JWA基因的研究進展

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

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JWA基因的研究進展

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

JWA基因； 惡性腫瘤； 細胞分化； 血管形成； 耐藥

JWA基因參與了細胞分化凋亡調控、氨基酸代謝、細胞骨架形成、DNA 損傷與修復、氧化應激等多種功能的調控,研究顯示JWA基因與惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展、預后等密切相關，近期還發(fā)現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狀進行綜述。

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)誘導的與細胞分化調節(jié)有關的細胞骨架樣基因。JWA基因定位 3p14，3個外顯子和2個內含子，JWA啟動子區(qū)含有多種順式反應元件(應激反應元件、佛波酯反應元件、高鐵血紅蛋白反應元件和熱休克反應元件等)，參與細胞對多種環(huán)境理化因素的應答反應[1]。JWA基因存在多個單核苷酸多態(tài)性(SNPs)位點，SNPs位點可能影響JWA基因對各種環(huán)境刺激產生的應答反應，對DNA損傷和修復過程產生負面效應，最終引發(fā)腫瘤的產生[2]。JWA基因編碼蛋白188個氨基酸，相對分子質量為21．5×103。該編碼蛋白為3次跨膜蛋白，膜外側有2個絲氨酸殘基的蛋白激酶C(PKC)磷酸化位點(SDR-SLR)。JWA蛋白在細胞內與α、β微管蛋白結合，在微管聚合和解聚過程中與微管蛋白在胞內分布平行，對微管的穩(wěn)定和運動有調節(jié)作用，參與細胞有絲分裂。JWA蛋白是細胞內氨基酸總量的一種重要負性調節(jié)蛋白，選擇性地調節(jié)細胞內谷氨酸和?；撬崴?，對細胞內氨基酸平衡起調節(jié)作用[2-3]。

2 JWA與細胞分化

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劑涉及的信號通路，參與細胞對應激刺激的應答，JWA蛋白在腫瘤細胞與非腫瘤細胞，高分化與低分化癌表達呈現明顯差異，JWA蛋白表達與腫瘤細胞分化程度有關[4]。夏薇等[4]在體外試驗研究中提示,以佛波酯TPA、ATRA處理K562細胞株，JWA基因表達呈反向變化，提示細胞惡性轉化可能影響了JWA基因涉及的信號通路，即JWA基因參與細胞分化和凋亡的調控。沈群等[5]在體外以ATRA、AraC及TPA誘導HL-60細胞,發(fā)現細胞向粒、單核、巨噬細胞樣分化。分化劑阻止細胞進入S期,抑制增殖,促進分化。分析JWA基因表達發(fā)現JWA在mRNA及蛋白水平上均呈時間依賴性增加,認為誘導劑通過TRE和RARE直接調節(jié)JWA基因參與細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基因對誘導分化劑不敏感,而經ATRA治療10 d后,JWA基因轉錄抑制，提示HL60細胞與原代白血病細胞在誘導分化機制方面可能不盡相同。熱休克蛋白(Hsp)參與細胞生長、發(fā)育、分化和應激等，其中Hsp70與白血病細胞增殖分化有關。茆文革等[6]使用多種分化誘導劑建立K562細胞誘導分化和熱應激模型,檢測JWA、Hsp70、熱休克轉錄因子(HSF1)、HSF2 蛋白表達水平，發(fā)現JWA、Hsp70蛋白表達水平增加，且變化趨勢相似。朱婷等[7]用H2O2建立K562細胞損傷和凋亡模型，不同時間檢測K526細胞中JWA蛋白、P53蛋白、熱休克蛋白的表達水平，結果在細胞損傷和凋亡中各蛋白表達都增高，JWA基因活躍地參與了H2O2誘導K526細胞氧化損傷應激和凋亡的信號通路。研究HeLa和MCF-7細胞發(fā)現JWA高表達促進微管聚合，增加細胞對As2O3敏感性，通過RNA干擾JWA可以通過p38 MAPK通路抑制As2O3誘導凋亡和微管聚集[8]。這些表明證據均表明JWA參與多種誘導分化劑的調控，參與細胞分化、凋亡、氧化應激。

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(SDR-SLR)，葉健等[9]通過構建了含有這2個磷酸化位點突變的JWA表達載體轉染MCF-7細胞,發(fā)現TPA誘導MCF-7細胞分化不是通過JWA蛋白PKC位點磷酸化實現的。隨后研究證實TPA的抗細胞增殖至少部分是通過PKC激活MAPK信號通路促進p21合成，誘導細胞周期停滯、生長抑制及細胞分化，JWA下調能抑制MAPK/ERK的磷酸化，提示JWA調控細胞分化的機制涉及MAPK信號通路。

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

3 JWA與腫瘤易感性

JWA基因的SNPs與多種腫瘤發(fā)生相關。研究已發(fā)現，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性有關。其中JWA啟動子(-76G/C)與消化道腫瘤易感性顯著相關，對202例消化道腫瘤患者外周血淋巴細胞基因組DNA標本檢測發(fā)現JWA啟動子-76G/C變異時罹患消化道腫瘤的危險性增加，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[13]。研究202例白血病患者JWA外顯子2 454 位點c/A多態(tài)性發(fā)現，與454CC型相比，表達為454CA、AA、CA+AA型發(fā)生白血病的風險增高，即JWA外顯子2 454位點c/A多態(tài)性與白血病發(fā)生密切相關[14]。而在107例胃癌標本發(fā)現JWA G723T多態(tài)性與胃癌易感性無明顯相關性[15]。

4 JWA與腫瘤血管生成

以往研究認為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移，近期研究認為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)生浸潤及轉移的重要基礎，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亞單位的結合介導細胞與胞外基質的連接，依賴PI3K的方式激活，使胞外信號得以向下游傳遞。研究認為ILK通過NF-κb/IL-6/STAT3/VEGF通路促進黑色素瘤血管生成[16]。

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

Chen等[19]構建pEGFP-C1-AsJWA質粒轉染胃癌細胞株模型，檢測JWA、MMP-2、MVD、Sp1甘油醛-3-磷酸脫氫酶基因和蛋白表達，發(fā)現胃癌組織中JWA表達抑制，MMP-2和微血管密度(MVD)表達增高，JWA和MMP-2表達負相關。沉默JWA表達可以誘導臍靜脈內皮細胞血管形成，而抑制MMP-2表達可以抑制這一作用，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，MMP-2低表達JWA高表達患者5年生存率最高，MMP-2高表達JWA低表達預后最差。Sp1是MMP-2轉錄因子，研究中發(fā)現抑制JWA上調Sp1表達，JWA過表達抑制Sp1表達。電泳遷移位移試驗證實，沉默JWA增加了Sp1的DNA結合能力，隨后發(fā)現JWA不影響Sp1 mRNA表達，可能影響蛋白翻譯后的穩(wěn)定性負性調節(jié)Sp1蛋白表達水平。通過使用蛋白酶抑制劑證實JWA通過泛素蛋白酶通路抑制轉錄因子Sp1活性，抑制基質金屬蛋白酶MMP-2表達，抑制腫瘤血管生成。

5 JWA與DNA損傷修復

Wang等[20]在氧化應激條件下,通過彗星試驗證實JWA參與DNA鏈斷裂修復，通過抑制JWA表達可以抑制DNA鏈再聚合，增加細胞對氧化應激的敏感性。細胞在氧化應急條件下導致內源性H2O2釋放，H2O2刺激NF1與JWA啟動子結合，促進JWA轉錄和翻譯，活化的JWA通過調節(jié)E2F1的表達激活MAPK信號通路，上調XRCC1表達，XRCC1將JWA從胞質轉運至胞核，JWA抑制XRCC1泛素化，調節(jié)和穩(wěn)定核XRCC1的功能，參與堿基切除修復BER和DNA單鏈損傷修復SSBR。

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

6 JWA與耐藥

有報道，在人絨毛膜癌、乳腺癌、黑色素瘤、胃癌等多種腫瘤細胞中敲減JWA的表達后,P-糖蛋白(P-gp)表達上調[22]。研究發(fā)現JWA敲減模型細胞中多藥耐藥基因(MDR1) mRNA、環(huán)氧化酶-2(COX-2)及P-gp表達水平上調。siRNA可有效干涉MDR1表達,但不影響JWA表達水平。采用siRNA干涉COX-2的表達后,P-gp的表達水平下調,認為COX-2是介于JWA和P-gp之間的分子,JWA可通過COX-2調節(jié)P-gp的表達影響胃癌細胞的多藥耐藥性。Wang等[23]對102例胃癌病例研究發(fā)現JWA低表達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位點多態(tài)性的關系。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。認為JWA基因723T>G多態(tài)性位點與晚期胃癌對紫杉類藥物的化療療效相關性有關聯，提示JWA多態(tài)性可能成為預測胃癌化療療效的指標之一。有學者對709例胃癌術后患者研究中發(fā)現FAK高表達JWA低表達胃癌患者預后差，JWA低表達患者可以從含順鉑化療方案中獲益[25]。

7 展 望

盡管相關研究闡述了JWA基因通過多條信號通路參與了細胞功能的調控，但由于信號通路中Cross-talk存在，其在相關信號通路上的具體作用和調節(jié)機制仍有待進一步闡明。最近研究證據表明JWA具有參與調控血管生成，影響耐藥等作用，JWA是否能成為腫瘤治療的新靶點，需要進一步深入的研究。

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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。