轉(zhuǎn)錄抑制因子CUTL1腫瘤治療的新靶點(diǎn)

李婷婷 綜述 吳本儼 審校

解放軍總醫(yī)院 南樓消化內(nèi)科，北京 100853

轉(zhuǎn)錄因子CUTL1作為轉(zhuǎn)錄激活因子和轉(zhuǎn)錄抑制因子參與許多細(xì)胞基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和發(fā)育[1]。1999年，Zeng等[2]進(jìn)行雜合性缺失研究，認(rèn)為CUTL1可能作為腫瘤抑制基因的候選基因。2002年，Goulet等[3]的體外實(shí)驗(yàn)表明，CUTL1的高表達(dá)可促進(jìn)乳腺癌的發(fā)生。細(xì)胞周期蛋白A-cdk1和蛋白激酶C在多個(gè)位點(diǎn)對(duì)CUTL1進(jìn)行磷酸化的調(diào)節(jié)，抑制其DNA結(jié)合活性[4]。CUTL1還是TGFβ信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的一個(gè)靶標(biāo)，介導(dǎo)TGFβ的促遷移活性并在促進(jìn)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和腫瘤細(xì)胞侵襲性生長(zhǎng)方面發(fā)揮重要作用[5]，下調(diào)CUTL1的表達(dá)有望成為腫瘤治療的新靶點(diǎn)。CUTL1(Cut like1)，又稱(chēng)CutX1或CCAAT置換蛋白(cux/CDP)，屬于在進(jìn)化上高度保守的同源結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄因子CDP家族[1]。熒光原位雜交證實(shí)CUTL1定位于7q22，參與細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和發(fā)育，該區(qū)域在多種腫瘤中表達(dá)缺失[1,6]。

1 CUTL1的生物學(xué)功能

1.1 CUTL1與腫瘤發(fā)生 2011年，Hanahan和Weinberg[7]在Cell上發(fā)表文章指出腫瘤細(xì)胞有十個(gè)重要特點(diǎn)： 自給自足的生長(zhǎng)信號(hào)，抗生長(zhǎng)信號(hào)的不敏感，回避凋亡，潛力無(wú)限的復(fù)制能力，持續(xù)的血管生成，組織浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移避免免疫摧毀，促進(jìn)腫瘤的炎癥，細(xì)胞能量異常以及基因組不穩(wěn)定和突變。研究表明CUTL1可提高腫瘤細(xì)胞的腫瘤特性，如持續(xù)的血管生成，抗凋亡能力等。Vadnais等[8]研究表明轉(zhuǎn)錄因子CUTL1不僅可以調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)展和DNA修復(fù)，還有利于維持基因組的完整性。Siam等[9]在小鼠模型中發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)或敲除其靶基因Lats1均可導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。

1.2 CUTL1與腫瘤的侵襲轉(zhuǎn)移 腫瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、遷移和侵襲以及抗凋亡能力與CUTL1緊密相關(guān)，CUTL1作為原癌基因促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。Michl等指出CUTL1的活性和多種癌細(xì)胞系的遷徙、轉(zhuǎn)移相關(guān)，并受TGF-β調(diào)控，從而激活細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、遷徙和細(xì)胞外基質(zhì)中的有關(guān)基因[5,10]。Aleksic等[11]研究發(fā)現(xiàn)CUTL1可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移，指出CUTL1可穩(wěn)定Src并通過(guò)上調(diào)Csk減少蛋白酶介導(dǎo)的蛋白降解。Kedinger等[12]探討了促進(jìn)癌細(xì)胞運(yùn)動(dòng)能力的另一可能機(jī)制，發(fā)現(xiàn)CUTL1的同種型p110 CUTL1在CUTL1引起的癌細(xì)胞遷移運(yùn)動(dòng)中發(fā)揮作用，同時(shí)發(fā)現(xiàn)p110 CUTL1可以刺激細(xì)胞播散和黏附。研究顯示，多個(gè)CUTL1靶基因的表達(dá)與腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)周?chē)M織有關(guān)[13]。用RNAi的方法下調(diào)CUTL1的表達(dá)能顯著削弱腫瘤細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)性轉(zhuǎn)移模型中的肺克隆形成率，提示CUTL1的轉(zhuǎn)錄活性在腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用，并可能增加腫瘤的去分化能力[8]。

2 CUTL1的作用機(jī)制

2.1 在轉(zhuǎn)錄調(diào)控中發(fā)揮作用 Cut重復(fù)子和Cut同源結(jié)構(gòu)域的不同組合可產(chǎn)生不同的DNA結(jié)合活性，其活性與細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期進(jìn)展有關(guān)，在增殖細(xì)胞中增加，終末分化時(shí)下降，并能調(diào)節(jié)參與終末分化的基因。實(shí)驗(yàn)證實(shí)用Cux-1同系物進(jìn)行敲除實(shí)驗(yàn)后的小鼠，其肺上皮細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育遲緩、毛囊缺陷、雄性個(gè)體生殖能力下降、T細(xì)胞和B細(xì)胞功能缺陷。與此相反，轉(zhuǎn)Cux 1基因小鼠則表現(xiàn)為器官肥大和多器官增生[14]。CDP/Cut功能可集中于轉(zhuǎn)錄后修飾如磷酸化和乙酰基化。蛋白酶L通過(guò)加工處理轉(zhuǎn)錄因子CDP/Cux產(chǎn)生較短的異構(gòu)體，從而參與細(xì)胞周期的調(diào)控[8]。

2.2 為T(mén)GFβ信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的一個(gè)靶標(biāo) CUTL1可促進(jìn)細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)和侵襲能力。已知TGFβ為調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞遷移、侵襲和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)變的主要因子。通過(guò)研究腫瘤相關(guān)信號(hào)途徑對(duì)CUTL1的作用，顯示CUTL1為T(mén)GFβ的一個(gè)靶標(biāo)，介導(dǎo)TGFβ的促遷移活性[15]。TGFβ可促進(jìn)CUTL1的表達(dá)[16-17]。作為重要的轉(zhuǎn)錄因子，CUTL1參與調(diào)控多個(gè)生理病理過(guò)程。除了PI3K/Akt和TGFβ兩個(gè)重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，Liu等認(rèn)為CUTL1在其他信號(hào)通路如WNT/β-catenin和JAK/STAT3中也發(fā)揮作用，WNT5A是WNT基因家族成員分泌的信號(hào)蛋白，是CUTL1的下游分子，同時(shí)，CDP和Sox2可以相互作用，Sox2是重要的轉(zhuǎn)錄因子，在細(xì)胞的自我更新、多潛能分化以及未分化胚胎干細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮重要作用，參與JAK/STAT3信號(hào)通路； CUTL1在WNT/β-catenin和JAK/STAT3信號(hào)通路中發(fā)揮作用，同時(shí)分別通過(guò)TNF、Src和shh(Sonic hedgehog)參與TNF、MAPK/ERK以及Hedgehog信號(hào)通路，據(jù)此推斷，CUTL1可以參與和整合多個(gè)信號(hào)通路； 轉(zhuǎn)錄因子CUTL1在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用目前存在爭(zhēng)議，部分研究者認(rèn)為CUTL1可以通過(guò)降低表達(dá)抑制腫瘤發(fā)生，然而，更多的研究者認(rèn)為CUTL1過(guò)表達(dá)可以促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[18-20]。

現(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示，CUTL1在建立腫瘤細(xì)胞偏愛(ài)運(yùn)動(dòng)和侵襲行為的模式中起關(guān)鍵作用[21]。由TGFβ誘導(dǎo)的CUTL1的表達(dá)對(duì)TGFβ促進(jìn)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)是必要的，但其精確機(jī)制還有待進(jìn)一步研究，CUTL1可能是晚期腫瘤中TGFβ腫瘤促進(jìn)效應(yīng)的一個(gè)關(guān)鍵介導(dǎo)者[8]。研究發(fā)現(xiàn)CUTL1在胃癌耐藥細(xì)胞和組織中表達(dá)下調(diào)[22]，通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞多極分裂導(dǎo)致染色體不穩(wěn)定[23]，其靶標(biāo)谷氨酸受體 GRIA3在胰腺癌進(jìn)展中發(fā)揮一定作用[24]。迄今為止，僅有一篇文獻(xiàn)報(bào)道CUTL1在翻譯水平的調(diào)控作用。Xu等[25]通過(guò)熒光報(bào)告基因表達(dá)等研究發(fā)現(xiàn)，肝臟特異性的microRNA miR122，在小鼠肝胚胎發(fā)育中表達(dá)，可對(duì)CUTL1的翻譯起抑制作用，在小鼠胎肝和人肝的癌細(xì)胞中，四類(lèi)肝細(xì)胞高表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子(包括HNF1α，HNF3β，HNF4α以及C/EBPα)共同調(diào)控miR122的表達(dá)，同時(shí)，通過(guò)過(guò)表達(dá)和基因敲除等方式，在肝臟發(fā)育的轉(zhuǎn)錄后水平，CUTL1的表達(dá)逐漸被靜止。

3 結(jié)語(yǔ)

轉(zhuǎn)錄因子CUTL1在腫瘤發(fā)生發(fā)展中起重要作用，有望成為阻斷腫瘤進(jìn)展的新靶點(diǎn)和腫瘤化療的新星。檢測(cè)其在腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的表達(dá)，與其他腫瘤相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子的相互作用，及其靶基因和已知腫瘤相關(guān)基因的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)是未來(lái)研究的主要方向。新的靶向研究技術(shù)如適體-siRNA結(jié)合體將有助于進(jìn)一步探討轉(zhuǎn)錄因子CUTL1在腫瘤發(fā)生發(fā)展及腫瘤治療中的作用。

1 Harada R， Bérubé G， Tamplin OJ， et al. DNA-binding specificity of the cut repeats from the human cut-like protein［J］. Mol Cell Biol， 1995， 15（1）： 129-140.

2 Zeng WR， Watson P， Lin J， et al. Refined mapping of the region of loss of heterozygosity on the long arm of chromosome 7 in human breast Cancer defines the location of a second tumor suppressor gene at 7q22 in the region of the CUTL1 gene［J］. Oncogene， 1999， 18（11）： 2015-2021.

3 Goulet B， Watson P， Poirier M， et al. Characterization of a tissuespecific CDP/Cux isoform， p75， activated in breast tumor cells［J］.Cancer Res， 2002， 62（22）： 6625-6633.

4 Goulet B， Baruch A， Moon NS， et al. A cathepsin L isoform that is devoid of a signal peptide localizes to the nucleus in S phase and processes the CDP/Cux transcription factor［J］. Mol Cell， 2004， 14（2）： 207-219.

5 Michl P， Ramjaun AR， Pardo OE， et al. CUTL1 is a target of TGF（beta） signaling that enhances cancer cell motility and invasiveness［J］. Cancer Cell， 2005， 7（6）：521-532.

6 Nepveu A. Role of the multifunctional CDP/Cut/Cux homeodomain transcription factor in regulating differentiation， cell growth and development［J］. Gene， 2001， 270（1-2）： 1-15.

7 Hanahan D， Weinberg RA. Hallmarks of Cancer： the next Generation［J］. Cell， 2011， 144（5）： 646-674.

8 Vadnais C， Davoudi S， Afshin M， et al. CUX1 transcription factor is required for optimal ATM/ATR-mediated responses to DNA damage［J］. Nucleic Acids Res， 2012， 40（10）： 4483-4495.

9 Siam R， Harada R， Cadieux C， et al. Transcriptional activation of the Lats1 tumor suppressor gene in tumors of CUX1 transgenic mice［J］.Mol Cancer， 2009， 8：60.

10 Michl P， Downward J. CUTL1： a key mediator of TGFbeta-induced tumor invasion［J］. Cell Cycle， 2006， 5（2）：132-134.

11 Aleksic T， Bechtel M， Krndija D， et al. CUTL1 promotes tumor cell migration by decreasing proteasome-mediated Src degradation［J］.Oncogene， 2007， 26（40）： 5939-5949.

12 Kedinger V， Sansregret L， Harada R， et al. p110 CUX1 homeodomain protein stimulates cell migration and invasion in part through a regulatory cascade culminating in the repression of e-cadherin and occludin［J］. J Biol Chem， 2009， 284（40）：27701-27711.

13 Joyce JA， Baruch A， Chehade K， et al. Cathepsin cysteine proteases are effectors of invasive growth and angiogenesis during multistage tumorigenesis［J］. Cancer Cell， 2004， 5（5）： 443-453.

14 Luong MX， van der Meijden CM， Xing D， et al. Genetic ablation of the CDP/Cux protein C terminus results in hair cycle defects and reduced male fertility［J］. Mol Cell Biol， 2002， 22（5）： 1424-1437.

15 Sun J， Deng WM. Notch-dependent downregulation of the homeodomain gene cut is required for the mitotic cycle/endocycle Switch and cell differentiation in Drosophila follicle cells［J］.Development， 2005， 132（19）： 4299-4308.

16 Martin-Soudant N， Drachman JG， Kaushansky K， et al. CDP/cut DNA binding activity is down-modulated in granulocytes，macrophages and erythrocytes but remains elevated in differentiating megakaryocytes［J］. Leukemia， 2000， 14（5）： 863-873.

17 Sansregret L， Nepveu A. The multiple roles of CUX1： insights from mouse models and cell-based assays［J］. Gene， 2008， 412（1-2）：84-94.

18 Liu KC， Lin BS， Zhao M， et al. Cutl1： a potential target for Cancer therapy［J］. Cell Signal， 2013， 25（1）： 349-354.

19 Engelen E， Akinci U， Bryne JC， et al. Sox2 cooperates with Chd7 to regulate genes that are mutated in human syndromes［J］. Nat Genet， 2011， 43（6）： 607-611.

20 Ripka S， K?nig A， Buchholz M， et al. WNT5A--target of CUTL1 and potent modulator of tumor cell migration and invasion in pancreatic Cancer［J］. Carcinogenesis， 2007， 28（6）： 1178-1187.

21 Hulea L， Nepveu A. CUX1 transcription factors： from biochemical activities and cell-based assays to mouse models and human diseases［J］. Gene， 2012， 497（1）： 18-26.

22 Li T， Wang H， Sun Y， et al. Transcription factor CUTL1 is a negative regulator of drug resistance in gastric Cancer［J］. J Biol Chem，2013， 288（6）： 4135-4147.

23 Sansregret L， Vadnais C， Livingstone J， et al. Cut homeobox 1 causes chromosomal instability by promoting bipolar division after cytokinesis failure［J］. Proc Natl Acad Sci U S A， 2011， 108（5）：1949-1954.

24 Ripka S， Riedel J， Neesse A， et al. Glutamate receptor GRIA3--target of CUX1 and mediator of tumor progression in pancreatic Cancer［J］. Neoplasia， 2010， 12（8）： 659-667.

25 Xu H， He JH， Xiao ZD， et al. Liver-enriched transcription factors regulate microRNA-122 that targets CUTL1 during liver development［J］. Hepatology， 2010， 52（4）： 1431-1442.