張紅梅 (德州學(xué)院生物系，山東 德州 253023)

腫瘤抑制基因ST7的研究進(jìn)展

張紅梅 (德州學(xué)院生物系，山東 德州 253023)

腫瘤抑制基因;ST7

2001年，ST7作為腫瘤抑制基因被發(fā)現(xiàn)，該基因廣泛表達(dá)于人體各正常組織器官中。在各種起源于上皮組織的癌癥如乳腺癌、前列腺癌、直腸癌以及卵巢癌等細(xì)胞里通常會出現(xiàn)該基因的突變或缺失。但是，在隨后的研究中許多學(xué)者卻在多種癌細(xì)胞中沒有發(fā)現(xiàn)該基因的突變或缺失。因此，ST7作為腫瘤抑制基因的地位似乎受到挑戰(zhàn)，現(xiàn)具體綜述如下。

1 ST7基因的發(fā)現(xiàn)

腫瘤抑制基因常稱之為抑癌基因，是指某種基因當(dāng)受到阻抑、失活、丟失、或其表達(dá)產(chǎn)物喪失功能時可導(dǎo)致細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化;反之，在實(shí)驗(yàn)條件下，若導(dǎo)入或激活它則可抑制細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化。關(guān)于腫瘤抑制基因存在的概念由來已久，人們最初從某些腫瘤染色體特定部位的缺失來推測它的存在。而體細(xì)胞遺傳學(xué)的發(fā)展則為其存在提供了進(jìn)一步的證據(jù)：當(dāng)用正常細(xì)胞同腫瘤細(xì)胞雜交，或?qū)⒛骋粭l正常細(xì)胞染色體導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的惡性表型受到抑制，從而推測在正常細(xì)胞染色體上存在著腫瘤抑制基因。相對于癌基因來說，目前克隆到的抑癌基因數(shù)目較少，但這并不意味著客觀存在的抑癌基因比癌基因數(shù)目少，這是由于抑癌基因的改變表現(xiàn)為其功能的減弱或喪失，所以其分離、鑒定和確認(rèn)比癌基因困難得多。1986～1987年國際上有3個實(shí)驗(yàn)室成功地得到第一個抑癌基因-RB的克隆〔1～4〕。此后相繼發(fā)現(xiàn)和鑒定了許多其他抑癌基因，它們對多類人類癌癥的發(fā)生起作用。其中有些被確定為少見的遺傳性癌癥的基因，有些則在常見的非遺傳性成人癌癥中呈缺失或突變。大多數(shù)抑癌基因既參與遺傳性癌，也參與非遺傳性癌的發(fā)生。有些抑癌基因的突變是導(dǎo)致人類腫瘤發(fā)生的最常見的分子改變。ST7基因的名字來自于英文“Suppression of Tumorigenicity 7”的首字母縮寫，它位于人第7條染色體上。它被證明是一種高度保守的基因，在各種低等動物中也被廣泛表達(dá)，因此可以推定它在動物個體生長和發(fā)育中起重要作用。到目前為止，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)的抑癌基因至少有100多條(包括候選抑癌基因)，所以若通過實(shí)驗(yàn)找到一條抑癌基因極為平常，然而ST7基因的問世卻顯得異乎尋常，因?yàn)樗瞧駷橹沟谝粭l利用人類基因組草圖所提供的信息獨(dú)立完成的一項(xiàng)科研成果〔5〕。這充分表明了人類基因組草圖的公布對全人類更透徹地了解自身所做出的偉大貢獻(xiàn)。就這點(diǎn)來說，ST7基因的發(fā)現(xiàn)具有里程碑式的意義。

2 ST7基因結(jié)構(gòu)及其產(chǎn)物

ST7基因是由多基因系統(tǒng)組成的，在結(jié)構(gòu)上非常復(fù)雜。其中包括兩個在正鏈上的非編碼ST7ot3和ST7ot4基因，二者同ST7大部分轉(zhuǎn)錄密碼重合和兩個在負(fù)鏈上的無義基因ST7ot1和ST7ot2。ST7至少有3個不同的帶有可變起始點(diǎn)的5'外顯子。研究還表明ST7第三個3'末端外顯子來自于ST7ot3。ST7ot3區(qū)域包括從ST7內(nèi)顯子10到外顯子14，其中包含了數(shù)個外顯子。ST7ot4有至少7個外顯子，它們位于ST7外顯子1與一個類似原肌球蛋白的序列之間。ST7ot1同ST7外顯子1和啟動子重疊，ST7ot2的區(qū)域從ST7內(nèi)含子1到內(nèi)含子9，并有多種轉(zhuǎn)錄本〔5〕。人ST7 mRNA長度為1 874 bp，其產(chǎn)物為一個單獨(dú)的具有跨膜受體性質(zhì)的蛋白。Battle等〔6〕發(fā)現(xiàn)ST7極是一種新的低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白，在胞內(nèi)區(qū)可以與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)蛋白結(jié)合，利用雙雜交酵母系統(tǒng)證實(shí)ST7蛋白細(xì)胞質(zhì)內(nèi)區(qū)域同三種與胞吞和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)的蛋白相互作用。這三種蛋白為 RACK1、MIBP 和 SARA〔7〕。Charong等〔8〕研究表明 ST7 定位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)和細(xì)胞質(zhì)膜上，在細(xì)胞周期的各個時相中表達(dá)量不同，其中在細(xì)胞間期ST7的mRNA表達(dá)量達(dá)到最高。

3 ST7與其他抑癌基因的比較

見表1。

表1 STT與其他抑癌基因的比較

4 ST7參與腫瘤形成的機(jī)制

在一系列人類腫瘤形成過程中常常會遇到人類染色體7q31的雜合性缺失，標(biāo)志著抑癌基因的存在。結(jié)合顯微細(xì)胞融合技術(shù)及缺失作圖，研究發(fā)現(xiàn)抑癌基因位于遺傳標(biāo)記D7S522 and D7S67之間的關(guān)鍵區(qū)域。利用定位克隆證實(shí)在7q31內(nèi)有一個抑癌基因，即ST7。此基因在人所有組織中都有表達(dá)，通過對一系列的乳腺癌衍生細(xì)胞系和原發(fā)性結(jié)腸癌的分析揭示出ST7變異的存在。將ST7 cDNA導(dǎo)入前列腺癌衍生細(xì)胞系pc3中，對體外細(xì)胞的增殖無影響，但使得體內(nèi)的致瘤性消失，以上結(jié)果表明ST7是在7q31染色體內(nèi)的一個抑癌基因，可能在一些人類腫瘤的發(fā)展中起重要作用〔6〕。也有實(shí)驗(yàn)表明ST7是通過誘導(dǎo)諸如SPARC，IGFBP5這些重塑細(xì)胞外基質(zhì)的基因及多種基質(zhì)金屬蛋白酶的改變而產(chǎn)生抑癌作用的，即通過改變腫瘤細(xì)胞的微環(huán)境而起作用的〔9〕。

5 ST7作為腫瘤抑制基因的爭議

然而，近幾年許多研究人員又找到了ST7為非抑癌基因的證據(jù)，研究人員在許多前列腺腫瘤中發(fā)現(xiàn)了在7號染色體臂上的雜合性缺失，而這種改變一般與抑癌基因的失活有關(guān)。以前顯示在D7S486與D7S24607微衛(wèi)星之間的7q31主要區(qū)域雜合性缺失，其中包括諸如 TES，CAV2，CAV1，MET，CAPZA2.ST7，WNT2的待定抑癌基因。研究人員發(fā)現(xiàn)腫瘤中CAV1，CAV2，MET和TES的mRNA的表達(dá)要低于正常前列腺組織，結(jié)果顯示在7q31處，TES為最佳候選腫瘤抑制基因，而不是 ST7基因〔10〕。而在另一項(xiàng)驗(yàn)證ST7在癌基因中的遺傳地位的實(shí)驗(yàn)中，研究人員篩選了135個結(jié)腸癌患者，其在7q31處雜合缺失，鑒定了完整的ST7基因沒有發(fā)現(xiàn)體細(xì)胞變異，因此結(jié)果不支持ST7是結(jié)腸癌的腫瘤抑制基因〔11〕。在胃癌的研究中，利用高效液相色譜分析ST7的胞內(nèi)變化，結(jié)論也支持ST7可能不是胃癌的靶基因〔12〕。在人骨髓瘤細(xì)胞ST7變化分析實(shí)驗(yàn)中，研究人員篩選了22個人骨髓瘤細(xì)胞系，其中包括17個急性白血病細(xì)胞系和5個慢性白血病細(xì)胞系，通過雙向DNA測序分析，結(jié)果表明在所有細(xì)胞系中沒有檢查到任何變異。另外，對于以前報(bào)道有變異的乳腺瘤的分析也證明沒有這種變化。因此，上述結(jié)論極為支持ST7的變化并未參與人骨髓瘤的發(fā)病機(jī)制。故此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的研究人員認(rèn)為ST7被作為一系列人體瘤形成的抑癌基因的地位值得懷疑〔13〕。Yoshimura等〔14〕為了確定 ST7基因在癌細(xì)胞中的變異頻率，檢查了ST7基因 在48個腸癌、48個胃癌、48個肝癌中的變異情況。用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)單鏈構(gòu)象多態(tài)性以及直接測序，他們檢測到了體細(xì)胞的變異，位于靠近外顯子與內(nèi)含子8的交界處，但144例中只有3例。因此他們的結(jié)論是ST7基因的變異在原發(fā)性結(jié)腸癌，胃癌以及肝癌中極少。為了確定7q31和ST7的遺傳變異是否參與了人食道癌的發(fā)生，Wang等〔15〕在43個原發(fā)性食道癌的 7q31-q35遺傳距離為5.4cM的區(qū)域進(jìn)行了雜合性缺失構(gòu)圖，并在此區(qū)域有雜合性缺失的腫瘤中進(jìn)行了ST7的變異分析。在43例腫瘤中，12例在7q31-7q35顯示了雜合性缺失，其中包括18例鱗狀細(xì)胞癌中的4例和25例腺癌中的8例。雜合性缺失最高頻位點(diǎn)在D7S480，到ST7有4.2 Mb的距離，在37例腫瘤中有22%出現(xiàn)了雜合性缺失。在7q具有雜合性缺失的12例腫瘤細(xì)胞中ST7基因的整個編碼區(qū)以及兩側(cè)沒發(fā)現(xiàn)變異。另外，在對11對腫瘤正常細(xì)胞進(jìn)行的定量RT-PCR分析中，ST7 mRNA的表達(dá)沒有顯示出超過50%的衰減。這些數(shù)據(jù)顯示7q31-7q35的雜合性缺失在起源及發(fā)展上至少同食道癌部分過程有關(guān)，但是ST7并不是此細(xì)胞變異的靶基因。為了研究ST7在乳腺癌以及結(jié)腸腺癌中的地位，Dong等〔16〕篩選了原發(fā)性頭頸鱗狀細(xì)胞癌，乳腺侵入性管道癌以及結(jié)腸腺癌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)頭頸磷狀細(xì)胞癌中24%，乳腺侵入性管道癌中17%，結(jié)腸腺癌中33%被檢查到了D7S522/D7S677的雜合性缺失，但在所有樣本中沒有體細(xì)胞的變異。Dong等〔16〕接著又在乳腺癌細(xì)胞系中尋找變異結(jié)果，發(fā)現(xiàn)包括以前曾報(bào)道過的存在變異細(xì)胞系在內(nèi)的所有細(xì)胞系都是野生型序列。因此認(rèn)為在7q31.1-7q31.2區(qū)雜合性缺失的大多數(shù)人類癌中ST7基因不是失活的主要靶基因。Brown等〔17〕在對多種細(xì)胞系和原發(fā)性上皮腫瘤進(jìn)行了ST7變異分析時，僅在一個乳腺腫瘤細(xì)胞系中檢測到錯義變異，以前在細(xì)胞系及原發(fā)性腫瘤中發(fā)現(xiàn)的變異在他們的分析中不明顯，因此他們認(rèn)為這些結(jié)果意味著在此位點(diǎn)的另外一個抑癌基因或許發(fā)揮著更重要的作用。

6 小結(jié)

從以上近幾年圍繞ST7所做的研究看，少有支持其為抑癌基因的，但就此做出ST7不是抑癌基因的結(jié)論是很草率的。因?yàn)榭赡苓€有兩種原因使ST7失活，即表觀遺傳學(xué)下調(diào)作用和單倍不足。有些研究人員認(rèn)為，腫瘤的最早的發(fā)生可能源自干細(xì)胞階段的表觀遺傳變異，負(fù)責(zé)此項(xiàng)研究的Feinberg等〔18〕教授認(rèn)為他們并非反駁腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)生了基因改變的觀點(diǎn)，而是認(rèn)為表觀遺傳學(xué)上亦發(fā)生了改變而且來得更早些。表觀遺傳學(xué)的改變不直接改變基因組的序列，而是通過其他方式來影響基因的表達(dá)，比如甲基化?？茖W(xué)家認(rèn)為，大約一半的人類疾病可歸咎于基因，而另外一半則與非遺傳因素有密切聯(lián)系，其中表觀遺傳因素又占據(jù)非遺傳因素的一定比例。而DNA甲基化，它是表觀遺傳因素中較重要的一種。近年來的研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了表觀遺傳學(xué)改變和腫瘤發(fā)生的關(guān)系，F(xiàn)einberg等〔18〕教授更提出了包含表觀遺傳學(xué)改變的腫瘤發(fā)生的三個過程，在傳統(tǒng)的二次打擊理論之前加上了表觀遺傳學(xué)改變這一重要步驟。許多尚未發(fā)現(xiàn)基因突變的細(xì)胞卻往往有了腫瘤細(xì)胞的特性，而現(xiàn)在的研究發(fā)現(xiàn)這些原代細(xì)胞經(jīng)常帶有表觀遺傳學(xué)的改變。研究人員通過建立蛋白質(zhì)精氨酸甲基化酶的反義細(xì)胞系，經(jīng)生物芯片分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)精氨酸甲基化酶水平下降時，有更多的基因得到表達(dá)。在受到影響的基因中，ST7和NM23是蛋白質(zhì)精氨酸甲基化酶和BAF(BRG1/hBRM-associated factors)復(fù)合體的靶基因。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)精氨酸甲基化酶過量表達(dá)時，ST7和NM23的表達(dá)又會下降〔19〕。單倍體不足是指，一種基因的兩個版本中的一個發(fā)生突變或丟失，就足以改變基因型，所以對一個腫瘤抑制基因來說，這會增加突變的機(jī)會，從而導(dǎo)致癌癥。人類CDC4基因、FXBW7基因在約10%的人類腫瘤細(xì)胞系中、在子宮內(nèi)膜中和結(jié)腸癌、直腸癌中發(fā)生突變，它被在控制染色體穩(wěn)定性中發(fā)揮作用的一種酶編碼?，F(xiàn)在，研究人員發(fā)現(xiàn)FXBW7/CDC4是一種單倍體不足腫瘤抑制基因，經(jīng)常丟失，丟失的方式取決于對p53基因的保持情況〔20〕。因此，判斷ST7是否為抑癌基因，還需進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證。另外，ST7基因的具體功能還并不了解，初步的研究結(jié)果表明，該基因可能在腫瘤血管的發(fā)生過程中起著某種作用。

盡管ST7抑癌基因的地位受到質(zhì)疑，但是將ST7 cDNA導(dǎo)入前列腺癌衍生細(xì)胞系可使裸鼠體內(nèi)腫瘤消失的試驗(yàn)又強(qiáng)烈的暗示ST7基因與抑癌的關(guān)系，因此，將其作為候選抑癌基因的定位是恰如其分的。對于ST7是否為抑癌基因的驗(yàn)證試驗(yàn)，今后應(yīng)該以表觀遺傳學(xué)下調(diào)作用和單倍不足為考慮重點(diǎn)。另外，由于ST7基因可能參與腫瘤血管的形成，因此，對ST7基因抑癌機(jī)制的研究可以為人類提供一個抗癌新藥的靶基因，從而為人類征服癌癥開辟一條新的途徑。

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R73

〕 A

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10.3969/j.issn.1005-9202.2012.22.122

國家自然科學(xué)基金(No.30901023)

張紅梅(1976-)，女，碩士，講師，主要從事生物信息學(xué)研究。

〔2011-11-17收稿 2012-04-11修回〕

(編輯 趙慧玲/張 慧)