結(jié)腸癌中相關(guān)鋅指蛋白的研究進(jìn)展

艾廉杰 綜述 樸大勛 審校

結(jié)腸癌是發(fā)生于結(jié)腸部位的消化道惡性腫瘤，被公認(rèn)為全球最常見的惡性腫瘤之一[1]。Siegel等[2]在2017年公布的數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)結(jié)腸癌的發(fā)病率和死亡率幾十年來一直在下降，但每年仍有新增結(jié)腸癌患者約14萬，死于該疾病患者約5萬；Chen等[3]在2016年調(diào)查的數(shù)據(jù)表明，結(jié)腸癌在中國(guó)的發(fā)病率和死亡率居高不下，且近年來均保持上升趨勢(shì)，嚴(yán)重威脅人類健康。近年來，鋅指蛋白家族成員在結(jié)腸癌的分子調(diào)控過程中嶄露頭角。有大量研究證明，多種鋅指蛋白在結(jié)腸癌中異常表達(dá)，與結(jié)腸癌的發(fā)生、發(fā)展以及預(yù)后關(guān)系密切。同時(shí)通過對(duì)結(jié)腸癌中相關(guān)鋅指蛋白的研究，有助于探尋結(jié)腸癌靶向治療的新靶點(diǎn)。因此本文就近年來鋅指蛋白與結(jié)腸癌相關(guān)性的研究進(jìn)展做一綜述。

1 鋅指蛋白的結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能

鋅指結(jié)構(gòu)是由多個(gè)半胱氨酸和(或)組氨酸組成，之后結(jié)合Zn2+，通過自主折疊而形成穩(wěn)定的四面體結(jié)構(gòu)，因形似“手指”被稱為鋅指結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)最初由Miller在非洲爪蟾卵母細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子中發(fā)現(xiàn)，隨著研究的持續(xù)深入，人們?cè)趧?dòng)物、植物、微生物中發(fā)現(xiàn)大量含有鋅指結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，并將這些蛋白質(zhì)統(tǒng)稱為鋅指蛋白，但不同種屬中典型鋅指的數(shù)目和相鄰鋅指間連接的長(zhǎng)度大有不同。根據(jù)鋅指結(jié)構(gòu)序列和功能的不同，Berg等將鋅指蛋白分為9大類別，即C2H2型、C2HC型、指環(huán)型(C3HC4)、LIM 型(C2HC5)、CH3型、C4HC3型、C4型、C6型、C8型。

鋅指蛋白由于其特殊的指狀結(jié)構(gòu)，在識(shí)別與結(jié)合DNA、RNA等序列以及相關(guān)鋅指蛋白上作用顯著，從而可干預(yù)轉(zhuǎn)錄過程中基因的表達(dá)水平。有研究表明人類基因組中有近1%的序列編碼是含有鋅指結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，作為人類體內(nèi)重要的轉(zhuǎn)錄因子，鋅指蛋白廣泛參與各種重要的生物學(xué)活動(dòng)如增殖分化、代謝調(diào)節(jié)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等，同時(shí)在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中其作用也不可忽視。近年來隨著鋅指蛋白研究的不斷拓展，人們充分意識(shí)到鋅指蛋白在腫瘤預(yù)防、診斷、治療中的重要意義。多種癌癥都開展了相關(guān)鋅指蛋白的研究，結(jié)腸癌也位列其中。

2 與結(jié)腸癌相關(guān)的鋅指蛋白

2.1 鋅指蛋白217

鋅指蛋白217(ZNF217)是鋅指轉(zhuǎn)錄因子的家族成員之一，是染色體20q13.2 區(qū)域內(nèi)最重要的基因，因與乳腺癌關(guān)系密切而被發(fā)現(xiàn)，之后的研究證明ZNF217與其他惡性腫瘤如胃癌[4]、前列腺癌[5]的發(fā)生發(fā)展也密切相關(guān)。秦豫培等[6]的研究顯示，ZNF217在結(jié)腸癌中呈現(xiàn)過表達(dá)，使結(jié)腸癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力得到不同程度加強(qiáng)。Zhang等[7]研究發(fā)現(xiàn)，與癌旁組織相比，癌組織中ZNF217表達(dá)水平明顯上調(diào)，且與腫瘤大小、有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及分期關(guān)系密切。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)敲除結(jié)腸癌細(xì)胞系中ZNF217，使其表達(dá)水平下調(diào)，可抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移。但這兩組實(shí)驗(yàn)人員對(duì)ZNF217與腫瘤大小之間相關(guān)性的研究結(jié)果略有分歧，秦豫培等的研究顯示ZNF217的表達(dá)水平對(duì)腫瘤大小的影響不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，Zhang等研究則表明ZNF217的表達(dá)水平越高，腫瘤體積越大，這可能是選擇了不同的分析方法引起的，二者的關(guān)系仍有待進(jìn)一步證實(shí)。目前普遍認(rèn)為鈣黏蛋白減少、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化是癌癥轉(zhuǎn)移的機(jī)制之一，有研究證實(shí)ZNF217 可抑制鈣黏蛋白的表達(dá)、加速上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化的發(fā)生，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移[8]。還有研究發(fā)現(xiàn)20q13.2區(qū)段在結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移的組織標(biāo)本中擴(kuò)增明顯，間接證明ZNF217(20q13.2區(qū)段內(nèi)的主要基因)在結(jié)腸癌肝轉(zhuǎn)移中表達(dá)上調(diào)[9]。所以ZNF217很可能在結(jié)腸癌的侵襲、轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要的作用。然而關(guān)于ZNF217的異常表達(dá)是否會(huì)影響結(jié)腸癌患者的生存及預(yù)后，研究尚不充分，仍需要繼續(xù)探討。

2.2 Kruppel樣因子12

Krüppel樣因子12(KLF12)是Krüppel樣轉(zhuǎn)錄因子(Krüppel-like factor，KLF)家族成員之一，該家族成員是一類與真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄調(diào)控密切相關(guān)的鋅指蛋白，主要參與脂代謝、子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞蛻膜化等生理過程[10-11]，同時(shí)也參與細(xì)胞增殖[12]、侵襲[13]等腫瘤相關(guān)的生物學(xué)活動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)KLF12在食管癌[14]、胃癌[13]的增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移中發(fā)揮了重要作用。Kim 等[15]發(fā)現(xiàn)結(jié)腸癌細(xì)胞被穩(wěn)定轉(zhuǎn)染 KLF12后，細(xì)胞增殖活性加強(qiáng)，致瘤作用提升，相反用shRNA干擾 KLF12 轉(zhuǎn)染后，結(jié)腸癌細(xì)胞增殖活性減弱，致瘤作用降低；同時(shí)在結(jié)直腸癌患者的隊(duì)列研究中發(fā)現(xiàn)，在 mRNA 水平上KLF12 的表達(dá)與 EGR1 相關(guān)；二者共同影響結(jié)直腸癌患者的生存及預(yù)后，即KLF12 或EGR1 高表達(dá)的患者無病生存期較短、預(yù)后較差，KLF12 和EGR1均高表達(dá)的患者無病生存期最短、預(yù)后最差。所以KLF12與結(jié)腸癌關(guān)系密切，有持續(xù)研究的價(jià)值。

2.3 鋅指蛋白36

鋅指蛋白36(ZFP36，也稱TTP)是RNA結(jié)合蛋白TIS11家族的成員之一，是即刻早期反應(yīng)基因所表達(dá)的蛋白。在細(xì)胞通路的調(diào)控中，TTP扮演著轉(zhuǎn)錄因子的重要角色，發(fā)揮著抑制功能，其已被證實(shí)在多種癌癥中呈低表達(dá)。有報(bào)道指出[16]，IL-23炎性因子過表達(dá)可促進(jìn)結(jié)腸癌的發(fā)生，結(jié)腸癌細(xì)胞系(CT26)中的IL-23 mRNA的穩(wěn)定性以及IL-23的表達(dá)與TTP和RNA結(jié)合蛋白人抗原R(HuR)密切相關(guān)，TTP過表達(dá)可以抑制IL-23的表達(dá)，相反抑制TTP表達(dá)可促進(jìn)IL-23的表達(dá)，同時(shí)結(jié)腸癌細(xì)胞系(CT26)中的TTP表達(dá)下調(diào)或缺失，可明顯增加HuR的表達(dá)，HuR可進(jìn)一步增加IL-23 mRNA的穩(wěn)定性，促進(jìn)結(jié)腸癌的發(fā)生。有研究發(fā)現(xiàn)[17]，緊密連接蛋白1(Claudin-1)在結(jié)腸癌中表達(dá)上調(diào)，且其表達(dá)水平受HuR和TTP調(diào)節(jié)，即在結(jié)腸癌細(xì)胞中減少HuR對(duì)Claudin-1的結(jié)合，增加TTP對(duì)Claudin-1的結(jié)合，可明顯降低Claudin-1 mRNA的穩(wěn)定性以及Claudin-1的表達(dá)，從而抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖。還有研究報(bào)告指出，TTP的磷酸化可降低其自身表達(dá)，從而導(dǎo)致血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子表達(dá)增高，促進(jìn)腫瘤血管生成[18]；TTP的表達(dá)水平與環(huán)氧化酶2(COX-2)的表達(dá)呈相反趨勢(shì)，COX-2表達(dá)與結(jié)腸癌患者的預(yù)后呈負(fù)相關(guān)，所以TTP與結(jié)腸癌患者的生存及預(yù)后密不可分[19]。

2.4 髓樣鋅指蛋白1

髓樣鋅指蛋白1(MZF1)屬于掃描鋅指蛋白(Scan-zf)家族之一[20]，位于染色體19q13.43區(qū)域。MZF1作為轉(zhuǎn)錄因子，其中的掃描結(jié)構(gòu)域可與載體結(jié)合，從而增強(qiáng)相應(yīng)載體依賴性基因的表達(dá)，同時(shí)該結(jié)構(gòu)域也可介導(dǎo)蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用[21]。MZF-1在原始造血細(xì)胞中第一次被人類發(fā)覺；也是在骨髓造血系統(tǒng)中第一次被考慮與惡性腫瘤相關(guān)。隨著研究的不斷深入，癌癥基因組圖譜網(wǎng)站(TCGA)提到MZF1在許多惡性腫瘤中都出現(xiàn)了不同程度的異常表達(dá)。Mudduluru等[22]發(fā)現(xiàn)，受體酪氨酸激酶(Axl)過表達(dá)可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞增殖、遷移和侵襲，并在不同腫瘤組織中高表達(dá)。而MZF1在結(jié)腸癌細(xì)胞系(Rko，SW480)中可以通過對(duì)Axl的活化來誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖、體內(nèi)轉(zhuǎn)移和侵襲的發(fā)生，從而表明MZF1表達(dá)水平異常能夠?qū)е陆Y(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展。Deng等[23]的研究結(jié)論指出，磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/AKT途徑的激活在多種人類癌癥的發(fā)展中起關(guān)鍵作用，p55PIK是IA類磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)的調(diào)節(jié)亞基，而p55PIK 由 MZF1 轉(zhuǎn)錄激活，從而間接證明MZF1可加強(qiáng)結(jié)腸癌細(xì)胞的成瘤能力。但也有相關(guān)研究提出舒林酸硫化物通過上調(diào)MZF1誘導(dǎo)DR5(TRAIL的受體)的表達(dá)，使癌細(xì)胞對(duì)TRAIL誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡敏感，從而加速結(jié)腸癌細(xì)胞的凋亡[24]。所以MZF1在結(jié)腸癌中既有致癌作用又有抑癌作用。

2.5 ZKSCAN3

ZKSCAN3(Zinc finger with KRAB and SCAN domains 3，也稱ZNF306或ZNF309)是鋅指轉(zhuǎn)錄因子的家族成員之一，位于染色體6p22.1區(qū)域，由KRAB結(jié)構(gòu)域(Krüppel-associated box)、SCAN結(jié)構(gòu)域(SRE-ZBP，Ctfin51，AW-1，Zn F20)及多個(gè)外顯子構(gòu)成，參與調(diào)控人體內(nèi)多種生理活動(dòng)[25-28]，同時(shí)與多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切[29]。在侵襲性結(jié)直腸癌中ZKSCAN3的擴(kuò)增和過表達(dá)被首次提出，研究者發(fā)現(xiàn)敲除ZKSCAN3的結(jié)直腸癌細(xì)胞抑制不依賴貼壁的生長(zhǎng)和原位腫瘤生長(zhǎng)，而ZKSCAN3過表達(dá)則發(fā)揮相反的作用[30]。研究人員又采用無偏倚的篩選方法來鑒定ZKSCAN3的DNA結(jié)合位點(diǎn)和下游靶標(biāo)，確定了影響增殖生長(zhǎng)、細(xì)胞遷移、血管生成和蛋白水解的候選靶基因，并證實(shí)ZKSCAN3可轉(zhuǎn)錄激活整合素β4和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子，且二者均參與結(jié)直腸腫瘤的發(fā)生[31]。因此ZKSCAN3在結(jié)腸癌的治療中具有廣闊的研究前景。

2.6 鋅指蛋白692

鋅指蛋白692(ZNF692)是鋅指轉(zhuǎn)錄因子的家族成員之一，位于染色體1q44區(qū)域，可與磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(PEPCK)啟動(dòng)子元件結(jié)合[32]。最近的研究表明，ZNF 692參與多種惡性腫瘤的相關(guān)事件，很可能是潛在的癌基因[33-35]。通過對(duì)癌癥基因組圖譜網(wǎng)站(TCGA)數(shù)據(jù)庫的分析，發(fā)現(xiàn)ZNF692也是結(jié)腸癌的相關(guān)基因。數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)顯示，在mRNA水平上，結(jié)腸癌及癌旁組織中ZNF692存在明顯的差異性表達(dá)；同時(shí)數(shù)據(jù)庫也指出，ZNF692表達(dá)水平對(duì)結(jié)腸腺癌患者生存時(shí)間的影響有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這兩組數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)意味著ZNF692與結(jié)腸腺癌的增殖、轉(zhuǎn)移侵襲以及結(jié)腸腺癌患者的預(yù)后存在密切關(guān)系。但在蛋白水平及臨床水平上，二者相關(guān)性的研究無明確報(bào)道，仍需積極的探索與論證。

3小結(jié)與展望

鋅指蛋白作為轉(zhuǎn)錄因子中的一個(gè)大家族，廣泛參與了人類體內(nèi)的各種生物學(xué)進(jìn)程，尤其是在基因表達(dá)調(diào)控方面具有重要作用，使鋅指蛋白在結(jié)腸惡性腫瘤的診斷、治療等領(lǐng)域彰顯出巨大的潛力。近年來，隨著越來越多的鋅指蛋白被發(fā)現(xiàn)，以及對(duì)鋅指蛋白功能研究的更加深入，鋅指蛋白在結(jié)腸癌中調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄、控制基因表達(dá)的特性已經(jīng)得到了廣泛的證實(shí)與認(rèn)可；用鋅指蛋白作為工具，調(diào)控哺乳動(dòng)物特定基因表達(dá)的相關(guān)體外實(shí)驗(yàn)也取得了很大的進(jìn)展。但是就目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看，在結(jié)腸癌中還有許多鋅指蛋白和其作用機(jī)制尚未完全明了，鋅指蛋白能否作為結(jié)腸癌治療新靶點(diǎn)的問題也尚未明確，這些都有待于進(jìn)一步的研究與探索。