SET基因在腫瘤發(fā)生發(fā)展中作用機(jī)制的研究進(jìn)展

張婷婷，許波群

(南京醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院婦產(chǎn)科，南京 210000)

SET(patient SE translocation)基因是一種參與多種細(xì)胞過程的癌基因，以SET-can融合基因的形式最早發(fā)現(xiàn)于1例急性未分化型白血病患者，也在對(duì)該患者的研究中首次提出SET基因與癌癥相關(guān)性的假說[1]。在對(duì)SET-can融合基因的研究中揭示了SET與癌癥之間的關(guān)系，其中有研究表明SET在腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用[2]。近年來，對(duì)SET在生理及病理功能方面的研究取得了很大進(jìn)展，其表達(dá)失調(diào)尤其是過度表達(dá)在各種疾病的發(fā)展過程中起關(guān)鍵作用，包括阿爾茨海默病、女性生殖內(nèi)分泌疾病(如多囊卵巢綜合征)及各系統(tǒng)惡性腫瘤等。SET是具有高度保守性的多任務(wù)蛋白，涉及基因表達(dá)調(diào)控、染色質(zhì)修飾、翻譯后修飾等多種生物過程，可作為多通路、多水平的調(diào)節(jié)靶因子[3]。越來越多的證據(jù)表明，SET基因在細(xì)胞中表達(dá)異常及胞質(zhì)聚集現(xiàn)象與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[4-7]?，F(xiàn)就SET基因在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中的作用機(jī)制進(jìn)行概述。

1 SET基因分子結(jié)構(gòu)及生物學(xué)特性

SET基因位于人類第9號(hào)染色體的長(zhǎng)臂上(9q34)[1]，在進(jìn)化過程中高度保守，其轉(zhuǎn)錄剪切形成兩種不同的蛋白亞型，即模板激活因子(template activating factor,TAF)-Ⅰα及TAF-Ⅰβ，分別編碼290和277個(gè)氨基酸，兩者只在N端存在差異，其后C端的氨基酸序列完全相同。與TAF-Ⅰα相比，TAF-Ⅰβ表達(dá)更廣泛，如在急性未分化白血病T細(xì)胞中只表達(dá)TAF-Ⅰβ；在不同組織細(xì)胞中TAF-Ⅰβ表達(dá)量相對(duì)恒定；在小鼠卵巢、睪丸和爪蟾卵中，TAF-Ⅰβ為主要存在形式；TAF-Ⅰβ促進(jìn)DNA復(fù)制、染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄及解聚的活性均明顯高于TAF-Ⅰα；因此，推測(cè)TAF-Ⅰβ是SET蛋白發(fā)揮生物學(xué)活性的主要形式[8]。

SET蛋白最初在細(xì)胞核中被發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)定是一種重要的核蛋白，而有研究表明SET在細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)也有表達(dá)，其是核小體組裝蛋白的同源結(jié)構(gòu)蛋白，參與核小體組裝[9-11]。SET蛋白由N端結(jié)構(gòu)域、核小體裝配結(jié)構(gòu)域和C端酸性尾3個(gè)結(jié)構(gòu)域組成，在N端結(jié)構(gòu)域(氨基酸1～24)存在磷酸位點(diǎn)Ser9和Ser24。SET蛋白作為核轉(zhuǎn)錄因子，在非磷酸化狀態(tài)下以二聚體形式聚集在核內(nèi)，Ser9位點(diǎn)磷酸化使SET二聚體解聚，導(dǎo)致胞核中SET蛋白轉(zhuǎn)移至胞質(zhì)中發(fā)揮相應(yīng)作用；腫瘤發(fā)生、氧化應(yīng)激等病理改變都有誘發(fā)SET蛋白至胞質(zhì)中聚集的現(xiàn)象[12]。SET蛋白的C端酸性結(jié)構(gòu)域由53個(gè)氨基酸組成，是其重要的功能域，具有染色體去凝集活性，參與染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄，對(duì)組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域活性具有抑制作用，參與組蛋白的乙?；突蜣D(zhuǎn)錄[13-14]。SET蛋白亦稱為蛋白磷酸酶2A抑制劑2，SET蛋白N端及C端片段與蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase type 2A，PP2A)亞基結(jié)合，抑制PP2A活性，影響PP2A信號(hào)通路，促進(jìn)雄激素合成、腫瘤細(xì)胞增殖分化、阿爾茨海默病中異常Tau蛋白磷酸化等生物學(xué)過程[15]。

2 SET在惡性腫瘤中的表達(dá)

SET蛋白在多系統(tǒng)惡性腫瘤中表達(dá)上調(diào)。早期研究發(fā)現(xiàn)，SET在造血干細(xì)胞中表達(dá)異常，其高表達(dá)常導(dǎo)致血液系統(tǒng)惡性腫瘤如慢性粒細(xì)胞白血病[4]，其后在非霍奇金淋巴瘤、急性髓性白血病中也觀察到SET mRNA及蛋白水平表達(dá)增高現(xiàn)象[5-6]。約50%的乳腺癌細(xì)胞系中SET表達(dá)增高；在原發(fā)性乳腺癌患者中，患側(cè)乳腺組織SET基因mRNA和蛋白表達(dá)水平顯著增高，提示SET的致瘤潛能[7]。在肝癌、胰腺癌和轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌中SET表達(dá)增高[16-18]。此外，SET也被報(bào)道在其他腫瘤中表達(dá)上調(diào)，如頭頸部鱗狀細(xì)胞癌、絨毛膜癌、腎母細(xì)胞瘤、惡性腦瘤、肺泡軟組織肉瘤、胃癌、睪丸癌、乳腺癌、肺癌和前列腺癌[19-21]。上述研究表明，SET表達(dá)增高與惡性腫瘤相關(guān)。

3 SET基因參與調(diào)控腫瘤發(fā)生、發(fā)展的作用機(jī)制

SET通過調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄、DNA修復(fù)、細(xì)胞周期及細(xì)胞遷移等參與多種細(xì)胞生物過程。SET表達(dá)及細(xì)胞定位異常將導(dǎo)致細(xì)胞生理機(jī)制失常，誘發(fā)腫瘤細(xì)胞的發(fā)生、發(fā)展，甚至是腫瘤細(xì)胞耐藥的發(fā)生。

3.1 SET調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄 SET可以通過影響組蛋白乙?；揎棥NA甲基化、染色質(zhì)重塑等調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄及表達(dá)，當(dāng)生理機(jī)制失常，基因轉(zhuǎn)錄異?？梢鹉[瘤的發(fā)生?；蜣D(zhuǎn)錄與核小體密切相關(guān)，核小體通過調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合位點(diǎn)等因素參與基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控過程。核小體是染色質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位，由組蛋白和包裹在組蛋白八聚體周圍的147 bp DNA組成[22]。核心組蛋白重構(gòu)或DNA鏈位置改變均可增加啟動(dòng)子序列與轉(zhuǎn)錄因子的接觸性，進(jìn)而影響基因轉(zhuǎn)錄活性和細(xì)胞周期進(jìn)程。SET是核小體組裝蛋白1家族成員，輔助組蛋白從細(xì)胞質(zhì)穿梭到細(xì)胞核，用于隨后的核小體組裝[3,23]。Seo等[24]發(fā)現(xiàn)SET、TAF-Ⅰα和組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶抑制劑(inhibitor of histone acetyltransferases,INHAT)構(gòu)成的蛋白質(zhì)復(fù)合物，通過結(jié)合和替換組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶抑制p300/環(huán)腺苷酸反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CAMP-response element binding protein，CREB)及其相關(guān)因子PCAF(p300/CREB-associated factor)介導(dǎo)的組蛋白從而促使組蛋白乙?；?。Cervoni等[25]研究表明，INHAT蛋白復(fù)合物通過抑制核小體DNA與去甲基化酶之間的結(jié)合進(jìn)而影響DNA的甲基化狀態(tài)，導(dǎo)致DNA過度甲基化。此外，有研究表明SET與染色質(zhì)動(dòng)力學(xué)相關(guān)，SET可直接與核心組蛋白作用，通過屏蔽核心組蛋白的正電荷影響染色質(zhì)動(dòng)力學(xué)[24-26]。SET通過影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，調(diào)控DNA轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)而影響細(xì)胞周期[26-28]。

此外，SET直接與重要的轉(zhuǎn)錄因子如腫瘤抑癌p53基因、FoxO1基因等作用調(diào)控轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能[29-30]。p53腫瘤抑制因子是多個(gè)復(fù)雜信號(hào)通路的核心[31-32]。Wang等[30]研究發(fā)現(xiàn)，SET的C端酸性結(jié)構(gòu)域直接與p53的“未乙酰化的”C端結(jié)構(gòu)域結(jié)合并強(qiáng)烈抑制p53的轉(zhuǎn)錄活性。Kim等[33]報(bào)道，SET可與p53 C端乙?；嚢彼釟埢Y(jié)合，抑制p300/CBP和PCAF介導(dǎo)的p53乙?；瑥亩T導(dǎo)p53的靶基因轉(zhuǎn)錄抑制。有研究表明失去SET與p53結(jié)合作用，阻止p53介導(dǎo)的細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞應(yīng)激時(shí)的凋亡可導(dǎo)致小鼠成瘤模型中的腫瘤包塊消退，因此SET可以通過抑制p53基因轉(zhuǎn)錄促進(jìn)腫瘤發(fā)生、發(fā)展[34-35]。Papadakis等[36]通過研究希臘白種人發(fā)現(xiàn)，晚期肺癌患者中SET表達(dá)上調(diào)，通過抑制p53轉(zhuǎn)錄從而抑制其下游抑癌因子TP53表達(dá)，最終抑制肺癌細(xì)胞凋亡及細(xì)胞損傷修復(fù)等過程。FoxO1被p300/CBP和PCAF介導(dǎo)乙?；饔茫珻hae等[31]研究發(fā)現(xiàn)SET能夠在INHAT結(jié)構(gòu)域與FoxO1結(jié)合并抑制其乙?；?，從而上調(diào)其轉(zhuǎn)錄活性，促進(jìn)下游因子p21基因的轉(zhuǎn)錄，正向調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激下FoxO1介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。

SET也是激素受體的重要調(diào)控因子，SET通過其INHAT結(jié)構(gòu)域與糖皮質(zhì)激素受體、甲狀腺激素受體、雌激素受體相互作用[35-36]。雌激素受體陽(yáng)性乳腺癌患者癌細(xì)胞生長(zhǎng)依賴于高雌激素表達(dá)，表明SET在雌激素受體陽(yáng)性乳腺癌細(xì)胞中呈高表達(dá)，但具體基因轉(zhuǎn)錄機(jī)制尚不清楚，需要進(jìn)一步研究。

3.2 SET調(diào)控DNA修復(fù) DNA損傷可以通過多種方式修復(fù)，如果修復(fù)功能有缺陷，DNA損傷就可能造成兩種結(jié)果：細(xì)胞死亡和發(fā)生基因突變，進(jìn)而惡性轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞。SET在DNA修復(fù)方面具有重要作用，是人錯(cuò)配基因修復(fù)和人同源基因修復(fù)過程中不可缺少的重要部分。人腎上皮細(xì)胞HEK293T中，SET通過提高編碼細(xì)胞抗氧化防御蛋白的表達(dá)，如PRDX(peroxiredoxin)2基因、PRDX6基因、SOD2(superoxide dismutase 2)基因，保護(hù)細(xì)胞免受輕度氧化應(yīng)激[9]。Kalousi等[29]研究表明，SET蛋白通過抑制同源重組和DNA損傷反應(yīng)調(diào)控DNA修復(fù)[30]。SET蛋白在神經(jīng)元亞細(xì)胞中表達(dá)，可調(diào)節(jié)DNA損傷和修復(fù)，SET蛋白在胞質(zhì)中聚集表示DNA損傷更加敏感，易導(dǎo)致細(xì)胞死亡[9]。Kim等[37]發(fā)現(xiàn)DNA雙鏈斷裂末端的Ku70/80區(qū)域是非同源末端連接修復(fù)通路的初始步驟，Ku70/80的C端含有3個(gè)賴氨酸乙?；稽c(diǎn)，可以與SET蛋白的INHAT結(jié)構(gòu)域相結(jié)合。一旦細(xì)胞發(fā)生DNA損傷，Ku70/80就從SET中分離出來，啟動(dòng)DNA修復(fù)或Bax基因介導(dǎo)的凋亡。然而，SET表達(dá)增高打破了SET和Ku70/80結(jié)合模式平衡，抑制DNA修復(fù)和乙?；閷?dǎo)的細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)受損DNA的積累，最終導(dǎo)致突變和癌變[37]。據(jù)報(bào)道，SET在癌癥患者細(xì)胞中有累積現(xiàn)象[38]。也有研究表明在多種腫瘤中SET發(fā)生突變，失去調(diào)節(jié)DNA損傷及修復(fù)能力，進(jìn)而易導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，如腎透明細(xì)胞癌、小兒晚期神經(jīng)膠質(zhì)瘤、急性T淋巴細(xì)胞白血病等[39]。

3.3 SET基因調(diào)控細(xì)胞周期 細(xì)胞分裂的過程由周期蛋白依懶性激酶(cyclin-dependent kinases,CDKs)和細(xì)胞周期蛋白復(fù)合物精確調(diào)控，CDKs及其復(fù)合物是保證細(xì)胞周期有序進(jìn)行的關(guān)鍵因素。Carlson等[21]首先注意到SET表達(dá)與細(xì)胞增殖狀態(tài)密切相關(guān)，在靜止或接觸抑制的細(xì)胞中SET表達(dá)較低，在快速分裂的細(xì)胞中表達(dá)顯著升高。研究發(fā)現(xiàn)SET與多種基因相互作用調(diào)控細(xì)胞周期[22]。p21蛋白是CDKs的強(qiáng)效抑制因子，而SET可與p21相互協(xié)同作用，特異性調(diào)節(jié)細(xì)胞周期CDKs復(fù)合物，導(dǎo)致細(xì)胞分裂G1～S期的過渡[40]。細(xì)胞周期蛋白B-CDK1復(fù)合物對(duì)核底物的G2相向M相轉(zhuǎn)變和磷酸化至關(guān)重要，而核底物磷酸化是有絲分裂開始的必要條件。SET可在細(xì)胞分裂S期和G2期阻斷B-CDK1復(fù)合物，從而避免這些細(xì)胞周期復(fù)合物過早活化。腫瘤抑制因子p53作為轉(zhuǎn)錄因子，通過激活相關(guān)蛋白表達(dá)抑制CKDs復(fù)合物進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯。如上所述，SET可以抑制p53及FoxO1乙?；饔脧亩璧K應(yīng)激狀態(tài)下p53及FoxO1引起的細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞凋亡。Wang等[30]在SET基因影響急性早幼粒白血病NB4-R1細(xì)胞生物學(xué)特性研究中發(fā)現(xiàn)，沉默SET基因?qū)е翹B4-R1細(xì)胞G0/G1期明顯增加，S期細(xì)胞比例明顯減少，SET在NB4-R1細(xì)胞增殖中發(fā)揮重要作用[41]。

3.4 SET基因參與調(diào)控磷酸化作用和腫瘤的發(fā)生發(fā)展 PP2A是經(jīng)典的腫瘤抑制因子，是真核細(xì)胞中的絲氨酸/蘇氨酸磷酸酶，廣泛參與各種細(xì)胞過程，包括蛋白質(zhì)合成、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)、細(xì)胞凋亡、代謝和應(yīng)激反應(yīng)[42]。SET蛋白通過其結(jié)構(gòu)域(aa25-119)直接與PP2A相互作用，抑制PP2A磷酸酶活性。通過干擾PP2A相關(guān)腫瘤抑制信號(hào)如蛋白激酶B(protein kinase B,PKB/Akt)、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶、c-Jun氨基端激酶、C-myc癌基因等促進(jìn)腫瘤發(fā)生及發(fā)展[43]。研究報(bào)道SET通過抑制PP2A介導(dǎo)的c-Myc活性，下調(diào)N-myc下游調(diào)控因子1，促進(jìn)肺癌細(xì)胞上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化[44]。Liu等[45]發(fā)現(xiàn)SET可以通過PP2A/Akt信號(hào)通路促進(jìn)胃癌細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化。

3.5 SET基因參與腫瘤細(xì)胞遷移信號(hào)通路 SET與腫瘤轉(zhuǎn)移抑制因子NM23核苷二磷酸激酶和正Ras相關(guān)C3肉毒素底物1(Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1,Rac1)的相互作用提示，SET在惡性腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移中起促進(jìn)作用[46-52]。NM23是一種轉(zhuǎn)移抑制因子，可降低癌細(xì)胞的遷移能力[46]。NM23的3′～5′核酸外切酶活性是其轉(zhuǎn)移抑制功能的核心[46,53]，SET通過與其形成SET/NM23復(fù)合物阻止NM23從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核，從而抑制其3′～5′核酸外切酶活性并促進(jìn)細(xì)胞轉(zhuǎn)移[48]。SET還通過激活Rho GTP酶、Rac1和其他轉(zhuǎn)移促進(jìn)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，包括Akt、p21激活激酶1和p38促分裂原活化的蛋白激酶，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移[46,54]。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)均證實(shí)Rac1與SET蛋白相關(guān)，在腫瘤細(xì)胞中Rac1被激活后，核蛋白SET磷酸化轉(zhuǎn)移至質(zhì)膜，激活下游激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[53]。

4 SET基因與靶向治療

SET基因?qū)δ[瘤的發(fā)生、發(fā)展起重要作用，在不同的腫瘤中SET均高表達(dá)，目前許多研究致力于將SET作為抗癌靶向標(biāo)志物。FTY720磷酸酯是一種鞘氨醇類似物，作為免疫抑制劑用于多發(fā)性硬化癥患者[19]。FTY720可以通過干擾SET-PP2A相互作用，抑制SET表達(dá)且重新激活PP2A，從而產(chǎn)生顯著的抗癌活性。FTY720的抗癌作用已在部分腫瘤中得到證實(shí)，研究表明其通過SET路徑激活PP2A通路，對(duì)胃腸道腫瘤的生長(zhǎng)起抑制作用，F(xiàn)TY720可在抑制肺癌細(xì)胞生長(zhǎng)的同時(shí)提高肺癌細(xì)胞對(duì)順鉑的敏感性[19,55]。COG112是一種特異的細(xì)胞穿透肽，可以阻止Rac1-SET復(fù)合物的形成，進(jìn)而抑制細(xì)胞遷移和侵襲[55]。OP449是COG112二聚化后的衍生藥物，其生物活性更強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn)OP449對(duì)胰腺癌患者腫瘤生長(zhǎng)發(fā)揮抑制作用[15]。進(jìn)一步研究證實(shí)，OP449協(xié)同酪氨酸激酶抑制劑對(duì)SET的拮抗作用顯著增強(qiáng)，聯(lián)合治療可降低惡性腫瘤的耐藥性[56]。

5 小 結(jié)

SET作為多任務(wù)蛋白，廣泛存在于組織器官，可通過不同的作用機(jī)制介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞啟動(dòng)并且促進(jìn)其發(fā)展，與腫瘤發(fā)生、轉(zhuǎn)移、預(yù)后密不可分。SET蛋白通過參與基因轉(zhuǎn)錄、DNA修復(fù)及多種細(xì)胞過程(包括細(xì)胞遷移、細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡)調(diào)控腫瘤的進(jìn)展。SET在促進(jìn)腫瘤發(fā)生、轉(zhuǎn)移和治療性耐藥發(fā)展方面發(fā)揮重要作用，因此，SET是預(yù)測(cè)藥物敏感性的潛在生物標(biāo)志物。目前已有SET抑制劑處于研究和評(píng)估階段，這些研究成果對(duì)腫瘤的診治有指導(dǎo)性作用，也為SET基因的進(jìn)一步研究提供了方向。