ING4在腫瘤中的研究

李珍，董杏，宿曉曉，來夢杰，曾憲旭,2(通信作者*)

(1.鄭州大學第三臨床學院，河南 鄭州 450052；2.鄭州大學第三附屬醫(yī)院病理科，河南 鄭州 450052)

0 引言

生長抑制因子蛋白家族 (inhibitor of growth family，ING)是一組重要的腫瘤抑制因子，總共包括ING1，ING2，ING3，ING4和ING5五位成員。這五種基因共編碼包括INGl基因的3種產(chǎn)物 (INGla、INGlb、INGlc) 以及ING基因家族其它4個成員的編碼蛋白的7種蛋白。其中，ING4基因在2004年Nature雜志上正式確認為一種腫瘤抑制因子。ING4作為一種新的候選抑癌基因，近年來它的抑癌功能及其機制受到越來越多的關注，在這篇綜述中，我們總結了ING基因已知的生物學功能及其與惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展的相關性。

1 ING4基因的生物學作用

生長抑制因子蛋白家族(ING)是一組重要的腫瘤抑制因子，包括ING1，ING2，ING3，ING4和ING5成員。其中，ING4基因最初于2003年從人的腦垂體中被分離出[1]，在2004年被確認為一種腫瘤抑制因子，在人類所有被檢測到的正常組織中均有ING4基因表達[2]。該基因跨度為13 kb，定位于人類染色體12p13.31，至少包含8個外顯子。ING4蛋白與ING家族其他成員在N端和C端上具有高度的同源性[3]，它的C端有一個植物同源結構域，此結構域是磷脂酰肌醇磷酸的核受體功能結構域，通過與磷脂酰肌醇磷酸信號分子相結合，能夠調節(jié)細胞生長與增殖[4]。N端是一個核定位信號序列，其與ING4蛋白的核定位及與p53在細胞核的復合定位中起著重要的作用[5]。ING4蛋白在許多不同的細胞過程中發(fā)揮著重要的作用，如細胞增殖、凋亡、擴散、侵襲、轉移、血管生成、DNA損傷修復及缺氧適應等。大量研究表明，ING4基因與多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展有密切關系，包括宮頸癌、卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、乳腺癌、神經(jīng)膠質瘤、黑色素瘤和胃癌等。

在正常組織中，細胞的增殖受到多種內(nèi)在和外在信號傳導途徑的嚴格調控。當細胞因各種理化因素的影響產(chǎn)生遺傳改變而喪失這種調節(jié)機制時，它們就會變成癌癥。抑癌基因在抵抗腫瘤發(fā)生和預防腫瘤進展中非常重要，它們通常在癌細胞中失活，被認為是腫瘤發(fā)生和發(fā)展的主要機制之一。

2 ING4基因的相關抑癌機制

2.1 ING4可增強p53基因的活性

ING4可增強p53基因的活性，其機制包括促進p53基因的甲基化，抑制Mdm2介導的p53基因降解以及提高p53下游基因在轉錄及轉錄后水平的表達[5]；研究表明ING4基因可與p53結合并提高其在Lys382位點的甲基化及轉錄活性[6]等誘導細胞凋亡。此外，ING4基因還可以通過控制p53乙?；癄顟B(tài)使p53的轉錄活性增強，從而抑制腫瘤發(fā)生[7]。

2.2 ING4可恢復細胞間接觸抑制

相關研究發(fā)現(xiàn)ING4基因可抑制由原癌基因myc過度表達引起的細胞間接觸抑制功能失活[8]。原癌基因myc是正常細胞生長所必需的一種轉錄因子，但myc基因的過表達可誘導細胞間接觸抑制的丟失，從而促進腫瘤的發(fā)生。因此，ING4基因可恢復細胞間接觸抑制。

2.3 ING4可抑制腫瘤侵襲轉移

研究表明ING4基因能夠與核轉錄因子NF-кB 結合，抑制NF-κB調節(jié)基因如IL-8、MMP-9、COX-2等的轉錄[9]。ING4與NF-κB蛋白同時結合到上述基因的啟動子區(qū)域，可出現(xiàn)p65亞基磷酸化、HAT中p300亞基和乙?；M蛋白的下降，進而上調此啟動子區(qū)域組蛋白去乙?；D移酶的活性來抑制上述基因的轉錄[10]，從而抑制腫瘤新生血管的生成及腫瘤侵襲轉移的發(fā)生。

2.4 ING4可抑制缺氧誘導因子(HIF)的活性

多數(shù)細胞對氧氣適應性變化的反應是通過HIF介導的，通過抑制HIF的活性可抑制腫瘤細胞的生長[12]。Ozer等研究證實ING4能與HIF脯氨酰羥化酶的鐵依賴性氧化酶直接發(fā)生作用，從而抑制缺氧狀態(tài)下HIF靶基因的表達[11]。

2.5 ING4可抑制腫瘤細胞生長

Shiseki M及Zhang等[13]研究表明高表達的ING4基因可抑制細胞周期進展，包括抑制腫瘤細胞克隆、S期腫瘤細胞數(shù)量減少以及G0/S和G2/M期細胞數(shù)量的增加。

2.6 ING4可誘導細胞凋亡

ING4可以下調Survivin的表達，從而引起腫瘤細胞的凋亡[14]。Survivin抑制細胞凋亡的主要機制通過抑制腫瘤細胞中的不同caspases的活性或與外源性和內(nèi)源性的凋亡途徑的調節(jié)者相互作用以及或與細胞周期蛋白激活酶cdk34、p34和cdc2相互作用并敲除凋亡傳導信號從而發(fā)揮抑制細胞凋亡的作用[15]。

2.7 ING4可增強腫瘤細胞放化療敏感性

Klironomos G等[16]在肝癌細胞株中的研究發(fā)現(xiàn)ING4基因能提高Hep G2細胞對阿霉素、鬼臼乙叉甙的化療敏感性，并呈現(xiàn)劑量依賴方式。Xie等[17]研究證實ING4基因能夠提高肝癌細胞株SMMC-7721對化療藥物順鉑的敏感性。Zhang等[18]研究證實miR-214和miR-15在胰腺癌組織中異常高表達，過度表達的miR-214可靶向抑制ING4基因的表達從而降低胰腺癌細胞對化療藥物吉西他濱的敏感性。

3 ING4基因與惡性腫瘤

宮頸癌相關研究證實HPV16 E6可通過阻礙ING4與p53的結合而抑制細胞凋亡，引起細胞癌變。ING4基因有可能作為宮頸癌早期診斷及預測宮頸癌癌前病變風險及轉移的重要指標之一[19]。卵巢癌相關研究表明ING4 mRNA在癌組織中的表達缺失明顯高于正常組織對照組[20]；ING4基因蛋白水平在大多數(shù)卵巢癌組織中表現(xiàn)為表達下調和缺失，表明ING4基因表達的丟失促進了卵巢癌的發(fā)生發(fā)展。最近研究發(fā)現(xiàn)，ING4可能參與子宮內(nèi)膜癌的病變過程[21]。乳腺癌是導致全球女性死亡的主要原因，在過去的幾十年中，乳腺癌的發(fā)病率急劇增加。目前的治療方法并未改善乳腺癌患者5年生存率低的問題。乳腺癌發(fā)生、發(fā)展是多種異常基因共同作用的結果，但其發(fā)生機制至今尚不清楚。相關研究顯示，乳腺癌組織中ING4 mRNA相對表達量降低，且與臨床分期、淋巴結轉移有關，說明ING4表達缺失參與了乳腺癌進展、轉移過程[22]。Gong等[23]研究揭示ING4基因的細胞毒性作用參與神經(jīng)膠質瘤細胞的自噬作用，為膠質瘤聯(lián)合療法的研究提供了新的方向。Lu等[24]研究表明ING4基因作為黑色素瘤的生物標記可為黑色素瘤患者提供預后評估，蔡等[25]研究了ING4對人黑素瘤M14細胞增殖的影響，發(fā)現(xiàn)轉染的外源生長抑制因子4基因可在細胞內(nèi)表達并對M14細胞的增殖起抑制作用。Tang 等[26]研究了 CD82 基因在黑色素瘤中的作用機制，發(fā)現(xiàn)CD82基因抑制黑色素瘤細胞遷移的機制可能與ING4調節(jié)P65的表達相關，表明 ING4 基因在黑色素瘤的轉移和增殖相關。Xu等[27]研究發(fā)現(xiàn)腺病毒介導的ING4基因在MG-63人骨肉瘤細胞中能上調P21，P27和Bax的表達，下調Bcl-2的表達并激活Caspase-以及降低CD34表達和MVD。通過內(nèi)在的凋亡途徑引起的細胞凋亡和抑制腫瘤血管生成。Fang等[28]人通過對 136 例肝細胞癌組織(HCC)中 ING4 的表達統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn) ING4 蛋白與病理分期分級有顯著負相關，多因素分析顯示在預后中ING4 的表達屬于獨立因子，與其他因子無相關性。Xie等[29]構建了共表達ING4和IL-24雙腫瘤抑制基因(Ad-ING4-IL-24)的重組腺病毒，協(xié)同誘導生長抑制、細胞凋亡，上調P21，P27，F(xiàn)as等表達，減少促血管生成因子產(chǎn)生的VEGF和IL-8協(xié)同抑制腫瘤血管生成。

目前癌癥基因治療引起了越來越多的關注。近20多年國內(nèi)外很多學者通過對基因的研究，發(fā)現(xiàn)將惡性腫瘤缺失的相關基因導入癌細胞中后，通過調控癌細胞的增殖和凋亡，可以達到殺傷癌細胞，治療癌癥的目的。隨著對ING蛋白質了解的深入，發(fā)現(xiàn)ING蛋白的活性根據(jù)細胞和器官種類的不同而有所差異，從而影響上皮組織中的各種系統(tǒng)，例如免疫系統(tǒng)，精子發(fā)生和干細胞分化。INGs可以靶向用于癌癥治療，就像ING2和Vorinostat一樣，開發(fā)能夠干擾INGs調節(jié)的表觀遺傳途徑的新藥物似乎是未來研究的有希望的目標。

綜上所述，ING4基因是一種非常重要的腫瘤抑制因子，其抑癌機理包括抑制腫瘤細胞生長，抑制腫瘤血管生成，促進細胞凋亡，增加腫瘤細胞的放化療敏感性；因此以ING4為靶點的腫瘤基因治療可能是腫瘤治療的新型方法。對其結構和功能的進一步研究，將有助于闡明其在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中作用，并可成為新的抗腫瘤的治療靶點。