蔡雋綜述，馮玉梅審校

（天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院腫瘤研究所，國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心，天津市“腫瘤防治”重點實驗室，乳腺癌防治教育部重點實驗室，天津 300060）

綜述

叉頭框轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控乳腺癌生物學特性的研究進展

蔡雋綜述，馮玉梅審校

（天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院腫瘤研究所，國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心，天津市“腫瘤防治”重點實驗室，乳腺癌防治教育部重點實驗室，天津 300060）

叉頭框轉(zhuǎn)錄因子；乳腺癌；生物學特性

乳腺癌是目前女性最常見的惡性腫瘤之一，根據(jù)基因表達譜差異，可將乳腺癌分為5種具有特異性分子特征和預后意義的亞型，即luminal A、luminal B、HER2+、basal-like和normal-like亞型［1］。Luminal型是乳腺癌分子分型中最為常見的一種類型，屬于ER陽性乳腺癌，對內(nèi)分泌治療敏感，預后好［2］；而basal-like型則以ER-/PR-/HER2-及基底上皮分子標志物CK5/6、EGFR高表達為特征［2］，故其對內(nèi)分泌治療無效，只能選擇化療。此類乳腺癌通常具有高組織學分級，侵襲性強，易發(fā)生局部復發(fā)及遠處轉(zhuǎn)移的特性［3］。迄今為止，對這兩種亞型乳腺癌的研究最多，并且它們兩者間的內(nèi)在生物學特性差異最大。腫瘤細胞內(nèi)在生物學特性的不同決定了亞型特異性，而遠處器官轉(zhuǎn)移是乳腺癌患者死亡的主要原因。因此，掌握乳腺癌浸潤和轉(zhuǎn)移的潛在分子機制可以更有效地診斷和治療乳腺癌。近年來研究證實叉頭框轉(zhuǎn)錄因子家族在乳腺癌細胞亞型決定中起著重要作用，這就為乳腺癌的分子診斷和靶向治療提供了重要的線索［4-5］。

1 轉(zhuǎn)錄因子家族概況

FOXs蛋白是一類進化保守的、并且在動植物細胞中廣泛存在的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子超家族［6］。FOX蛋白的DNA結(jié)合域約含100個氨基酸，核心部分由3 個α螺旋依次排列組成，兩側(cè)的“翼”環(huán)結(jié)構(gòu)通過β鏈相連，此特征性結(jié)構(gòu)形似蝴蝶，因此FOX蛋白又稱為翼狀螺旋蛋白［7］。人類FOX家族至少有43個成員，根據(jù)DNA結(jié)合區(qū)的同源性而將FOX家族分為19個亞家族（FOXA-FOXS）。FOX蛋白結(jié)合DNA的七核苷酸核心序列5-（G/A）（T/C）（A/C）AA（C/T）A-3是一致的［7］，而轉(zhuǎn)錄激活和轉(zhuǎn)錄抑制等功能區(qū)域卻存在很大差異，因此表現(xiàn)出轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能的多樣性。FOX蛋白可調(diào)控細胞的增殖、分化、凋亡、壽命和遷移等廣譜生物學過程，在胚胎形態(tài)發(fā)生、組織器官發(fā)育和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中起關(guān)鍵作用［6］。因此，對FOXs蛋白功能的闡明有可能解釋其在乳腺癌亞型決定和命運決定中的作用，并為腫瘤治療提供新的策略。

2 FOXA1在luminal乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中的作用機制研究

2.1 FOXA1與ER、GATA3之間的關(guān)系FOXA1不僅調(diào)控胰腺、肺、前列腺、肝臟、腎臟等內(nèi)胚層起源器官的分化發(fā)育［6］，還可調(diào)節(jié)乳腺導管的形態(tài)發(fā)生和分化［8］。Laganiere等［9］研究發(fā)現(xiàn)FOXA1蛋白不僅在正常乳腺和乳腺腫瘤中的表達情況與ER存在驚人的相似性，而且ER和FOXA1的募集區(qū)域也是高度統(tǒng)一的，約50％的雌激素受體存在與FOXA1的相互作用。迄今為止，主要可以從ER基因表達調(diào)控和ER對靶基因結(jié)合活性兩個方面來解釋FOXA1與ER的關(guān)系。一方面，F(xiàn)OXA1可通過直接調(diào)控ESR1啟動子轉(zhuǎn)錄活性或者間接調(diào)控TFF-1來調(diào)控ER mRNA的表達［10］。另一方面，Cirillo等［11-12］發(fā)現(xiàn)FOXA1可以通過叉頭框模序掃描染色質(zhì)的方式發(fā)現(xiàn)增強子，結(jié)合于其低甲基化的DNA區(qū)域，進而誘發(fā)這些區(qū)域的組蛋白H3第4位賴氨酸（H3K4）甲基化。這些表觀遺傳的改變能夠穩(wěn)定FOXA1的結(jié)合，增強ERa對靶基因啟動子位點的結(jié)合能力，進而促進雌激素應答。

此外，Kouros-Mehr等［13］研究發(fā)現(xiàn)FOXA1和GATA結(jié)合蛋白3（GATA binding protein 3，GATA3）也存在相互作用，它們的表達也呈正相關(guān)。GATA3對腺腔上皮細胞分化和乳腺癌導管發(fā)育起重要作用。高表達GATA3可誘導腫瘤分化并抑制轉(zhuǎn)移，而GATA3缺失時則會減少表達ERa的luminal細胞群。GATA3通過直接結(jié)合于FOXA1的啟動子區(qū)來正轉(zhuǎn)錄調(diào)控FOXA1 mRNA的表達。以上結(jié)果說明ERa、GATA3和FOXA1三者之間在表達和功能等方面關(guān)系密切，這就對維持luminal乳腺癌的生物學特性起到關(guān)鍵性的作用。

2.2 FOXA1與增殖FOXA1可直接或間接影響調(diào)控細胞周期的關(guān)鍵因子的表達，從而調(diào)控細胞周期的進展。在存在雌激素的乳腺癌細胞中，F(xiàn)OXA1可增強RET/PTC激酶基因?qū)Υ萍に氐膽?，進而誘發(fā)細胞增殖［14］。RPRM是一種細胞周期抑制因子，抑制RPRM的表達可促使細胞進入S期。由于RPRM序列上存在多個FOXA1結(jié)合位點，當FOXA1結(jié)合到RPRM啟動子上之后，便會使RNA Pol II脫離RPRM啟動子［15］，降低RPRM轉(zhuǎn)錄效率，加快細胞增殖。除此之外，Williamson等［16］報道FOXA1還可以調(diào)節(jié)E-cadherin和p27Kip1的表達，抑制上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，從而調(diào)節(jié)細胞的生長。因此推測表達ERa/ FOXA1的細胞在獲得致瘤性后，通過促進細胞的增殖，從而促進luminal A型乳腺癌的形成。

2.3 FOXA1調(diào)控luminal乳腺癌的其他機制研究

Bernardo等［17］研究發(fā)現(xiàn)FOXA1不僅可以誘發(fā)luminal基因表達，還可直接抑制basal-like特異性基因群表達以調(diào)控乳腺癌細胞分化。FOXA1沉默的luminal型細胞表現(xiàn)出basal-like型細胞的特征，即遷移浸潤、細胞運動性的增強。另外在ER-/AR+乳腺癌細胞中發(fā)現(xiàn)ErbB2和ErbB3可誘發(fā)FOXA1表達，反之FOXA1也可以調(diào)節(jié)ErbB2信號基因的轉(zhuǎn)錄［18］。這些數(shù)據(jù)表明FOXA1可以通過ER非依賴的相關(guān)機制來維持乳腺癌的luminal表型。

2.4 FOXA1與Luminal乳腺癌的預后乳腺癌是異質(zhì)性疾病，不同分子特征的癌細胞可能會對相同治療方式產(chǎn)生不同的應答［6］。乳腺癌中l(wèi)uminal型最為常見，此類腫瘤分化較好、惡性程度較低且腫瘤患者預后更好，這在很大程度上可以歸結(jié)于ERa陽性及激素應答［2］。許多研究顯示FOXA1的表達與小的腫瘤體積、低組織學分級，ER、BRCA1和E-cadherin的表達呈正相關(guān)，而與CK14、CK5/6表達呈負相關(guān)［17，19］。Luminal乳腺癌患者根據(jù)FOXA1的表達水平可分為高復發(fā)風險組、低復發(fā)風險組，F(xiàn)OXA1-negative較FOXA1-positive患者的5年生存率低大約10％［19］。大量研究證實FOXA1可作為ER-positive乳腺癌獨立預后因子［19-20］。值得注意的是，luminal A型乳腺癌雖然預后良好，但臨床上仍存在30％左右的患者對內(nèi)分泌治療敏感性低，臨床上常難以決定ER陽性而淋巴結(jié)陰性的乳腺癌患者是否給予化療［6］。于是可根據(jù)FOXA1表達水平，從中篩選出低復發(fā)風險的患者，以避免對這些患者施行不必要的化療。

3 FOXC1、FOXC2和FOXQ1在基底樣乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中的作用

3.1 FOXC1、FOXC2和FOXQ1促進細胞浸潤轉(zhuǎn)移

轉(zhuǎn)移是癌癥患者死亡的主要原因，而上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesnchymal transition，EMT）是癌細胞轉(zhuǎn)移過程中經(jīng)常觸發(fā)的關(guān)鍵機制［21］。在此過程中，粘連的上皮細胞失去細胞間連接和細胞極性并獲得間質(zhì)特性，包括間質(zhì)基因表達、纖維狀表型、細胞骨架發(fā)生重大改變等，使其表現(xiàn)出運動性和浸潤性增加［21］。文獻報道FOXC1［22］、FOXC2［4］以及FOXQ1［5］均可誘發(fā)乳腺上皮細胞發(fā)生EMT，進而發(fā)生轉(zhuǎn)移。其中E-cadherin的缺失被認為是EMT的標志，三者均可通過直接或間接抑制E-cadherin表達來誘發(fā)EMT［5，23-24］。除此以外，過表達FOXC1還可通過上調(diào)間質(zhì)標志物波形蛋白、纖連蛋白，基質(zhì)金屬蛋白酶2、7和9，下調(diào)P-鈣黏蛋白的表達，從而增加癌細胞的轉(zhuǎn)移和浸潤［23］。FOXC2可以直接抑制p120-連環(huán)蛋白（一種穩(wěn)定E-cadherin對上皮細胞粘連的調(diào)節(jié)蛋白）的表達，進而調(diào)控乳腺癌的轉(zhuǎn)移［24］。FOXQ1作為上皮細胞極性的重要調(diào)節(jié)物，參與調(diào)節(jié)體內(nèi)許多器官發(fā)育中的上皮分化［25］。現(xiàn)已證實FOXC1、FOXC2以及FOXQ1在EMT中均可促進間質(zhì)分化，作為EMT程序中協(xié)調(diào)間質(zhì)成分的關(guān)鍵調(diào)節(jié)物。這三者均與高浸潤性的基底樣乳腺癌高度相關(guān)，且可作為基底樣乳腺癌的高度特異性分子標志物。

3.2 FOXC1、FOXC2和FOXQ1促進細胞增殖Pin1是一種對特定絲氨酸或蘇氨酸磷酸化的肽基脯氨酰異構(gòu)酶，它對p65蛋白穩(wěn)定性和活性起到關(guān)鍵作用并涉及腫瘤的發(fā)展。FOXC1轉(zhuǎn)錄調(diào)控Pin1的表達，使得Pin1競爭性抑制p65與IkBa、SOCS-1的結(jié)合［26］，即減弱了p65的泛素化，增強了p65蛋白的穩(wěn)定性，進而激活NF-κB促進細胞增殖。FOXC1和FOXC2均可通過上調(diào)cyclin D1促進細胞增殖［22］。

研究發(fā)現(xiàn)抑制FOXQ1會導致CDK4/CDK6表達降低，進而減緩細胞周期進展［5，25］，這說明FOXQ1可以促進細胞增殖。另外FOXQ1還可直接轉(zhuǎn)錄激活p21的啟動子活性，增加p21CIP1/WAF1表達，從而抑制細胞凋亡［27］。p21CIP1/WAF1是細胞周期蛋白激酶抑制物cip/kip家族成員，它能夠與驅(qū)動細胞周期的cyclin、CDKs和增殖細胞核抗原（PCNA）相互作用，抑制cyclin、CDKs等物質(zhì)活性，進而調(diào)節(jié)DNA復制和修復［27］。這可能對遏制腫瘤生長提供作用靶點，為治療基底樣乳腺癌提出新的方向。

3.3 FOXC1、FOXC2和FOXQ1促進血管生成腫瘤血管生成對腫瘤的發(fā)育和進展起到重要作用，腫瘤組織需要腫瘤血管為之提供氧氣并且協(xié)助癌細胞的浸潤和轉(zhuǎn)移。在早期胚胎發(fā)育中，F(xiàn)OXC2作為Notch信號通路的下游靶基因調(diào)控動脈細胞特異性［28］；在血管內(nèi)皮細胞中，F(xiàn)OXC2直接轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)趨化因子受體4和整聯(lián)蛋白β3調(diào)控血管生成［29］。在血管發(fā)育中，F(xiàn)OXC1和FOXC2相互依賴，起到協(xié)同作用。CD31染色實驗發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)OXQ1過表達會上調(diào)VEGFA、WNT3A、RSPO2和BCL11A等促腫瘤生長的因子［27］，這提示FOXQ1在體內(nèi)還介導血管的生成和抗凋亡作用。

3.4 FOXC1、FOXC2、FOXQ1與基底樣乳腺癌的預后基底樣乳腺癌常常與組織學高分級、臨床上的浸潤性、高轉(zhuǎn)移率有關(guān)［3］。FOXC1、FOXC2以及FOXQ1在高浸潤性乳腺癌亞型中均高表達，并且與乳腺癌患者預后差有關(guān)。FOXC1能促進乳腺癌的腦轉(zhuǎn)移，抑制乳腺癌的骨轉(zhuǎn)移［22］；FOXC2表達是小鼠乳腺癌細胞獲得肺轉(zhuǎn)移能力所必須的，F(xiàn)OXC2過表達可進一步提高小鼠乳腺癌細胞的遷移能力［6］。目前對FOXQ1的研究較少，僅發(fā)現(xiàn)FOXQ1能促進乳腺癌轉(zhuǎn)移，但尚沒有針對腦轉(zhuǎn)移和骨轉(zhuǎn)移進行的研究。最近發(fā)現(xiàn)誘導正?；蛉橄侔┥掀ぜ毎喊l(fā)生EMT會使細胞產(chǎn)生類似干細胞的生物學特性，表現(xiàn)出對化療藥物的抗性增加［30］。已有研究發(fā)現(xiàn)過表達FOXC1/2和FOXQ1會誘發(fā)乳腺癌細胞產(chǎn)生化療抗性［4，26，31］。這就提示FOXC1、FOXC2以及FOXQ1可作為分子靶點增強基底樣乳腺癌患者對化療的敏感性，這對乳腺癌治療具有重要的指導意義。

乳腺癌是一種高度異質(zhì)性的腫瘤，不同分子亞型乳腺癌生物學行為和預后均有明顯差異。本文總結(jié)了FOXA1、FOXC1/2和FOXQ1蛋白調(diào)控乳腺癌亞型生物學特征的具體機制，并指出了它們?yōu)槿橄侔┰缙谠\斷和預后判斷所作出的指導意義。雖然到目前為止，研究發(fā)現(xiàn)FOX家族中的許多成員可以調(diào)控腫瘤的惡性發(fā)展，如在神經(jīng)膠質(zhì)瘤、肝癌、非小細胞肺癌和胰腺癌細胞中，高表達的FOXM1可調(diào)控有絲分裂周期調(diào)控蛋白Cdc25B、Aurora B kinase、survivin、CENPA和CENPB的轉(zhuǎn)錄而促進細胞增殖［32］；在神經(jīng)母細胞瘤中，F(xiàn)OXD3通過調(diào)節(jié)N-myc下游調(diào)控因子NDRG1和MMP9的表達來抑制生長、轉(zhuǎn)移和血管生成［33］，但是這些FOX蛋白是否對乳腺癌的發(fā)生發(fā)展具有作用，是否影響乳腺癌特異性的生物學行為，是否可以用于乳腺癌的早期診斷和治療，還尚需進一步研究。另外Kong等［34］研究發(fā)現(xiàn)FOXF2 mRNA低表達是乳腺癌早發(fā)轉(zhuǎn)移和分化差的分子標志，且可預測三陰乳腺癌患者預后，但具體機制仍需要進一步探索。本文就目前研究的FOXs對乳腺癌生物學特性和轉(zhuǎn)移的機制進行了概括，旨在進一步加深對FOXs因子的認識，為解決乳腺癌的異質(zhì)性、治療方案的選擇以及預后預測提供依據(jù)，并最終實現(xiàn)乳腺癌的個體化治療。

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（2014-11-16收稿）

R737.9

A

1006-8147（2015）05-0455-04

蔡雋（1989-），女，碩士在讀，研究方向：生物化學與分子生物學；E-mail:caijun9865@126.com。