新型腫瘤調控因子FBI-1功能研究進展

朱　敏, 馮　帆, 楊予濤綜述， 吳本儼*審校

(1解放軍總醫(yī)院消化內科,北京　100853; 2沈陽軍區(qū)總醫(yī)院藥學部; 3首都醫(yī)科大學神經醫(yī)學研究所；*通訊作者，E-mail: benyanwu@vip.sina.com)

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新型腫瘤調控因子FBI-1功能研究進展

朱敏1, 馮帆2, 楊予濤3綜述， 吳本儼1*審校

(1解放軍總醫(yī)院消化內科,北京100853;2沈陽軍區(qū)總醫(yī)院藥學部;3首都醫(yī)科大學神經醫(yī)學研究所；*通訊作者，E-mail: benyanwu@vip.sina.com)

關鍵詞：FBI-1；腫瘤發(fā)生與進展；治療靶標

原癌基因人類1型免疫缺陷病毒短轉錄誘導物連接因子-1(factor that binds to inducer of short transcripts-1，F(xiàn)BI-1)，其編碼產物屬于POK蛋白家族成員，具有轉錄抑制功能，其最初作為淋巴細胞的調控因子，是循環(huán)系統(tǒng)腫瘤的調節(jié)基因。隨后的研究顯示其表達廣泛且功能多樣，能夠調控多種腫瘤的發(fā)生與進展。追蹤和系統(tǒng)總結FBI-1在腫瘤發(fā)展中的功能與調控機制對于探索腫瘤發(fā)生與進展的分子機制，研究和開發(fā)新的干預策略具有重要意義。本文結合我們的研究工作，就FBI-1的研究進展進行評述。

1FBI-1的結構及其概況

POK(POZ 和Krüppel結構)蛋白家族是一類重要的轉錄調控蛋白，在發(fā)育、循環(huán)系統(tǒng)功能和腫瘤發(fā)生、發(fā)展中起到了重要的作用[1]。目前有超過40種POK蛋白家族成員被發(fā)現(xiàn)和鑒定出來，其中，新型腫瘤調控因子FBI-1[2]是最為重要的一種。FBI-1由Zbtb7基因編碼[3]，具有典型的POK家族結構特征。FBI-1最初是在循環(huán)系統(tǒng)腫瘤中被發(fā)現(xiàn)，因而又被稱為LRF(leukemia/lymphomarelated factor)[1]或Pokemon(POK erythroid myeloid ontogenic factor)[1]。Maeda課題組[3]對其結構進行分析，證實其具有一個N-末端的POZ/BTB結構域，以及一個C-末端的鋅指狀結構域(zinc finger domain)。與其他POK家族蛋白不同，F(xiàn)BI-1同時具有POZ結構域和鋅指結構域，能夠通過POZ結構與其他蛋白質進行相互作用調控其功能，利用鋅指狀結構域與DNA相互作用，特異性地識別和結合相關序列元件(recognizing and binding element)。FBI-1的特殊結構保證了其功能的多樣性。

2FBI-1在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

FBI-1最初是在循環(huán)系統(tǒng)中被發(fā)現(xiàn)，Lunardi等[4]總結了其在循環(huán)系統(tǒng)的作用，證實其可能是干細胞分化等的決定性因素[4]。深入研究發(fā)現(xiàn)FBI-1還可能是腫瘤發(fā)生和進展的重要調控樞紐。FBI-1基因敲除小鼠胚胎均在胚胎期致死[3]。FBI-1也是維持鼠胚胎成纖維細胞(embryo fibroblasts，MEF)存活和轉化的調控樞紐，敲除FBI-1的MEFs(MEFnull，Zbtb7-/-)失去了轉化和癌變的能力(transformation)，同時也不能為E1A+RasV12、Myc+RasV12、SV40大T抗原(large T antigen)+RasV12或BCL6+RasV1等誘導永生化，這些都提示FBI-1有可能作為細胞癌變和轉化的重要調節(jié)因子[3]。為此，Maeda等[2,3]進行了初步研究，發(fā)現(xiàn)其具有誘導細胞增殖的作用，結合Aggarwal等[5]的結果，F(xiàn)BI-1在T細胞淋巴瘤(T-cell lymphomas)、大B細胞淋巴瘤(large B-cell lymphoma，LBCL)、濾泡性淋巴癌(follicular lymphoma，F(xiàn)L)、肺癌、肝癌以及乳腺癌等腫瘤中廣泛表達。上述結果已被多個研究小組驗證，在此基礎上FBI-1高表達的臨床意義也被揭示出來。Sartini等[6]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)BI-1的異常表達是口腔腫瘤(oral tumor)早期預警的重要指示分子。Aggarwal等[5]報道，F(xiàn)BI-1能夠誘導前列腺增生/肥大和前列腺癌的發(fā)生，在此基礎上Li等[7]利用siRNA降低FBI-1的表達，能夠顯著降低前列腺癌的增殖。Yang等[8]的結果也表明其在膠質瘤中也發(fā)揮了重要作用。值得一提的是，F(xiàn)BI-1是消化系統(tǒng)腫瘤治療的潛在靶標，F(xiàn)ang等[9]的結果表明FBI-1是HCC治療或預后的指示分子，并能夠誘導肝細胞癌化療藥物多藥耐藥性(multi-drug resistance)。

我們也系統(tǒng)研究了FBI-1在結直腸癌中的功能，結果顯示FBI-1能夠促進結直腸癌細胞系Lovo、HR8348和HT29等的增殖、轉移和侵襲作用[10]。

3FBI-1發(fā)揮作用的分子機制

FBI-1的轉錄和翻譯受到多方面因素的調節(jié)，Yang等[11]系統(tǒng)分析了FBI-1的啟動子區(qū)特性，發(fā)現(xiàn)其啟動子區(qū)-2220/-30區(qū)域存在Sp1、AP-1、AP-2、PU.1、Hb、CBF-1、ETS-1、NEG、NF-1以及Hb的結合位點，這表明其受到多種因素匯集的調節(jié)作用。Cui等[12]對上述結果進行了部分驗證，發(fā)現(xiàn)姜黃素能夠通過抑制Sp1在FBI-1啟動子區(qū)的結合作用下調其表達，這一結果也為利用Sp1/FBI-1進行腫瘤治療和干預提供了支持。

FBI-1能夠通過多種途徑發(fā)揮作用。作為一種DNA結合蛋白，F(xiàn)BI-1能夠特異性結合富含GC序列的結合元件(GC-rich elements)[3]，并有可能結合具有類似結構特征的HIV等病毒基因組啟動子區(qū)域IST元件(inducer of short transcripts elements)，增強其轉錄作用[3]。在此基礎上，Maeda等[3]和Pessler等[13]使用CAST分析，提出FBI-1有可能與轉錄因子Sp1競爭性結合其DNA結合位點?；诖耍琀ur領導的實驗室進行了大量開創(chuàng)性的研究工作，發(fā)現(xiàn)FBI-1能夠通過Sp1抑制Rb、ADH5/FDH和p21CIP1等多種腫瘤抑制基因的表達[14,15]。在隨后的工作中，Hur研究團隊根據(jù)其結構特征，認為FBI-1能夠通過其POZ結構域與其他轉錄因子相互作用，是一種重要的轉錄抑制因子[16]。FBI-1能夠與HDM2/P53相互作用，是P53信號通路的主要負調控因子，能夠通過P53信號通路發(fā)揮其誘導腫瘤增殖與進展的作用[17]，并發(fā)現(xiàn)了FBI-1的負調控因子CCS-3能夠通過FBI-1上調P21的表達[17]。根據(jù)這一模型，Yang等[18]認為FBI-1與Smad4相互作用是其調控TGFβ信號通路的關鍵環(huán)節(jié)，Cui等[19]的結果顯示FBI-1/AR的相互作用在前列腺癌發(fā)生和進展中具有重要意義。

隨著研究的拓展和技術進步，發(fā)現(xiàn) FBI-1還能夠調控表觀遺傳學過程。Jin等[20]認為FBI-1能夠通過介導miR-21的轉錄沉默Sprouty1；上述研究為FBI-1作用機制的研究打開了新的天地，F(xiàn)BI-1與轉錄共抑制輔因子NCoR和SMRT，以及HDAC(histone deacetylases，HDACs)復合物的相互作用研究極大拓展了我們對FBI-1功能的認識。由于上述復合物是DNA組裝與細胞核穩(wěn)定性的基礎，能夠影響染色質凝聚或伸展，最終影響轉錄因子的結合和亞細胞分布。基于此，我們進行了大量研究工作，發(fā)現(xiàn)FBI-1能夠通過誘導轉錄ETS-1的細胞核質遷移(即其細胞核聚集作用，nuclear accumulation)介導其轉錄，進而誘導腫瘤細胞的轉移和侵襲[10]。我們的結果也得到了相關研究的佐證，Lee等[21]認為FBI-1能夠升高NF-κB的轉錄活性，其作用機制可能為促進其細胞核聚集作用。

最近的研究已經從分子水平過渡到了細胞信號通路的整體水平上，多個課題組利用反向遺傳學(即利用翻譯核酸等沉默或缺失FBI-1的表達)技術檢測了FBI-1對信號通路的影響，發(fā)現(xiàn)FBI-1能夠下調TGF-β信號通路、Caspase介導的Fas以及線粒體凋亡途徑相關信號通路的活性，通過上調Notch-1、PI3K/AKT、p38β、NF-κB和MAPK等信號通路的活性誘導腫瘤細胞增殖、侵襲或治療耐受[18,22-24]。

4FBI-1可能是腫瘤“二次打擊”調控模型的調控樞紐

結/直腸癌是人類腫瘤的理想研究模型，基于結/直腸癌提出了目前較為公認的“二次打擊”腫瘤研究模型[25]，p53-/-和Rb-/-使正常細胞永生化(一次打擊)，Ras等原癌基因的組成型活化(constitutively activated/aberrant activation)誘導永生化細胞惡變(metastasis/transformation)，進而具備轉移和侵襲能力。但現(xiàn)有的結/直腸癌相關調控因子APC作為有絲分裂后期促進復合物，調控G2/M期時相轉化；而DCC和PTEN分別是細胞黏附分子和PI3K信號通路調控因子，均非樞紐性的調控因子，難以揭示細胞轉化和癌變過程中的分子機制。為此，我科室在結/直腸癌早期發(fā)生的作用機制，以及疾病進展的指示分子等方面進行了諸多研究，對癌基因FBI-1在大腸癌細胞增殖調控中的作用進行了深入探討，發(fā)現(xiàn)FBI-1能夠促進大腸癌細胞Lovo的增殖和惡變。分子機制實驗表明：①FBI-1能夠在大腸癌細胞Lovo中通過直接相互作用并募集P53/FBI-1/ETS-1的潛在三元復合物上調ETS-1的活性；②促進ETS-1在其應答基因啟動子區(qū)域的募集作用，并誘導其細胞核轉位作用。上述結果揭示了FBI-1在結/直腸癌中的作用，結合FBI-1的自身特性，我們提出了FBI-1可能是腫瘤“二次打擊”調控模型的調控樞紐的新觀點：①P53的表達受到Sp1的調控，其啟動子區(qū)域含有Sp1結合位點，且FBI-1能夠與Sp1相互作用，競爭性抑制Sp1在其應答元件的結合和募集作用，有可能是P53表達缺失的成因之一；②FBI-1是P53的負調控因子，能夠通過P53下調P14、P19和P21等腫瘤抑制因子的表達；③FBI-1能夠升高Survivin等細胞應激、存活和抗凋亡相關因子，可能促進細胞永生化作用；④我們的研究首次證實了FBI-1能夠上調ETS-1的活性，而ETS-1應答HGF/c-Met信號通路，是細胞轉移和侵襲的調控樞紐。這表明，F(xiàn)BI-1不僅能夠誘導和參與調節(jié)腫瘤發(fā)生的“一次打擊”(P53等腫瘤抑制因子的下調或缺失)，還能夠誘導ETS-1等腫瘤增殖和侵襲機制(二次打擊)，可能是腫瘤“二次打擊”調控模型的調控樞紐，誘導兩次打擊之間的轉換。

5展望

新型腫瘤調控因子FBI-1具有重要的功能，我們的研究拓展了對其功能的認識，揭示了其不同于其他腫瘤新的作用機制。FBI-1在腫瘤發(fā)生中的分子機制和其作為藥物治療以及干預靶標等的應用尚有待進一步研究。

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[收稿日期：2015-11-03]

作者簡介：朱敏，女，1982-08，在讀博士，主治醫(yī)師，E-mail:yxmnc1956@163.com.

中圖分類號：R73-3

文獻標志碼：A

文章編號：1007-6611(2016)02-0184-03

DOI：10.13753/j.issn.1007-6611.2016.02.021

基金項目：國家自然科學基金青年科學基金資助項目(81400587)