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pokemon基因在大腸癌中的研究進(jìn)展

2012-04-12 21:01麗綜述姚運(yùn)紅審校
實(shí)用癌癥雜志 2012年1期
關(guān)鍵詞:原癌基因癌基因大腸癌

李 麗綜述 姚運(yùn)紅審校

Pokemon(POK erythroid ontogenic factor)蛋白,即POK紅系髓性致癌因子,也被稱為LRF、OCZF、FBI-1,是轉(zhuǎn)錄抑制因子POK家族的一員,現(xiàn)已被確認(rèn)為原癌基因。 Pokemon在人類腫瘤如淋巴瘤、肺癌、結(jié)腸癌、前列腺癌和膀胱癌中均有高表達(dá)。它還能控制其他癌基因的活性,并對腫瘤細(xì)胞的一些重要特性產(chǎn)生影響,可能是其他癌基因引發(fā)癌癥所必需的。本文就pokemon在大腸癌中的研究綜述如下。

1 Pokemon基因的發(fā)現(xiàn)

1.1 Pokemon基因的發(fā)現(xiàn)

1997年P(guān)essler等從HeLa細(xì)胞的細(xì)胞核中抽提純化出1種稱之為FBI-1的細(xì)胞因子,它能識(shí)別與短轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)物元件(定位在HIV-1轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的下游)相符的1個(gè)大的雙重結(jié)合位點(diǎn)。FBI-1與HIV-1啟動(dòng)子結(jié)合的同時(shí),也能和細(xì)胞與病毒轉(zhuǎn)錄單元中的衰減子結(jié)合,而這些單元的轉(zhuǎn)錄受轉(zhuǎn)錄延伸阻遏物調(diào)控。1999年,Morrison等克隆出了編碼FBI-1的cDNA序列,并發(fā)現(xiàn)FBI-1包含N末端的POZ/BTB域和C末端的Kruppel型鋅指結(jié)構(gòu)。同年,Davies等也成功分離出1個(gè)新的POK蛋白白血病/淋巴瘤相關(guān)因子(Leukemia/lmy-phoma -related factor,LRF),并利用生物信息學(xué)方法克隆出了編碼LRF蛋白的cDNA。 Maeda等2005年首次報(bào)道的pokemon基因,即POK紅系髓性致癌因子(POK erythroid myeloid ontogenic factor),能夠特異性地抑制抑癌基因ARF,促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展,并推斷pokemon可能是1種原癌基因,且位于多種原癌基因上游,它在癌基因轉(zhuǎn)化過程中起到關(guān)鍵性作用[1,2]。

1.2 Pokemon基因的結(jié)構(gòu)和分布

人類原癌基因pokemon是由ZBTB7A基因3984665-3988242堿基序列編碼的POK家族蛋白,定位于人類染色體的19p13.3區(qū)域上,全長21.6 kb,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA為4456 bp,由2個(gè)外顯子組成,含1個(gè)編碼框架,編碼含585個(gè)氨基酸殘基的蛋白多肽,N末端包含POZ/BTB結(jié)構(gòu)域,藉此形成同源性或異源性聚體;C末端含鋅指結(jié)構(gòu),可結(jié)合DNA[3]。POK蛋白介導(dǎo)蛋白二聚體形成,通過募集組蛋白脫乙酰基酶(HDACs)引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變,引起特定DNA基因的開關(guān),從而行使轉(zhuǎn)錄抑制功能[4,5]。POK蛋白的特殊結(jié)構(gòu)決定了它在胚胎發(fā)育、分化和腫瘤形成中有重要作用[1,6]。

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Pokemon主要存在于細(xì)胞核中,但也有少部分文獻(xiàn)報(bào)道存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜。Lee等[7]對HeLa細(xì)胞的FBI-1定位,發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性過表達(dá)的FBI-1主要定位于HeLa細(xì)胞的細(xì)胞核,但也有少部分FBI-1定位于細(xì)胞質(zhì),并且發(fā)現(xiàn)無核定位信號(hào)序列FBI-1的POZ結(jié)構(gòu)域可改變內(nèi)源性FBI-1的亞細(xì)胞定位,并使其定位于細(xì)胞質(zhì)。王鵬飛等[8]報(bào)道在大腸癌中Pokemon在組織中主要定位在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì),而李亞玲[9]報(bào)道在大腸癌中Pokemon在組織中主要定位在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜。有待進(jìn)一步研究。

1.3 Pokemon生物學(xué)作用

1.3.1 Pokemon對癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移的促進(jìn)作用 Pokemon主要抑制p14AFR基因轉(zhuǎn)錄從而促進(jìn)癌的增殖和轉(zhuǎn)移。一般情況下,p14AFR通過抑制MDM2來促進(jìn)p53的轉(zhuǎn)錄表達(dá),形成p14AFR-MDM2-p53功能調(diào)節(jié)通路[10]。已發(fā)現(xiàn)的Pokemon的主要功能是直接結(jié)合p14AFR啟動(dòng)子并抑制其轉(zhuǎn)錄活性,從而通過p14AFR-MDM2-p53通路抑制p53的轉(zhuǎn)錄表達(dá),導(dǎo)致癌的發(fā)生發(fā)展[2]。Pokemon引起的p53表達(dá)降低可抑制P21CIP1的轉(zhuǎn)錄表達(dá)[11]。最近Jeon等發(fā)現(xiàn)Pokemon可結(jié)合到PRb啟動(dòng)子的4個(gè)GC富含區(qū)域直接抑制PRb的轉(zhuǎn)錄表達(dá),解除PRb對細(xì)胞周期的阻止,影響細(xì)胞增殖、分化、凋亡、惡性轉(zhuǎn)化等[12]。Komiya等發(fā)現(xiàn)Pokemon與14-3-3β結(jié)合形成復(fù)合體,結(jié)合到MKP-1啟動(dòng)子上抑制MKP-1表達(dá),從而增強(qiáng)ERK1/2活性,促進(jìn)腫瘤發(fā)生和腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移。沉默Pokemon可令MMP-9表達(dá)下降及抑制腫瘤發(fā)生和腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移[13]。由此可見,Pokemon通過抑制p14AFR的轉(zhuǎn)錄抑制p14AFR-MDM2-p53通路的功能,也可直接抑制PRb轉(zhuǎn)錄及促進(jìn)MMP-9等的表達(dá),影響癌的發(fā)生發(fā)展,是1個(gè)能夠影響多方面腫瘤生物學(xué)特性及多種腫瘤基因的多面手,從而確立其作為“關(guān)鍵”癌基因的地位。

1.3.2 Pokemon對細(xì)胞轉(zhuǎn)化的影響 通過早期小鼠胚胎成纖維細(xì)胞MEFs實(shí)驗(yàn),測試是否缺失pokemon基因會(huì)影響細(xì)胞生長或分化。對于多種癌基因聯(lián)合包括腺病毒E1A + H2rasV12、Myc + H2rasV12 、SV40 large T antigen + RasV12及Bcl6 + RasV1轉(zhuǎn)染pokemon 陰性MEFs ,細(xì)胞未能獲得任何增殖優(yōu)勢和轉(zhuǎn)化。而同時(shí)轉(zhuǎn)染pokemon和多種癌基因聯(lián)合的MEFs則顯示明顯的增殖優(yōu)勢和瓊脂糖克隆形成能力,并使腫瘤細(xì)胞獲得抗凋亡的能力。因此推論pokemon對MEFs致瘤轉(zhuǎn)化起到了關(guān)鍵作用,在與其他癌基因聯(lián)合的時(shí)候可充當(dāng)1個(gè)原癌基因[2]。

2 Pokemon與腫瘤

Pokemon是新近發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄抑制因子,通過下列路徑和功能與腫瘤的發(fā)生相關(guān):①Pokemon特異地抑制腫瘤抑制基因ARF的轉(zhuǎn)錄,它作為ARF的特異性抑制劑通過Pokemon↑→ARF↓→MDM2→p53↓→腫瘤發(fā)生的致癌模式而發(fā)揮作用[2]。②研究發(fā)現(xiàn),BTB/POZ域是一段存在細(xì)胞和病毒調(diào)節(jié)蛋白氨基末端的高度保守的蛋白—蛋白互相作用域,它是許多轉(zhuǎn)錄因子、致癌基因蛋白、離子通道蛋白和一些機(jī)動(dòng)蛋白相關(guān)蛋白的反應(yīng)基序[14,15]。 Yoon等[16]發(fā)現(xiàn),Kaiso(另一POK家族成員)特異連接甲基化DNA序列并提高對靶基因的抑制。Pokemon具有BTB/POZ域和Kruppel鋅指結(jié)構(gòu),暗示Pokemon也可通過蛋白-蛋白相互作用發(fā)揮類似作用,可能存在多個(gè)靶基因,并通過對靶基因的漸進(jìn)控制(比如啟動(dòng)子甲基化)而發(fā)揮作用。③近年來研究還發(fā)現(xiàn)含BTB/POZ結(jié)構(gòu)域蛋白與Cullin E3連接酶功能相關(guān)。POZ結(jié)構(gòu)域蛋白家族作為Cullin3 E3泛素化連接酶復(fù)合體的接合體而發(fā)揮作用,因此,Pokemon可能又通過蛋白泛素化來調(diào)節(jié)其靶點(diǎn)和通路[17]。④Davies等[18]發(fā)現(xiàn),Pokemon還為癌基因LAZ-3/BCL-6潛在的靶點(diǎn)。在人類乳腺癌、肺癌、鼻咽癌、結(jié)腸癌、前列腺癌、膀胱癌、宮頸癌、胃癌、胰腺癌、淋巴瘤、白血病等多種腫瘤組織中都發(fā)現(xiàn)有Pokemon 的高表達(dá)[2,19~26]。

2.1 Pokemon與大腸癌的關(guān)系

大腸分為盲腸、結(jié)腸和直腸,其中結(jié)腸癌、直腸癌統(tǒng)稱為大腸癌。在消化道腫瘤中,大腸癌的發(fā)病率僅次于胃癌和食管癌。大腸癌是指大腸黏膜上皮在環(huán)境或遺傳等多種致癌因素作用下發(fā)生的惡性病變,預(yù)后不良,死亡率較高,是最常見的消化道惡性腫瘤之一。

抑癌基因和促凋亡基因活性降低、癌基因和抗凋亡基因活性增強(qiáng)是腫瘤發(fā)生和惡性增長的主要原因。3種最常見的抑癌基因p14ARF、RB和p53都是細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子,它們在細(xì)胞周期的多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)調(diào)節(jié)細(xì)胞生長,避免細(xì)胞發(fā)生基因突變[27]。它們的上游基因被抑制或下游產(chǎn)物失活都會(huì)導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。近年來,隨著腫瘤分子生物學(xué)研究的深入,越來越多的基因被發(fā)現(xiàn)參與了大腸癌的發(fā)生過程,其中Survivin、p16、p27、cyclinD1、Smad4、HSPlO、ras等參與了大腸癌的早期發(fā)生;GST純合性缺失、B-連環(huán)素、MMP-7、Tiaml與大腸癌的轉(zhuǎn)移相關(guān);SNC6和SNC19、環(huán)氧合酶-2、KAI1、Fas/Fas配體等參與大腸癌的發(fā)生、發(fā)展、浸潤、轉(zhuǎn)移全過程;engoglin、VEGF參與了大腸癌組織中的血管生成,抑癌基因APC、β-catenin、DCC、p53、結(jié)直腸癌突變基因、PTEN等突變對大腸癌的診斷有十分重要的意義[28,9]。但是沒有1個(gè)基因在研究群體中表達(dá)達(dá)到100%,所以尋找其它的相關(guān)基因及不同的基因調(diào)控鏈組合仍是要解決的難題。

鄔贄斌等[29]利用RT-PCR技術(shù)對39例結(jié)直腸癌及癌旁組織進(jìn)行Pokemon基因檢測,結(jié)果顯示結(jié)直腸癌組織和癌旁組織中均有Pokemon基因表達(dá),且癌組織中基因表達(dá)明顯高于癌旁正常組織,說明Pokemon與結(jié)直腸癌的發(fā)生有相關(guān)性。Pokemon基因的表達(dá)與患者的性別、年齡、腫瘤大小、腫瘤部位、結(jié)直腸癌的Dukes分期無相關(guān)性,與癌組織的分化程度相關(guān),高分化組Pokemon基因的表達(dá)高于中低分化組,兩者相比較有顯著性差異。提示Pokemon基因可能與結(jié)直腸癌的惡性程度有關(guān)。

王鵬飛等[8]研究發(fā)現(xiàn)Pokemon的表達(dá)水平可能與大腸癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān),有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的患者癌組織中Pokemon mRNA表達(dá)水平高于無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移者,這與崔明等對乳腺癌中Pokemon的表達(dá)進(jìn)行研究的結(jié)果相近[30];但與研究免疫組化中Pokemon蛋白與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的關(guān)系并不一致,提示Pokemon基因表達(dá)與蛋白表達(dá)可能并不呈平行關(guān)系,在翻譯水平可能存在其它影響因素,需要進(jìn)一步研究證實(shí)。而生存分析研究中提示Pokemon陽性表達(dá)的大腸癌患者預(yù)后不良,與報(bào)道稱彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤患者中Pokemon陽性的預(yù)后較好、Pokemon和Bcl-6均陽性的預(yù)后更好[1]不一致,更需進(jìn)一步研究證實(shí)。

李亞玲等[9]報(bào)道的5株大腸癌細(xì)胞中,Pokemon在4株細(xì)胞(SW480、SW480l/M5、SW620、LOVO)中有mRNA和蛋白表達(dá),p14ARF在1株細(xì)胞(HCTIl6)中有mRNA和蛋白表達(dá)。Pokemon表達(dá)與p14ARF表達(dá)與大腸癌分化程度呈負(fù)相關(guān),與大腸癌Dukes分期及轉(zhuǎn)移無關(guān)。郭睿等[31]構(gòu)建的pGshRNA-Pokemon干擾載體,瞬時(shí)轉(zhuǎn)染大腸癌SW480細(xì)胞,Pokemon的mRNA表達(dá)抑制率在48 h 最高(83.1%), Pokemon的蛋白表達(dá)抑制率在72 h 最高(73.5%),隨著Pokemon表達(dá)抑制,SW480細(xì)胞凋亡增加。

2.2 Pokemon基因在大腸癌中的應(yīng)用前景

Pokemon可能在大腸癌的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮了很關(guān)鍵的作用,現(xiàn)有的研究表明Pokemon可能是治療癌癥有效的新的靶基因[2]。Pokemon視為腫瘤總開關(guān)[1,32,33]的原因是在腫瘤轉(zhuǎn)化分子網(wǎng)絡(luò)機(jī)制中它能控制其他癌基因的活性,并對腫瘤細(xì)胞的一些重要特性產(chǎn)生影響,而一般致癌基因僅控制腫瘤細(xì)胞增長。2004年 Ari Melnick等合成了1種可以與Bcl-6中POZ域側(cè)溝特異性結(jié)合的阻遏蛋白,在體內(nèi)外有效阻斷了Bcl-6發(fā)揮功能[34],而Poz域則是Pokemon蛋白發(fā)揮致癌作用、促發(fā)腫瘤惡性行為的關(guān)鍵作用部位。所以Pokemon作為1個(gè)新的重要的癌基因,對大腸癌的增殖、凋亡、細(xì)胞周期改變、侵襲、轉(zhuǎn)移的確切作用及其機(jī)理還不清楚,有待進(jìn)一步研究。

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