徐麗娟,李 進(jìn) 綜述,高 勇 審校(南京醫(yī)科大學(xué)附屬淮安第一醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，江蘇淮安 223300)

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·綜 述·

JWA基因的研究進(jìn)展

徐麗娟,李 進(jìn) 綜述,高 勇△審校(南京醫(yī)科大學(xué)附屬淮安第一醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，江蘇淮安 223300)

JWA基因； 惡性腫瘤； 細(xì)胞分化； 血管形成； 耐藥

JWA基因參與了細(xì)胞分化凋亡調(diào)控、氨基酸代謝、細(xì)胞骨架形成、DNA 損傷與修復(fù)、氧化應(yīng)激等多種功能的調(diào)控,研究顯示JWA基因與惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后等密切相關(guān)，近期還發(fā)現(xiàn)JWA基因還參與了腫瘤血管生成、耐藥等，本文將對JWA基因作用及在惡性腫瘤中的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1 JWA基因和蛋白

JWA基因是由周建偉教授1998年分離克隆的一個受維甲酸(RA)誘導(dǎo)的與細(xì)胞分化調(diào)節(jié)有關(guān)的細(xì)胞骨架樣基因。JWA基因定位 3p14，3個外顯子和2個內(nèi)含子，JWA啟動子區(qū)含有多種順式反應(yīng)元件(應(yīng)激反應(yīng)元件、佛波酯反應(yīng)元件、高鐵血紅蛋白反應(yīng)元件和熱休克反應(yīng)元件等)，參與細(xì)胞對多種環(huán)境理化因素的應(yīng)答反應(yīng)[1]。JWA基因存在多個單核苷酸多態(tài)性(SNPs)位點(diǎn)，SNPs位點(diǎn)可能影響JWA基因?qū)Ω鞣N環(huán)境刺激產(chǎn)生的應(yīng)答反應(yīng)，對DNA損傷和修復(fù)過程產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)，最終引發(fā)腫瘤的產(chǎn)生[2]。JWA基因編碼蛋白188個氨基酸，相對分子質(zhì)量為21．5×103。該編碼蛋白為3次跨膜蛋白，膜外側(cè)有2個絲氨酸殘基的蛋白激酶C(PKC)磷酸化位點(diǎn)(SDR-SLR)。JWA蛋白在細(xì)胞內(nèi)與α、β微管蛋白結(jié)合，在微管聚合和解聚過程中與微管蛋白在胞內(nèi)分布平行，對微管的穩(wěn)定和運(yùn)動有調(diào)節(jié)作用，參與細(xì)胞有絲分裂。JWA蛋白是細(xì)胞內(nèi)氨基酸總量的一種重要負(fù)性調(diào)節(jié)蛋白，選擇性地調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)谷氨酸和?；撬崴?，對細(xì)胞內(nèi)氨基酸平衡起調(diào)節(jié)作用[2-3]。

2 JWA與細(xì)胞分化

JWA編碼蛋白廣泛存在于多種組織、器官中，參與多種分化凋亡誘導(dǎo)劑涉及的信號通路，參與細(xì)胞對應(yīng)激刺激的應(yīng)答，JWA蛋白在腫瘤細(xì)胞與非腫瘤細(xì)胞，高分化與低分化癌表達(dá)呈現(xiàn)明顯差異，JWA蛋白表達(dá)與腫瘤細(xì)胞分化程度有關(guān)[4]。夏薇等[4]在體外試驗(yàn)研究中提示,以佛波酯TPA、ATRA處理K562細(xì)胞株，JWA基因表達(dá)呈反向變化，提示細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化可能影響了JWA基因涉及的信號通路，即JWA基因參與細(xì)胞分化和凋亡的調(diào)控。沈群等[5]在體外以ATRA、AraC及TPA誘導(dǎo)HL-60細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞向粒、單核、巨噬細(xì)胞樣分化。分化劑阻止細(xì)胞進(jìn)入S期,抑制增殖,促進(jìn)分化。分析JWA基因表達(dá)發(fā)現(xiàn)JWA在mRNA及蛋白水平上均呈時間依賴性增加,認(rèn)為誘導(dǎo)劑通過TRE和RARE直接調(diào)節(jié)JWA基因參與細(xì)胞分化和凋亡的共同信號途徑。臨床研究在白血病發(fā)病初期，JWA基因?qū)φT導(dǎo)分化劑不敏感,而經(jīng)ATRA治療10 d后,JWA基因轉(zhuǎn)錄抑制，提示HL60細(xì)胞與原代白血病細(xì)胞在誘導(dǎo)分化機(jī)制方面可能不盡相同。熱休克蛋白(Hsp)參與細(xì)胞生長、發(fā)育、分化和應(yīng)激等，其中Hsp70與白血病細(xì)胞增殖分化有關(guān)。茆文革等[6]使用多種分化誘導(dǎo)劑建立K562細(xì)胞誘導(dǎo)分化和熱應(yīng)激模型,檢測JWA、Hsp70、熱休克轉(zhuǎn)錄因子(HSF1)、HSF2 蛋白表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)JWA、Hsp70蛋白表達(dá)水平增加，且變化趨勢相似。朱婷等[7]用H2O2建立K562細(xì)胞損傷和凋亡模型，不同時間檢測K526細(xì)胞中JWA蛋白、P53蛋白、熱休克蛋白的表達(dá)水平，結(jié)果在細(xì)胞損傷和凋亡中各蛋白表達(dá)都增高，JWA基因活躍地參與了H2O2誘導(dǎo)K526細(xì)胞氧化損傷應(yīng)激和凋亡的信號通路。研究HeLa和MCF-7細(xì)胞發(fā)現(xiàn)JWA高表達(dá)促進(jìn)微管聚合，增加細(xì)胞對As2O3敏感性，通過RNA干擾JWA可以通過p38 MAPK通路抑制As2O3誘導(dǎo)凋亡和微管聚集[8]。這些表明證據(jù)均表明JWA參與多種誘導(dǎo)分化劑的調(diào)控，參與細(xì)胞分化、凋亡、氧化應(yīng)激。

JWA編碼蛋白中有2個含絲氨酸殘基的蛋白激酶(PKC)磷酸化位點(diǎn)(SDR-SLR)，葉健等[9]通過構(gòu)建了含有這2個磷酸化位點(diǎn)突變的JWA表達(dá)載體轉(zhuǎn)染MCF-7細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)TPA誘導(dǎo)MCF-7細(xì)胞分化不是通過JWA蛋白PKC位點(diǎn)磷酸化實(shí)現(xiàn)的。隨后研究證實(shí)TPA的抗細(xì)胞增殖至少部分是通過PKC激活MAPK信號通路促進(jìn)p21合成，誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯、生長抑制及細(xì)胞分化，JWA下調(diào)能抑制MAPK/ERK的磷酸化，提示JWA調(diào)控細(xì)胞分化的機(jī)制涉及MAPK信號通路。

常城等[10]通過分離培養(yǎng)臨床急性早幼粒細(xì)胞白血病(APL)患者全反式維甲酸(ATRA)治療前后骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSC),檢測BMSC黏附能力,ICAM-1、FN表達(dá)及JWA mRNA表達(dá)。發(fā)現(xiàn)ATRA治療后,JWA上調(diào)表達(dá)影響患者BMSC黏附能力、黏附分子表達(dá)。認(rèn)為ATRA至少部分通過上調(diào)JWA基因表達(dá),介導(dǎo)的細(xì)胞分化和增殖改變，增強(qiáng)BMSCs功能。研究還發(fā)現(xiàn)JWA在細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化中起到類似抑癌基因的作用，可能通過對突變型P53表達(dá)的下調(diào)來抑制細(xì)胞向惡性腫瘤細(xì)胞方向轉(zhuǎn)變[11]。

3 JWA與腫瘤易感性

JWA基因的SNPs與多種腫瘤發(fā)生相關(guān)。研究已發(fā)現(xiàn)，該基因多態(tài)性與中國漢族人群患膀胱癌、胃癌和食管癌、白血病等多種惡性腫瘤的危險(xiǎn)性有關(guān)。其中JWA啟動子(-76G/C)與消化道腫瘤易感性顯著相關(guān)，對202例消化道腫瘤患者外周血淋巴細(xì)胞基因組DNA標(biāo)本檢測發(fā)現(xiàn)JWA啟動子-76G/C變異時罹患消化道腫瘤的危險(xiǎn)性增加，外顯子723T/G多態(tài)性在消化道腫瘤患者和健康人群中無明顯差異[2，12]。對93例食管癌患者的JWA基因G723T多態(tài)性研究認(rèn)為，與T/T基因型相比T/G和G/G 型食管癌發(fā)生率增高，提示JWA G723T多態(tài)性與食管癌易感性有關(guān)[13]。研究202例白血病患者JWA外顯子2 454 位點(diǎn)c/A多態(tài)性發(fā)現(xiàn)，與454CC型相比，表達(dá)為454CA、AA、CA+AA型發(fā)生白血病的風(fēng)險(xiǎn)增高，即JWA外顯子2 454位點(diǎn)c/A多態(tài)性與白血病發(fā)生密切相關(guān)[14]。而在107例胃癌標(biāo)本發(fā)現(xiàn)JWA G723T多態(tài)性與胃癌易感性無明顯相關(guān)性[15]。

4 JWA與腫瘤血管生成

以往研究認(rèn)為JWA通過在MAPK信號通路以及肌動蛋白絲的重組過程抑制腫瘤遷移和轉(zhuǎn)移，近期研究認(rèn)為JWA還具有抑制腫瘤血管生成作用[1,3]。腫瘤血管生成是惡性腫瘤發(fā)生浸潤及轉(zhuǎn)移的重要基礎(chǔ)，多種信號分子及信號通路參與該過程。整合素連接激酶ILK是一種Ser/Thr蛋白激酶，能夠通過與整合素β1亞單位的結(jié)合介導(dǎo)細(xì)胞與胞外基質(zhì)的連接，依賴PI3K的方式激活，使胞外信號得以向下游傳遞。研究認(rèn)為ILK通過NF-κb/IL-6/STAT3/VEGF通路促進(jìn)黑色素瘤血管生成[16]。

Bai等[17]研究黑色素瘤發(fā)現(xiàn)JWA可能通過轉(zhuǎn)錄因子Sp1調(diào)節(jié)整合素αVβ3，抑制整合素相關(guān)激酶(ILK)信號通路活化，抑制黑色素瘤血管生成。試驗(yàn)構(gòu)建shJWA質(zhì)粒轉(zhuǎn)染黑色素瘤細(xì)胞株，研究JWA、ILK、整合素αVβ3蛋白及基因表達(dá)，發(fā)現(xiàn)JWA高表達(dá)伴有ILK和整合素αVβ3低表達(dá)，JWA低表達(dá)另兩者高表達(dá)，JWA可以調(diào)節(jié)ILK表達(dá)，反之不能，說明JWA為ILK上游信號。整合素αVβ3通過促進(jìn)ILK基因轉(zhuǎn)錄上調(diào)ILK表達(dá)，RNA干擾沉默整合素αVβ3后，JWA不能調(diào)節(jié)ILK表達(dá)。說明JWA通過整合素αVβ3調(diào)節(jié)ILK表達(dá)。以往研究認(rèn)為，ILK通過NF-κb/IL-6/STAT3/VEGF通路促進(jìn)黑色素瘤血管生成，但在該研究中發(fā)現(xiàn)JWA高表達(dá)抑制了pIKBα、p50、pSTAT3、VEGF和IL-6蛋白表達(dá)，ILK增加了這些蛋白表達(dá)，ILK僅部分中和JWA導(dǎo)致的蛋白抑制[16]。說明JWA可以通過ILK調(diào)節(jié)NF-κb/IL-6/STAT3/VEGF通路，還存在其他調(diào)節(jié)方式。在對370例黑色素瘤患者隨訪中發(fā)現(xiàn)，JWA是預(yù)后獨(dú)立預(yù)測因素，JWA高表達(dá)患者分期早，5年生存率高[17]。有學(xué)者還發(fā)現(xiàn)在黑色素瘤中JWA參與了ING4抑制腫瘤血管生成過程，INK4活化JWA啟動子，促進(jìn)JWA表達(dá)，且JWA表達(dá)水平與腫瘤的臨床病理分期和預(yù)后相關(guān)[18-19]。

Chen等[19]構(gòu)建pEGFP-C1-AsJWA質(zhì)粒轉(zhuǎn)染胃癌細(xì)胞株模型，檢測JWA、MMP-2、MVD、Sp1甘油醛-3-磷酸脫氫酶基因和蛋白表達(dá)，發(fā)現(xiàn)胃癌組織中JWA表達(dá)抑制，MMP-2和微血管密度(MVD)表達(dá)增高，JWA和MMP-2表達(dá)負(fù)相關(guān)。沉默JWA表達(dá)可以誘導(dǎo)臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞血管形成，而抑制MMP-2表達(dá)可以抑制這一作用，提示JWA是通過MMP-2影響血管生成。對82例胃癌患者隨訪發(fā)現(xiàn)，MMP-2低表達(dá)JWA高表達(dá)患者5年生存率最高，MMP-2高表達(dá)JWA低表達(dá)預(yù)后最差。Sp1是MMP-2轉(zhuǎn)錄因子，研究中發(fā)現(xiàn)抑制JWA上調(diào)Sp1表達(dá)，JWA過表達(dá)抑制Sp1表達(dá)。電泳遷移位移試驗(yàn)證實(shí)，沉默JWA增加了Sp1的DNA結(jié)合能力，隨后發(fā)現(xiàn)JWA不影響Sp1 mRNA表達(dá)，可能影響蛋白翻譯后的穩(wěn)定性負(fù)性調(diào)節(jié)Sp1蛋白表達(dá)水平。通過使用蛋白酶抑制劑證實(shí)JWA通過泛素蛋白酶通路抑制轉(zhuǎn)錄因子Sp1活性，抑制基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-2表達(dá)，抑制腫瘤血管生成。

5 JWA與DNA損傷修復(fù)

Wang等[20]在氧化應(yīng)激條件下,通過彗星試驗(yàn)證實(shí)JWA參與DNA鏈斷裂修復(fù)，通過抑制JWA表達(dá)可以抑制DNA鏈再聚合，增加細(xì)胞對氧化應(yīng)激的敏感性。細(xì)胞在氧化應(yīng)急條件下導(dǎo)致內(nèi)源性H2O2釋放，H2O2刺激NF1與JWA啟動子結(jié)合，促進(jìn)JWA轉(zhuǎn)錄和翻譯，活化的JWA通過調(diào)節(jié)E2F1的表達(dá)激活MAPK信號通路，上調(diào)XRCC1表達(dá)，XRCC1將JWA從胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至胞核，JWA抑制XRCC1泛素化，調(diào)節(jié)和穩(wěn)定核XRCC1的功能，參與堿基切除修復(fù)BER和DNA單鏈損傷修復(fù)SSBR。

Gong等[21]使用敲除JWA基因的小鼠構(gòu)建化學(xué)物質(zhì)致癌物DMBA/TPA誘導(dǎo)皮膚腫瘤的動物模型,發(fā)現(xiàn)敲除JWA基因小鼠皮膚腫瘤發(fā)生受到抑制，JWA的缺失增加了DMBA誘導(dǎo)表皮細(xì)胞DNA損傷，抑制了TPA誘導(dǎo)的MEK-ERK-MAPK信號通路活化，以及細(xì)胞增殖和皮膚乳頭狀瘤的形成。這些證據(jù)提示JWA可能是DNA切除修復(fù)過程中不可或缺的信號分子。

6 JWA與耐藥

有報(bào)道，在人絨毛膜癌、乳腺癌、黑色素瘤、胃癌等多種腫瘤細(xì)胞中敲減JWA的表達(dá)后,P-糖蛋白(P-gp)表達(dá)上調(diào)[22]。研究發(fā)現(xiàn)JWA敲減模型細(xì)胞中多藥耐藥基因(MDR1) mRNA、環(huán)氧化酶-2(COX-2)及P-gp表達(dá)水平上調(diào)。siRNA可有效干涉MDR1表達(dá),但不影響JWA表達(dá)水平。采用siRNA干涉COX-2的表達(dá)后,P-gp的表達(dá)水平下調(diào),認(rèn)為COX-2是介于JWA和P-gp之間的分子,JWA可通過COX-2調(diào)節(jié)P-gp的表達(dá)影響胃癌細(xì)胞的多藥耐藥性。Wang等[23]對102例胃癌病例研究發(fā)現(xiàn)JWA低表達(dá)的胃癌患者臨床病理惡性程度高分期晚，生存時間短，但對化療更敏感。湯唯艷等[24]研究64例晚期胃癌患者化療前檢測723和454基因型，予含紫杉類藥物方案治療，觀察化療療效與723和454位點(diǎn)多態(tài)性的關(guān)系。與723TT基因型相比，攜帶723TG/GG基因型者療效好，454A>C多態(tài)性與療效無關(guān)。認(rèn)為JWA基因723T>G多態(tài)性位點(diǎn)與晚期胃癌對紫杉類藥物的化療療效相關(guān)性有關(guān)聯(lián)，提示JWA多態(tài)性可能成為預(yù)測胃癌化療療效的指標(biāo)之一。有學(xué)者對709例胃癌術(shù)后患者研究中發(fā)現(xiàn)FAK高表達(dá)JWA低表達(dá)胃癌患者預(yù)后差，JWA低表達(dá)患者可以從含順鉑化療方案中獲益[25]。

7 展 望

盡管相關(guān)研究闡述了JWA基因通過多條信號通路參與了細(xì)胞功能的調(diào)控，但由于信號通路中Cross-talk存在，其在相關(guān)信號通路上的具體作用和調(diào)節(jié)機(jī)制仍有待進(jìn)一步闡明。最近研究證據(jù)表明JWA具有參與調(diào)控血管生成，影響耐藥等作用，JWA是否能成為腫瘤治療的新靶點(diǎn)，需要進(jìn)一步深入的研究。

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10.3969/j.issn.1672-9455.2015.18.067

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1672-9455(2015)18-2795-04

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△通訊作者，E-mail:hayy_gy@163.com。