RbAP48與惡性腫瘤的研究進(jìn)展

候聰芳 綜述 達(dá)林泰 審校

隨著人類(lèi)腫瘤在分子生物學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)展，人們認(rèn)識(shí)到細(xì)胞周期是生命活動(dòng)的基本過(guò)程，當(dāng)受細(xì)胞周期調(diào)節(jié)的信號(hào)傳導(dǎo)通路或調(diào)節(jié)因子異常時(shí)，細(xì)胞可能表現(xiàn)出過(guò)度增殖、分化障礙或細(xì)胞凋亡減少?gòu)亩T發(fā)腫瘤形成。研究證實(shí)，參與細(xì)胞周期調(diào)控的因子在細(xì)胞周期的不同調(diào)控點(diǎn)中起作用，且不同的調(diào)控因子對(duì)應(yīng)不同的調(diào)控點(diǎn)。視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤結(jié)合蛋白48(Retinoblastoma associated protein 48，RbAP48)是Rb蛋白的結(jié)合蛋白，E2F1和RbAP48在Rb蛋白和HDAC共同存在的條件下才能夠相互作用，進(jìn)而抑制E2F調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄，目前研究發(fā)現(xiàn)RbAP48在大部分腫瘤中表達(dá)上調(diào)，RbAP48參與腫瘤起始及發(fā)生發(fā)展的各個(gè)過(guò)程，因此進(jìn)一步深入研究RbAP48在腫瘤中的作用機(jī)制對(duì)臨床診斷及治療方面有著重要的意義。本文將擬對(duì)RbAP48與惡性腫瘤之間的相關(guān)關(guān)系做以綜述。

1 Rb蛋白家族和RbAP48結(jié)構(gòu)與功能

1.1 Rb蛋白家族

視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白(Retinoblastoma protein，Rb)是從視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤易感基因(Retinoblastoma susceptibility gene)中分離出來(lái)的產(chǎn)物，是第一個(gè)被分子定義的腫瘤抑制基因[1]，位于染色體13號(hào)長(zhǎng)臂，總DNA長(zhǎng)度為4.7 kb，編碼的蛋白分子量為110 kD，其蛋白家族成員還包括pRb、P107(RBL1)和P130(RBL2)，該蛋白家族內(nèi)含一個(gè)Rb口袋蛋白結(jié)構(gòu)，該口袋蛋白結(jié)構(gòu)是Rb和多種蛋白結(jié)合一起發(fā)揮作用的重要結(jié)構(gòu)域[2]。Rb/E2F信號(hào)通路中的一個(gè)末端分子E2F1是Rb相關(guān)蛋白的主要靶點(diǎn)之一，其相關(guān)復(fù)合物與E2F目標(biāo)區(qū)域結(jié)合就會(huì)限制細(xì)胞周期的轉(zhuǎn)錄，如G1-S期轉(zhuǎn)換過(guò)程中，Rb的過(guò)度磷酸化減弱了E2F限制并允許細(xì)胞周期的進(jìn)展[3]。Rb除了與E2Fs家族結(jié)合外，還與染色質(zhì)調(diào)節(jié)劑相互作用，這些接觸允許Rb招募和穩(wěn)定抑制轉(zhuǎn)錄的復(fù)合物。

1.2 RbAP48結(jié)構(gòu)與功能

RbAP48作為一種與Rb密切結(jié)合的蛋白，是Qian等在HeLa細(xì)胞(人宮頸癌細(xì)胞)中發(fā)現(xiàn)的一種新型腫瘤特異型蛋白，分子量為48 kD，編碼基因位于1號(hào)染色體短臂3區(qū)5帶1亞帶(1p35.1)[4]，其分子結(jié)構(gòu)含有4個(gè)WD重復(fù)序列并高度保守，最初因在體內(nèi)、外均可與Rb蛋白結(jié)合相互作用為特征得名[5]，屬于WD-40蛋白家族，主要結(jié)構(gòu)包括：7個(gè)β折疊、伸展環(huán)、額外的長(zhǎng)氨基末端及羧基末端環(huán)[6]。RbAP48是通過(guò)不同染色質(zhì)集合、裝配及核小體修飾復(fù)合物中分離出來(lái)的第一個(gè)被鑒定的高峰度蛋白，其能直接與組蛋白H3、H4相互作用[7]。目前研究表明在多種調(diào)節(jié)因子表達(dá)的蛋白復(fù)合物中可檢測(cè)到RbAP48，其內(nèi)含有若干HDACs的成員，是一種高度豐富的HDACs組分[8]，它是核染色質(zhì)重構(gòu)和脫乙酰酶NuRD、Sin3的復(fù)合物、LIN、CAF1復(fù)合物的組成部分，參與染色體構(gòu)型、核小體修飾、細(xì)胞周期進(jìn)程和干細(xì)胞分化等功能[9-10]，是維持細(xì)胞穩(wěn)定和發(fā)育的關(guān)鍵因子。Francesco等[10]發(fā)現(xiàn)RbAP48還受核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的調(diào)節(jié)，抑制NF-κB的表達(dá)會(huì)使RbAP48的表達(dá)下調(diào)，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子來(lái)調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)展。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)RbAp48作為Rb募集HDAC復(fù)合物的一個(gè)重要組成成分，還參與了腫瘤的發(fā)生發(fā)展，在腫瘤的增殖、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)過(guò)程中緊密聯(lián)系。

2 RbAP48在Rb轉(zhuǎn)錄傳導(dǎo)通路中的相關(guān)作用蛋白

2.1 HDACs家族及HDAC1

在正常生理狀態(tài)下，染色質(zhì)中組蛋白的乙?；接山M蛋白去乙?；?Histone deacetylase protein，HDACs)和組蛋白乙?；?Histoneacetylases，HTAs)共同維系，二者保持動(dòng)態(tài)平衡。組蛋白去乙酰化酶使組蛋白賴(lài)氨酸殘基去乙?；c不同的蛋白相互作用致染色質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)錄抑制來(lái)調(diào)控細(xì)胞活動(dòng)，如核蛋白和細(xì)胞質(zhì)蛋白等[12]。目前發(fā)現(xiàn)HDACs家族有18個(gè)成員，根據(jù)其依賴(lài)性不同分為兩類(lèi)，即經(jīng)典的Zn+依賴(lài)性，包括HDAC1-HDAC11和HDRP；NAD+依賴(lài)型SIRT1-7。其中HDAC11為RPD3兼HDAC1相似蛋白[13]。在卵巢癌中HDAC1過(guò)表達(dá)，在宮頸癌中HDAC2過(guò)表達(dá)，而在胃癌中HDAC1和HDAC2均出現(xiàn)過(guò)表達(dá)，在乳腺癌中HDAC1和HDAC6則同時(shí)表達(dá)，因此HDACs異常表達(dá)可導(dǎo)致腫瘤疾病的發(fā)生[14]。

HDAC1是Ⅰ類(lèi)HDACs家族成員之一，其蛋白結(jié)構(gòu)中含有482個(gè)氨基酸，分子量為55 kD，可以催化多種蛋白復(fù)合物。HDAC1的N-末端脫乙?；髱д姾?，與帶負(fù)電荷的DNA結(jié)合形成緊密染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，制造一個(gè)“關(guān)閉”的結(jié)構(gòu)抑制轉(zhuǎn)錄，HTAs能使賴(lài)氨酸乙?；瑤ё咂湔姾?，打開(kāi)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)HDAC1除去賴(lài)氨酸上的乙?；鶊F(tuán)，逆轉(zhuǎn)上述過(guò)程，抑制基因轉(zhuǎn)錄[15]。研究證實(shí)，RbAp48在Rb相關(guān)抑制復(fù)合物HDAC1、HDAC2和HDAC3的介導(dǎo)下起轉(zhuǎn)錄抑制作用，HDAC1通過(guò)調(diào)控Rb/E2F信號(hào)通路中E2F1的乙?；絹?lái)影響E2F1的轉(zhuǎn)錄活性，其主要受兩條信號(hào)通路的調(diào)控，即Ras/NEK/ERK作用于胞漿的信號(hào)通路和Rb/E2F作用于胞核的信號(hào)通路，其胞核的Rb/E2F信號(hào)通路直接調(diào)控著G1-S期的進(jìn)程[16]。HDAC1通過(guò)乙?；煌N類(lèi)的細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子或蛋白，影響著多種抑癌蛋白或癌基因的表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞的惡性增殖和腫瘤的發(fā)生。

2.2 E2Fs家族及E2F1

E2Fs轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子家族最早由Rovesdi等在1986年研究腺病毒E2時(shí)被發(fā)現(xiàn)，因與其啟動(dòng)子序列結(jié)合而得名，它能識(shí)別對(duì)多種細(xì)胞功能至關(guān)重要的基因表達(dá)，包括細(xì)胞周期進(jìn)展、DNA修復(fù)、DNA復(fù)制、分化、增殖和凋亡，并且可以與pRb及相關(guān)蛋白相互作用，與多種致癌及抑癌基因關(guān)系密切[17]。E2Fs作為關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子家族，包括8個(gè)不同基因編碼的≥10個(gè)成員，即E2F1-E2F8。多數(shù)研究基于結(jié)構(gòu)和功能將E2F分為兩個(gè)亞組：轉(zhuǎn)錄激活因子(E2F1-E2F3a)和轉(zhuǎn)錄抑制因子(E2F3b-E2F8)，其成員在DNA的結(jié)合域均具有高度同源性[18]。在人類(lèi)惡性腫瘤中多數(shù)E2F家族成員的表達(dá)失調(diào)，例如E2F1-E2F8是Rb腫瘤抑制因子的下游效應(yīng)子，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)保守的DNA結(jié)構(gòu)域與靶啟動(dòng)子結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)表達(dá)。此外，作為癌基因的E2F1或E2F3也被發(fā)現(xiàn)在許多惡性腫瘤中被擴(kuò)增，在一些患有神經(jīng)母細(xì)胞瘤、甲狀腺癌和胰腺癌的患者中發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子E2F1異常表達(dá)。

E2F1是E2Fs家族的成員，是細(xì)胞周期的關(guān)鍵啟動(dòng)子，既能促進(jìn)細(xì)胞增殖又能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，其位于20號(hào)染色體長(zhǎng)臂11區(qū)2帶，長(zhǎng)約11 kb，含有6個(gè)內(nèi)含子和7個(gè)外顯子。E2F1蛋白編碼包含兩個(gè)經(jīng)典區(qū)域的穩(wěn)定結(jié)合區(qū)和結(jié)構(gòu)域：一個(gè)是DNA結(jié)合區(qū)域，另一個(gè)是轉(zhuǎn)錄激活區(qū)域，此外還有與DP家族形成的異二聚體結(jié)合區(qū)、細(xì)胞周期蛋白A結(jié)構(gòu)域及與Rb蛋白家族的結(jié)合區(qū)，E2F1蛋白的調(diào)控、活性和降解等與這些特定的結(jié)構(gòu)域或結(jié)合區(qū)有著密切關(guān)系，是E2F1發(fā)揮其功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。研究表明E2F1與p53腫瘤抑制蛋白在誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡方面具有相似的功能，其轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能受p53依賴(lài)的負(fù)反饋環(huán)[19]、c-myc調(diào)節(jié)的miRNA信號(hào)[20]及pRb信號(hào)通路的調(diào)控。E2F1是Rb轉(zhuǎn)錄抑制功能的關(guān)鍵下游靶目標(biāo)，通過(guò)Rb家族蛋白的失活而被激活，并且在細(xì)胞增殖中起關(guān)鍵作用，介導(dǎo)參與細(xì)胞周期進(jìn)程和DNA復(fù)制的基因激活[21]。

3 RbAP48、HDAC1及E2F-1在pRb通路中的作用及其機(jī)制

RbAP48和E2F1在Rb蛋白和HDAC1同時(shí)存在的條件下相互作用，Rb蛋白家族通過(guò)HDAC1募集其相關(guān)蛋白來(lái)抑制E2F1的活性，而HAT和HDACs的乙?；腿ヒ阴；饔脛t通過(guò)調(diào)控pRb轉(zhuǎn)錄通路下游因子E2F1，從而調(diào)控細(xì)胞周期的轉(zhuǎn)錄[22]。pRb是Cyclin/CDKs復(fù)合物磷酸化的常見(jiàn)限速底物，其通過(guò)調(diào)節(jié)E2F1介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄活性發(fā)揮抑癌作用，主要調(diào)控G1/S期，而Rb/E2F通路直接調(diào)控著G1-S期的進(jìn)程。在G1早期，Rb與E2F1結(jié)合，Rb處于去磷酸化狀態(tài)，Rb可使HDAC1結(jié)合到E2F1上，導(dǎo)致E2F1去乙?；?，抑制了E2F1的活性發(fā)揮，此時(shí)E2F1無(wú)活性，G1中后期，Rb蛋白家族在CDKs和Cyclin的相互作用下磷酸化成無(wú)活性狀態(tài)，導(dǎo)致了E2F1的釋放，與此同時(shí)HDAC1也從E2F1上脫落，相反HATs結(jié)合到E2F1上，E2F調(diào)節(jié)啟動(dòng)子上的組蛋白從低乙?；癄顟B(tài)進(jìn)化為高乙酰化狀態(tài)，高乙?；腅2F1結(jié)合于靶基因的啟動(dòng)子區(qū)域并激活轉(zhuǎn)錄使細(xì)胞進(jìn)入S期。之前認(rèn)為RbAP48與Rb蛋白直接作用，但Nicolas等研究發(fā)現(xiàn)RbAP48作用于Rb蛋白是通過(guò)HDAC1募集，并形成Rb·HDAC1·RbAP48三聚復(fù)合體來(lái)發(fā)揮作用[23]。RbAP48在Rb相關(guān)組蛋白去乙?；瘡?fù)合物中的作用被認(rèn)為是分子平臺(tái)作用，與E2F靶啟動(dòng)子結(jié)合，HDAC1介導(dǎo)E2F啟動(dòng)子使其三級(jí)復(fù)合體去乙酰化，使核心組蛋白與DNA緊密關(guān)聯(lián)，破壞了轉(zhuǎn)錄共激因子通路，導(dǎo)致細(xì)胞中E2F表達(dá)下調(diào)、功能失活，誘導(dǎo)腫瘤形成。

4 RbAP48與腫瘤進(jìn)展關(guān)聯(lián)

4.1 RbAP48在腫瘤細(xì)胞表達(dá)的臨床意義

RbAP48與腫瘤的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切，但其在不同腫瘤中的意義不同。有報(bào)道在原發(fā)性甲狀腺癌中RbAP48表達(dá)明顯增強(qiáng)，尤其是間變性甲狀腺癌[24]，在宮頸癌中下調(diào)RbAP48的表達(dá)使MS751細(xì)胞株遷移和侵襲細(xì)胞數(shù)明顯減少，能夠抑制細(xì)胞侵襲及遷移能力[25]，在肝癌中RbAP48表達(dá)上調(diào)會(huì)促進(jìn)其進(jìn)展[26]，在原發(fā)肺腺癌以及鱗狀細(xì)胞癌中研究證實(shí)RbAP48的表達(dá)與肺癌臨床預(yù)后呈正相關(guān)[27]。另外有研究證實(shí)，在宮頸鱗癌中RbAP48與其表達(dá)呈負(fù)相關(guān)[28]，在胃癌中RbAP48的表達(dá)與組織分級(jí)、浸潤(rùn)深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)，初步證實(shí)了RbAP48與胃癌的關(guān)系可能通過(guò)調(diào)控Bcl-2凋亡細(xì)胞通路[29]。Bai等[30]在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，RbAp48對(duì)抑癌基因(Bcl-2家族和半胱天冬酶)的調(diào)控起抑制作用，被認(rèn)為是咽喉癌增殖擴(kuò)散的關(guān)鍵。

4.2 HDAC1在腫瘤細(xì)胞表達(dá)的臨床意義

HDAC1通過(guò)乙?；煌?xì)胞類(lèi)型的轉(zhuǎn)錄因子或蛋白，從而影響著多種抑癌蛋白或癌基因的表達(dá)，是基因表達(dá)調(diào)控的主要驅(qū)動(dòng)力。有研究報(bào)道降低HDAC1的表達(dá)能夠促進(jìn)皮膚鱗癌細(xì)胞凋亡，其機(jī)制可能與STAT3信號(hào)通路有關(guān)[31]。據(jù)報(bào)道腫瘤細(xì)胞缺失HDAC1會(huì)影響細(xì)胞有絲分裂，導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯在G1期或G2/M期，繼而抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)[32]。另有研究報(bào)道，HDAC1在前列腺癌[33]、宮頸癌[34]及乳腺癌[35]中異常過(guò)表達(dá)。

4.3 E2F1在腫瘤細(xì)胞表達(dá)的臨床意義

E2F1在不同的惡性腫瘤中發(fā)揮著不同的作用，在不同的細(xì)胞周期節(jié)點(diǎn)，其可以作為抑癌基因，也可以作為癌基因。一項(xiàng)與胃癌相關(guān)的研究中，E2F1在腫瘤抑制基因中發(fā)揮作用，下調(diào)E2F1可以有效抑制胃癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖，在晚期胃癌中，E2F1的異常表達(dá)并導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[36]，有研究報(bào)道，在體外肝癌細(xì)胞實(shí)驗(yàn)研究中，E2F1的過(guò)表達(dá)能增加癌細(xì)胞的擴(kuò)增，起到促進(jìn)腫瘤形成的作用，E2F1在肝癌發(fā)展的不同階段，既能促進(jìn)癌細(xì)胞的凋亡，又能調(diào)控癌細(xì)胞的增殖[37]。E2F1在霍奇金淋巴瘤發(fā)展過(guò)程中通過(guò)上調(diào)p53表達(dá)抑制其進(jìn)展，而發(fā)揮著抑癌基因的作用[38]。在小細(xì)胞肺癌轉(zhuǎn)移和侵襲過(guò)程中，E2F通過(guò)增加MMP9和MMP16的表達(dá)起癌基因的作用[39]，而Gao等[40]發(fā)現(xiàn)E2F1陽(yáng)性表達(dá)率增高表明它們的生長(zhǎng)指標(biāo)顯著增加，這與非小細(xì)胞肺癌的不良預(yù)后相關(guān)。

5 小結(jié)與展望

RbAP48、HDAC1及E2F1通過(guò)調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄來(lái)發(fā)揮其生物學(xué)功能，他們不僅可以單獨(dú)在各種腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用，還能以復(fù)合物的形式來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的進(jìn)程。RbAP48在惡性腫瘤中呈現(xiàn)高表達(dá)，其可能通過(guò)HDAC介導(dǎo)的基因沉默效應(yīng)可顯著抑制一些重要的抑癌基因的表達(dá)，并引起染色質(zhì)構(gòu)象發(fā)生改變。目前RbAP48在腫瘤中的作用機(jī)制尚未完全闡明，因此，進(jìn)一步明確RbAP48在惡性腫瘤中的發(fā)生、發(fā)展及作用機(jī)制能為腫瘤的診斷和治療提供新的依據(jù)。