崔忠源 吳志賢

著絲粒蛋白(centromere protein,CENP)是在著絲粒DNA(Centromere DNA)上組裝起來(lái)的眾多蛋白質(zhì)統(tǒng)稱。目前研究表明，細(xì)胞分裂期間著絲粒蛋白家族成員的異常表達(dá)可能與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。眾所周知，惡性腫瘤細(xì)胞最大的特點(diǎn)是具有不可控的持續(xù)分裂增殖能力，這可能是因?yàn)槿旧w不穩(wěn)定進(jìn)而導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定的結(jié)果。人們已發(fā)現(xiàn)染色體不穩(wěn)定性(chromosomal instability,CIN)是絕大多數(shù)腫瘤的共同特征，與腫瘤發(fā)生發(fā)展的機(jī)制有千絲萬(wàn)縷的關(guān)系[1-2]。而著絲粒蛋白異常表達(dá)則是染色體不穩(wěn)定性的重要原因，近年來(lái)研究者們?cè)趯?duì)各種腫瘤中的著絲粒蛋白進(jìn)行更多研究后，進(jìn)一步證實(shí)了這種觀點(diǎn)[3]。著絲粒蛋白的異常表達(dá)同樣普遍存在于肝癌患者中，與患者預(yù)后相關(guān)，機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn)其與肝癌細(xì)胞的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移乃至化療藥物敏感性等密切相關(guān)，本文將對(duì)這些研究進(jìn)行綜述。且對(duì)肝癌細(xì)胞的各種生物學(xué)特性具有不可忽視的作用。

一、著絲粒蛋白簡(jiǎn)介

著絲粒(Centromere)現(xiàn)在通常認(rèn)為是一段包含組蛋白H3變體(CENP-A)且堿基對(duì)高度重復(fù)的特殊DNA序列。在細(xì)胞分裂期眾多聚集在這個(gè)序列上的蛋白質(zhì)我們稱之為著絲粒蛋白，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)至少100種不同的著絲粒蛋白，極其重要的，如組成型著絲粒相關(guān)網(wǎng)絡(luò)(constitutive centromere associated network,CCAN)的16種著絲粒蛋白和組成KNL1-MIS12-NDC80(KMN)復(fù)合體的著絲粒蛋白，這兩組重要的蛋白復(fù)合體又稱為動(dòng)粒(Kinetochore)(CCAN稱為內(nèi)側(cè)動(dòng)粒，KMN復(fù)合體稱為外側(cè)動(dòng)粒)，動(dòng)粒在染色單體的分離中發(fā)揮著不可替代的作用[4-5]。當(dāng)著絲粒蛋白質(zhì)家族某些成員在細(xì)胞周期中出現(xiàn)過(guò)多或過(guò)少表達(dá)時(shí)可能影響細(xì)胞周期進(jìn)程和姐妹染色單體的正常分離，進(jìn)而導(dǎo)致染色體不穩(wěn)定如形成非整倍體細(xì)胞或者原癌基因激活及抑癌基因失活，從而成為腫瘤發(fā)生發(fā)展重要因素[1, 6]。

在脊椎動(dòng)物中，CCAN復(fù)合體包括5個(gè)子復(fù)合體，其作用是為外部動(dòng)粒組裝提供平臺(tái)；KMN是動(dòng)粒上主要微管受體，而且是許多其他蛋白質(zhì)的招募平臺(tái)，具有紡錘體組裝檢查點(diǎn)(SAC)和其他調(diào)節(jié)器的作用。(標(biāo)記紅色的為在肝癌中有研究的部分著絲粒蛋白成員)

圖1 細(xì)胞分裂期間染色體與微管連接的成分由內(nèi)向外依次分為三層：著絲粒、CCAN和KMN復(fù)合體

二、著絲粒蛋白質(zhì)在肝癌中的研究

目前著絲粒蛋白在肝癌中的研究相對(duì)有限，主要研究的著絲粒蛋白有CENP-A,CENP-E,CENP-F,CENP-H,CENP-K以及Zwint。

(一)CENP-A 基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)CENP-A是組蛋白H3(構(gòu)成核小體成分)的變體，CENP-A定位于著絲粒DNA，并可以募集其他著絲粒蛋白，因此它是動(dòng)粒組建的基礎(chǔ)[4]。過(guò)去有多項(xiàng)研究表明CENP-A在肝癌中存在過(guò)表達(dá)[7-9]。CENP-A表達(dá)與HCC患者臨床病理參數(shù)之間的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)——血清HBsAg陽(yáng)性患者CENP-A過(guò)表達(dá)的頻率高于陰性患者，隨著腫瘤組織學(xué)分級(jí)的進(jìn)展，CENP-A表達(dá)有增加趨勢(shì)[8]。有研究者發(fā)現(xiàn)CENP-A表達(dá)與HBx COOH突變(HBx，乙型肝炎病毒X蛋白)之間存在正相關(guān)，并提出HBx突變體可能是通過(guò)非物理結(jié)合的機(jī)制增加CENP-A表達(dá)[9]。另外，也研究發(fā)現(xiàn)CENP-A能通過(guò)參與細(xì)胞周期蛋白G1、MDM2、Bcl-2和Bax的調(diào)控從而影響腫瘤細(xì)胞的增殖或凋亡，而未發(fā)現(xiàn)與抑癌基因P53存在明顯相關(guān)性[8, 10]。

(二)CENP-E CENP-E作為動(dòng)力蛋白，能有效地連接著絲粒和微管，其在細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)水平和位置受到嚴(yán)格控制，在主軸檢查點(diǎn)蛋白(SCP)機(jī)制中發(fā)揮重要作用[11]。不同于其他著絲粒蛋白組分，與癌旁組織和LO2細(xì)胞相比，HCC組織和HepG2細(xì)胞中CENP-E mRNA和蛋白水平均顯著降低，敲低CENP-E后可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致LO2細(xì)胞增殖減緩和SCP監(jiān)測(cè)功能失調(diào)，使染色體非整倍性增加，這有可能與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)[11-12]，研究者進(jìn)一步提出CENP-E促進(jìn)腫瘤發(fā)生的閾值水平可能在正常值的20%～50%范圍內(nèi)[12]。最近的一項(xiàng)研究成果表明，該蛋白很有可能是未來(lái)抗癌藥物的一個(gè)新靶點(diǎn)[13]。

(三)CENP-F CENP-F是目前著絲粒蛋白家族中研究較多的一個(gè)，它是一種大約350 kDa的卷曲螺旋蛋白，在細(xì)胞進(jìn)入M期之前，CENP-F的表達(dá)達(dá)到峰值，并且在有絲分裂完成后迅速降解[14]。研究者發(fā)現(xiàn)CENP-F基因在肝癌中高頻擴(kuò)增,而擴(kuò)增的CENP-F與患者年齡、AFP水平、腫瘤分級(jí)和腫瘤大小等臨床病理參數(shù)無(wú)明顯聯(lián)系，對(duì)化療藥物5-FU和多柔比星更具抵抗性[15]。但后來(lái)有研究者發(fā)現(xiàn)CENP-F上調(diào)與患者血清AFP、靜脈侵襲、晚期分級(jí)和較短的總體存活率是呈正相關(guān)的，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)沉默CENP-F可降低細(xì)胞增殖、集落形成和裸鼠體內(nèi)腫瘤形成的能力，還可通過(guò)下調(diào)細(xì)胞周期蛋白cdc2和B1導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯在G2/M檢查點(diǎn)期間[16]。我國(guó)的學(xué)者研究后認(rèn)為過(guò)表達(dá)的CENP-F則可能通過(guò)是促進(jìn)細(xì)胞周期調(diào)控蛋白c-Myc和Cyclin D1的高表達(dá)，進(jìn)一步激活相應(yīng)通路，而提高肝癌細(xì)胞的增殖、遷移能力，誘導(dǎo)肝癌的發(fā)生和發(fā)展[17]。

CENP-F也有可能為早期HCC診斷提供依據(jù)。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)在早期AFP陰性HCC患者的免疫應(yīng)答中CENP-F抗體具有較高的陽(yáng)性率[18]，與AFP聯(lián)合檢測(cè)對(duì)早期HCC的診斷具有互補(bǔ)作用[19]。但最近一項(xiàng)包括在HCC、肝硬化、慢性HBV感染和健康對(duì)照者的大樣本人群中直接檢測(cè)具有重要潛在診斷價(jià)值的血清標(biāo)志物水平的研究中顯示——CENP-F無(wú)論是單獨(dú)還是聯(lián)合其他標(biāo)志物，其對(duì)早期HCC的診斷價(jià)值并不是最理想的[20]。該項(xiàng)研究者認(rèn)為這可能是因?yàn)檠芯坎捎貌煌膶?duì)照組或者在這些肝硬化和肝炎患者中存在自身免疫性疾病所致的結(jié)果?？傊?，CENP-F對(duì)HCC更確切的診斷價(jià)值及在肝癌中的作用還有待更進(jìn)一步的研究。

(四)CENP-H CENP-H是CENP-HIK復(fù)合物中一員，研究人員發(fā)現(xiàn)在缺乏CENP-H的情況下，細(xì)胞周期停滯于中期[21]，可見(jiàn)其對(duì)細(xì)胞周期具有推動(dòng)作用。 已有研究表明在HCC樣本中CENP-H mRNA和蛋白質(zhì)水平高于相應(yīng)的相鄰非癌樣品，免疫熒光測(cè)定顯示CENP-H定位于細(xì)胞核中。在60例HCC患者中分析CENP-H的表達(dá)與臨床病理特征之間的相關(guān)性顯示：CENP-H蛋白水平與患者年齡、性別、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移和靜脈侵襲之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性。但發(fā)現(xiàn)CENP-H蛋白的表達(dá)與腫瘤組織學(xué)分級(jí)密切相關(guān)，組織學(xué)分級(jí)較高與HCC患者中CENP-H過(guò)表達(dá)的頻率較高顯著相關(guān)(P=0.001)。此外，腫瘤大小與患者中CENP-H表達(dá)也可能存在某種聯(lián)系[22]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)敲低CENP-H的表達(dá)能抑制體外Hep3B細(xì)胞增殖和單細(xì)胞集落形成的能力，在體內(nèi)也能抑制腫瘤的生長(zhǎng)，其機(jī)制可能是通過(guò)線粒體凋亡途徑參與HCC細(xì)胞的增殖和凋亡[23]。

(五)CENP-K CENP-K同樣是CENP-HIK復(fù)合物中一員。有研究者[24]發(fā)現(xiàn)在肝癌組織中CENP-K mRNA和蛋白質(zhì)水平顯著升高，并且其mRNA表達(dá)水平與甲胎蛋白(AFP)水平(≥400 ng/mL)和腫瘤大小(≥3 cm)呈正相關(guān)，但與年齡、性別和淋巴轉(zhuǎn)移等情況無(wú)關(guān)。并且在多種肝癌細(xì)胞系中過(guò)表達(dá)和沉默CENP-K基因的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)其對(duì)細(xì)胞的增殖和遷移克隆形成等均有影響。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明過(guò)表達(dá)的CENP-K具有更強(qiáng)的致瘤作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在CENP-K過(guò)表達(dá)的HCC樣本中CENP-K啟動(dòng)子DNA甲基化狀態(tài)顯著降低，過(guò)表達(dá)的CENP-K激活A(yù)KT和MDM2蛋白酪氨酸磷酸化，抑制TP53蛋白酪氨酸磷酸化。最近還有研究者發(fā)現(xiàn)敲低HCC細(xì)胞CENP-K后可以通過(guò)YAP1抑制上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)[25]。這些結(jié)果表明CENP-K異常過(guò)表達(dá)可能有促進(jìn)肝癌發(fā)生發(fā)展作用。

(六)Zwint Zwint是KNL1復(fù)合體的成分之一，是紡錘體組裝檢查點(diǎn)(spindle assembly checkpoint,SAC)的必須成分[4]。該蛋白質(zhì)在肝癌、卵巢癌、乳腺癌以及肺腺癌等多種腫瘤中均過(guò)表達(dá)。近年研究發(fā)現(xiàn)Zwint mRNA和蛋白表達(dá)在HCC樣品和一些肝癌細(xì)胞系中上調(diào)，且與和臨床病理學(xué)特征(例如腫瘤大小和數(shù)量)顯著相關(guān)，其高表達(dá)與較差的總體存活率和較大的腫瘤復(fù)發(fā)傾向相關(guān)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)Zwint還影響多種細(xì)胞周期蛋白的表達(dá)[26]。但是另一項(xiàng)研究結(jié)果卻顯示與癌旁組織相比，肝癌組織Zwint蛋白表達(dá)水平更低,臨床病理特征相關(guān)的分析發(fā)現(xiàn)在腫瘤越大(大于5 cm)、TNM分期越晚的患者中Zwint的表達(dá)水平越低，而且觀察到HCC患者手術(shù)后，Zwint高表達(dá)者具有更長(zhǎng)復(fù)發(fā)時(shí)間和生存期[27]。這兩個(gè)研究顯示了不同的結(jié)果，該蛋白質(zhì)在肝癌中的表達(dá)情況、作用意義等還有待進(jìn)一步研究。

三、展望

著絲粒蛋白在肝癌中的研究可能會(huì)為肝癌的診療提供新的思路和方法。目前著絲粒蛋白在肝癌中的研究雖然較少，但已經(jīng)初步發(fā)現(xiàn)著絲粒蛋白家族某些成員的表達(dá)水平存在顯著異常且與肝癌患者臨床病理特征及肝癌細(xì)胞生理學(xué)活性等存在密切聯(lián)系，而且可能涉及的機(jī)制眾多。對(duì)于目前這些研究結(jié)果及其意義，還需要更多更大樣本量的研究來(lái)進(jìn)一步證實(shí)。此外，在腫瘤細(xì)胞中對(duì)著絲粒蛋白本身有無(wú)突變的研究鮮有報(bào)道，研究可能存在的異常體內(nèi)外因素導(dǎo)致著絲粒蛋白質(zhì)突變而致癌的機(jī)制是否會(huì)對(duì)腫瘤的特異性診斷和靶向治療更有重要意義？這也可能是未來(lái)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的重要內(nèi)容。