā)生的事情仍然令人難以理解。TSG101在多數(shù)腫瘤組織中有過表達現(xiàn)象，但在個別腫瘤組織中還有低表達現(xiàn)象，這個基因與腫瘤的發(fā)展到底有何關(guān)系呢？TSG101 mRNA剪接變異體的發(fā)現(xiàn)和相關(guān)調(diào)節(jié)機制的研究則似乎為我們對這一關(guān)系的探究之路提供了一個方向。

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（收稿日期：2014-09-23）