垂體瘤轉(zhuǎn)化基因結(jié)合因子(PBF)的研究進(jìn)展

王碩(綜述) 涂剛(審閱)

垂體瘤轉(zhuǎn)化基因結(jié)合因子(pituitary tumor transforming gene binding factor，PBF)主要是通過與垂體瘤轉(zhuǎn)化基因(pituitary tumor transforming gene，PTTG)的相互作用而被發(fā)現(xiàn)［1］，在甲狀腺癌、乳腺癌等腫瘤中都有高表達(dá)，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。

1.PBF的基因結(jié)構(gòu)和分布

PBF，也被稱作 PTTG1交互蛋白(PTTG1IP)染色體上定位于21q22.3位點(diǎn)。PBF基因編碼一個(gè)含180個(gè)氨基酸殘基，分子量約為22kD的蛋白質(zhì)。在一些研究中，PBF被認(rèn)為是一種細(xì)胞表面的糖蛋白，因?yàn)樗哂幸粋€(gè)N-末端信號(hào)肽，一個(gè)跨膜區(qū)域，一個(gè)內(nèi)吞基及兩個(gè)可能的N-糖基化位點(diǎn)［1］。進(jìn)一步的一些研究發(fā)現(xiàn)了一些潛在的轉(zhuǎn)錄后修飾的位點(diǎn)如用于cAMP-和cGMP-依賴激酶、PKC和酪蛋白激酶II的磷酸化位點(diǎn)及用于N-連接和O-連接的低聚糖的五個(gè)糖基化位點(diǎn)。此外，類似于叢蛋白(plexin)、腦信號(hào)蛋白(semaphorin)及整聯(lián)蛋白(integrin)PBF中也有一個(gè)胞外的N-末端半胱氨酸豐富的蛋白結(jié)合域［2］。PBF的C-末端發(fā)現(xiàn)了一個(gè)二分的核定位信號(hào)位點(diǎn)，表明 PBF進(jìn)入細(xì)胞核行使一部分功能［2］。。一系列的結(jié)合洗脫和免疫共沉淀試驗(yàn)證明PTTG和PBF在體內(nèi)和體外都能特異性結(jié)合。缺失分析證實(shí)PTTG的PBF結(jié)合域位于C-末端的30個(gè)氨基酸上，逆向域位于123號(hào)和154號(hào)氨基酸之間［2］。

Northernblot證實(shí)PBF廣泛存在于一些正常人體組織中，包括甲狀腺，乳腺等［1-2］。研究發(fā)現(xiàn)在垂體瘤組織中PBF明顯比正常垂體組織中含量升高，推測(cè)PBF可能與腫瘤發(fā)生有關(guān)。隨后發(fā)現(xiàn)在甲狀腺癌中PBF也有明顯升高，并且與早期甲狀腺癌的復(fù)發(fā)相關(guān)［3］。

在研究中［2］，用 PTTG 和 PBF 轉(zhuǎn)染非洲綠猴腎細(xì)胞系COS-7細(xì)胞，然后通過免疫熒光染色和亞細(xì)胞分離探明起亞細(xì)胞定位。結(jié)果發(fā)現(xiàn)PBF主要存在于細(xì)胞核，在細(xì)胞質(zhì)中也有分布。在PBF的C-末端存在一個(gè)核定位信號(hào)(nuclear localization signal，NLS)，當(dāng)它發(fā)生突變后，PBF主要表達(dá)于核周和細(xì)胞質(zhì)的位置，表明NLS對(duì)于PBF在細(xì)胞核的分布是必要的。PTTG主要分布于細(xì)胞質(zhì)，在細(xì)胞核也有部分的分布。但是當(dāng)細(xì)胞轉(zhuǎn)染PBF后，PTTG增加向細(xì)胞核易位。但是在NLS突變細(xì)胞中，轉(zhuǎn)染PBF并不會(huì)增加 PTTG向細(xì)胞核易位［2］。說明具有完整NLS的PBF對(duì)于PTTG向細(xì)胞核易位是必要的。

2.PBF的分子機(jī)制功能

在人甲狀腺癌細(xì)胞的原代培養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)PBF的高表達(dá)，而對(duì)這些細(xì)胞進(jìn)行PTTG的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)PBF的表達(dá)與PTTG呈線性關(guān)系，提示二者密切相關(guān)［4］。在對(duì)缺失PTTG的HCT116細(xì)胞轉(zhuǎn)染野生型或變異型PTTG培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)PBF mRNA表達(dá)的顯著性增高。但是，其中轉(zhuǎn)染SH3結(jié)合區(qū)域發(fā)生變異的PTTG后卻不能檢測(cè)到PBF的表達(dá)的提高［4］，提示PTTG與PBF的表達(dá)密切相關(guān)。但是當(dāng)對(duì)HCT116細(xì)胞轉(zhuǎn)染PTTG培養(yǎng)成穩(wěn)定高表達(dá)PBF的細(xì)胞系后，卻沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)PTTG的高表達(dá)，提示PBF可能在胞內(nèi)獨(dú)立的行使一些功能［4］。

在蛋白質(zhì)水平上，PBF與其他人體蛋白沒有明顯的同源性，但是卻在物種間具有高度的保守性(與鼠有73%的同源性，與青蛙67%，與雞60%，與斑馬魚52%)，提示它可能是具有進(jìn)化意義的獨(dú)特功能，但是目前尚未探明［4］。

成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-2(fibroblast growth factor-2，F(xiàn)GF-2)在腫瘤發(fā)生過程中血管形成中起著重要作用，研究中發(fā)現(xiàn)無論P(yáng)TTG或者PBF單獨(dú)都不能明顯改變FGF-2的轉(zhuǎn)錄行為，但是當(dāng)PTTG和PBF同時(shí)表達(dá)會(huì)大大促進(jìn)FGF-2的轉(zhuǎn)錄［2］。表明PBF對(duì)于PTTG調(diào)節(jié)FGF-2的轉(zhuǎn)錄是必要的。

在對(duì)PTTG和PBF均為高表達(dá)的NIH3T3細(xì)胞系培養(yǎng)中細(xì)胞集落快速形成。但是當(dāng)變異細(xì)胞株的PTTG使其既不能刺激PBF mRNA表達(dá)而且不能與PBF結(jié)合，培養(yǎng)之后不能形成細(xì)胞集落。表明PBF在胞內(nèi)介導(dǎo)PTTG的轉(zhuǎn)化作用。進(jìn)一步當(dāng)注射NIH3T3進(jìn)入裸鼠會(huì)觀察到明顯的成瘤作用，印證了PBF的成瘤作用［4］。因此，PBF基因是一種原癌基因，可能和PTTG互相獨(dú)立或者協(xié)同導(dǎo)致腫瘤形成。

3.PBF在腫瘤中的表達(dá)

a)PBF與甲狀腺癌

Stratford等［4］對(duì)27例分化型甲狀腺癌(乳頭狀甲狀腺癌和濾泡狀甲狀腺癌)組織與正常組織比較，PBF表達(dá)明顯升高，但是不同病理類型甲狀腺癌中PBF的表達(dá)情況沒有顯著性差異。進(jìn)一步對(duì)其中24位甲狀腺癌患者進(jìn)行隨訪發(fā)現(xiàn)，甲狀腺癌復(fù)發(fā)患者比未復(fù)發(fā)患者的甲狀腺組織中PBF表達(dá)明顯升高，提示PBF與甲癌的復(fù)發(fā)密切相關(guān)，可能成為分化型甲狀腺癌復(fù)發(fā)的標(biāo)志物。對(duì)27例甲狀腺癌患者研究，發(fā)現(xiàn)在分化型甲狀腺癌中FGF-2表達(dá)明顯上調(diào)，F(xiàn)GF-2與分化型甲癌密切相關(guān)［5］。在原代培養(yǎng)甲狀腺細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)中，并且敲除SH3結(jié)構(gòu)域后會(huì)下調(diào)FGF-2的表達(dá)，而SH3結(jié)構(gòu)域與PBF表達(dá)密切相關(guān)。雖然PBF對(duì)于FGF-2的表達(dá)沒有直接作用，但是PTTG和PBF的聯(lián)合表達(dá)會(huì)明顯上調(diào)FGF-2的表達(dá)。表明PBF可能是通過促進(jìn)PTTG上調(diào)FGF-2的表達(dá)而發(fā)揮促進(jìn)腫瘤發(fā)生作用的。

放射性碘治療是目前甲癌綜合治療中的一個(gè)重要組成部分，低攝碘是甲癌轉(zhuǎn)移及預(yù)后差的重要原因之一。在對(duì)甲癌患者隨訪中發(fā)現(xiàn)甲狀腺濾泡細(xì)胞的攝碘作用與PTTG的高表達(dá)有關(guān)，而甲狀腺細(xì)胞的攝碘作用主要依靠甲狀腺濾泡細(xì)胞基底血漿膜上的鈉碘轉(zhuǎn)運(yùn)體(NIS)實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)一步的研究中發(fā)現(xiàn)與正常甲狀腺組織相比，甲癌組織中存在PTTG和PBF的高表達(dá)，同時(shí)存在NIS的低表達(dá)，表明NIS同PTTG和PBF的表達(dá)存在負(fù)相關(guān)。PBF是通過抑制NIS表達(dá)的轉(zhuǎn)錄及阻斷NIS的轉(zhuǎn)運(yùn)作用，從而調(diào)節(jié)NIS的表達(dá)進(jìn)而影響到甲狀腺的攝碘作用［5］。因此PBF和PTTG可能成為改善甲癌細(xì)胞攝碘的靶點(diǎn)從而改善甲癌的治療和預(yù)后［5］。

b)PBF與乳腺癌

Watkins等［6］證實(shí)146例乳癌中均有PBF的過度表達(dá)，在雌激素受體(estrogen receptor，ER)陽性乳腺癌比雌激素陰性乳腺癌PBF表達(dá)增高，但在不同病理類型乳腺癌中，PBF的表達(dá)并沒有顯著性差異。

用雌激素處理MCF-7細(xì)胞后，會(huì)明顯增加PBF基因及其蛋白表達(dá)［6］。通過基因芯片分析發(fā)現(xiàn)，在PBF啟動(dòng)子上存在一個(gè)18bp的雌激素反應(yīng)元件(oestrogen response elements，ERE)序列，用雌激素刺激PBF表達(dá)后進(jìn)行基因芯片分析發(fā)現(xiàn)ERE序列中的啟動(dòng)子區(qū)域明顯的受雌激素調(diào)節(jié)，并且具有結(jié)合ERα的能力［6］，說明雌激素調(diào)控PBF的主要機(jī)制是通過PBF的ERE序列的啟動(dòng)子區(qū)域。在對(duì)MCF-7細(xì)胞轉(zhuǎn)染PBF后用雌激素處理后會(huì)增加其侵襲性，但是靶向敲除PBF后用雌激素處理會(huì)明顯降低MCF-7細(xì)胞侵襲性［6］，表明雌激素通過激活PBF途徑會(huì)增加乳癌細(xì)胞侵襲性。標(biāo)記PBF的免疫沉淀試驗(yàn)證實(shí)PBF是一種分泌蛋白，并且PBF的分泌明顯增加乳腺癌細(xì)胞的侵襲性。用雌激素拮抗劑ICI182780處理后，細(xì)胞培養(yǎng)中檢測(cè)到PBF表達(dá)明顯降低［6］。因此雌激素拮抗劑可能對(duì)于PBF高表達(dá)的乳癌有治療作用。綜上所述，PBF在甲狀腺癌、乳腺癌等多種惡性腫瘤中高表達(dá)，可能通過多種機(jī)制參與了腫瘤的形成并與腫瘤的侵襲性有著密切的關(guān)系。通過對(duì)PBF基因結(jié)構(gòu)、作用機(jī)制深入研究，可以進(jìn)一步的調(diào)控其轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，于診斷、治療和改善預(yù)后。此外，近年來通過基因工程技術(shù)已經(jīng)的到PBF的多克隆抗體，運(yùn)用免疫組化技術(shù)檢測(cè)PBF的表達(dá)，可以作為分化型甲癌腫瘤的預(yù)后判斷指標(biāo)，使其能夠做到早期預(yù)防、早期治療。

1 Mo Z.et al.(2009)Antitumor effect of FPBF(beta-TrCP)-induced targeted PTTG1 degradation in HeLa cells.JBiotechnol 139，:6-11.

2 Martin L.et al.(2011)Proto-oncogene PBF/PTTG1IP Regulates Thyroid Cell Growth and Represses Radioiodide Treatment.Cacer Research.10，1158.

3 Smith V.E.et al.(2011)Expression and function of the novel proto-oncogene PBF in thyroid cancer:a new target for augmenting radioiodine uptake.Journal of Endocrinology 210，157-163.

4 Smith V.E.et al.(2010)Pituitary tumor-transforming gene and its binding factor in endocrine cancer.Expert Rev Mol Med.12;e38.

5 Smith V.E.et al.(2009)A novel mechanism of sodium iodide symporter repression in differentiated thyroid cancer.J Cell Sci 122:3393-402.

6 Watkins R.J.et al.(2010)PTTG Binding Factor-a New Gene in Breat Cancer.Cancer Res 70，3739-3749.