PRDM14基因與大腸癌關(guān)系之探索

吳淋玲

桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院消化內(nèi)科 廣西 桂林 541001

1.前言

大腸癌是最常見的消化道惡性腫瘤之一，每年大腸癌的發(fā)病率和死亡率均居全部惡性腫瘤的前三位，同時是全球第四大死因[1]。在過去幾十年里，許多國家的大腸癌發(fā)病率都有所上升，預(yù)計在未來幾十年會繼續(xù)增加。近年來，隨著生活水平的不斷提高，大腸癌在中國的發(fā)病率和死亡率居高不下，且近年來均保持上升趨勢，并逐漸趨于年輕化，嚴重威脅人類健康。大腸癌早期癥狀不明顯，當(dāng)腫瘤生長到一定程度的時候才會出現(xiàn)一些較為明顯的癥狀，一般腫瘤發(fā)展到中晚期的時候癥狀才會明顯表現(xiàn)出來，常有不同程度的延誤診斷。大約有20%的大腸癌患者確診時已處于晚期并且發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移。所以尋找一種新的檢測方法，能在早期發(fā)現(xiàn)大腸癌，對于治療和預(yù)后都有很大幫助。

2.PRDM14基因概況

鋅指結(jié)構(gòu)是由多個半胱氨酸和（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在非洲爪蟾卵母細胞轉(zhuǎn)錄因子中發(fā)現(xiàn)，隨著研究的持續(xù)深入，人們在動物、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[2]。鋅指蛋白由于其特殊的指狀結(jié)構(gòu)，在識別與結(jié)合DNA、RNA等序列以及相關(guān)鋅指蛋白上作用顯著，從而可廣泛參與各種重要的生物學(xué)活動,如干預(yù)轉(zhuǎn)錄過程中基因的表達水平、增殖分化、代謝調(diào)節(jié)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中其作用不可忽視。隨著研究的深入，人們也逐漸意識到鋅指蛋白在腫瘤預(yù)防、診斷、治療中的重要意義。

正性調(diào)節(jié)區(qū)鋅指蛋白（PRDM）是一類含PR結(jié)構(gòu)域和不同數(shù)量鋅指結(jié)構(gòu)（zinc fingers）或鋅關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子家族，目前，在人類基因組中共發(fā)現(xiàn)17個家族成員，其PR結(jié)構(gòu)域類似于SET（甲基轉(zhuǎn)移酶）結(jié)構(gòu)域，具有高度保守性，部分PRDM家族成員的PR域具有HMT（同型半胱氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶）活性。鋅指結(jié)構(gòu)主要介導(dǎo)PRDM與DNA序列的特異性結(jié)合和組蛋白修飾酶的募集等過程，實現(xiàn)基因調(diào)控。PRDM14基因隸屬于正性調(diào)節(jié)區(qū)鋅指蛋白家族，位于染色體8q13上，由1個不具備HMT活性PR域及6個高度保守的鋅指重復(fù)序列組成[3]。PRDM14在人類和小鼠等物種之間都具備高度保守性，約30%的結(jié)合位點位于轉(zhuǎn)錄起始位點（TSS）10kb內(nèi)。PRDM14本身不具備HMT活性，但它可招募并與起始復(fù)合體2（polycomb repressive complex 2，PRC2）形成復(fù)合物，募集與組蛋白H3第27位賴氨酸三甲基化（H3K27me3）活性有關(guān)的目標基因，抑制其表達。另外PRDM14通過與其他序列特異性轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子如雌激素相關(guān)受體β（ESRRβ）的協(xié)同作用，激活某些靶標的表達[4]。PRDM14與精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶4（PRMT4）相互作用，并賦予其靶基因H3精氨酸26二甲基化（H3R26me2）的活性，并有助于最終的去甲基化[5]。PRDM14通過其啟動子的去甲基化活化這些基因的表達。同時PRDM14還可通過多種不同的機制抑制或激活目的基因，如通過抑制成纖維細胞生長因子（FGF）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和介導(dǎo)DNA甲基化，調(diào)控干細胞的相關(guān)分化，維持祖細胞的多能特性，保證原始生殖細胞的正常發(fā)育。

3.PRDM14基因與腫瘤的研究進展

目前研究表明，PRDM14基因作為正性調(diào)節(jié)區(qū)鋅指蛋白PRDM家族的一員，在人類多種腫瘤中都有不同程度的表達，與腫瘤的相關(guān)生物學(xué)特性如增殖、轉(zhuǎn)移、耐藥等密切相關(guān)，并影響患者生存預(yù)后。目前PRDM14基因在肺癌、乳腺癌、膀胱癌、生殖細胞腫瘤、宮頸癌、胰腺癌、胃癌、食管癌、白血病等腫瘤方面的研究已取得階段性進展。比如早在2010年就有相關(guān)報道：根據(jù)免疫組化提示，在肺鱗癌和肺腺癌中PRDM14高表達;在癌旁組織中弱表達。且表達情況與其分化程度和組織類型相關(guān)，即分化程度越高，PRDM14的表達水平越高。同時多個實驗還證實PRDM14不僅與肺癌的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)，而且其在腫瘤預(yù)后判斷中所體現(xiàn)出來的獨特價值使其極可能成為潛在的新藥作用及治療的靶點，為肺癌患者的治療帶來新的希望[6]。還有研究表明，PRDM14基因在約三分之二的乳腺癌中過表達，發(fā)現(xiàn)PRDM14的第二內(nèi)含子DNA甲基化水平升高;通過siRNA敲除PRDM14基因，可誘導(dǎo)乳腺癌細胞的凋亡，同時也檢測出增加其對化療藥物的敏感性。表明PRDM14的上調(diào)表達可在乳腺癌細胞的增殖中起重要作用。PRDM14可以作為臨床乳腺癌患者治療的參考指標，其對腫瘤細胞生長及凋亡的調(diào)控作用也提示可針對PRDM14開展研究治療乳腺癌的特異性藥物[7]。還有研究通過免疫組化實驗表明，PRDM14在膀胱癌（BTCC）癌旁組織的正常黏膜中未見表達，在膀胱移行細胞癌中部分陽性表達，且表達的陽性率隨著病理分級和臨床分期的增高而改變。即低分化、浸潤性BTCC的PRDM14表達率要高于高分化、淺表性的BTCC。因此推測PRDM14的高表達情況可以成為BTCC患者預(yù)后差的潛在標志。同時也提示我們可以將PRDM14作為靶基因，進行分子生物治療，即將靶基因敲除或降低其表達可能逆轉(zhuǎn)膀胱移行細胞癌的發(fā)展，為膀胱癌的診治提供了新的方向。在睪丸生殖細胞腫瘤(TGCT)組織中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了PRDM14的過表達，PRDM14的過表達與TGCT的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，這反過來可以為篩選和靶向預(yù)防TGCT策略的應(yīng)用提供合理的基礎(chǔ)[8]。PRDM14基因啟動子的甲基化在人乳頭瘤病毒(HPV)誘導(dǎo)的子宮頸癌和癌前病變中高頻率發(fā)生。甲基化介導(dǎo)的PRDM14的沉默有助于HPV陽性口腔和宮頸癌細胞系中的細胞凋亡逃避。鑒于表觀遺傳學(xué)改變是可逆的，PRDM14可以作為HPV誘導(dǎo)的癌癥中的新的治療靶標[9]。同時還有陳柯帆[10]的動物實驗中發(fā)現(xiàn) PRDM14在胰腺癌組織呈高表達。劉曉勇[11]的研究提示，PRDM14在胃癌組織中高表達。李慎柯[12]的研究表明食管鱗癌組織PRDM14mRNA轉(zhuǎn)錄水平和蛋白表達量高于正常食管黏膜組織，PRDM14可能在食管鱗癌的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要的作用，抑制其表達，有望成為食管鱗癌分子靶向治療的新的策略。還有研究表明，PRDM14過表達的干細胞標志物是白血病前期和白血病細胞發(fā)生的致癌激活劑。因此，PRDM14可能以與其在多能性的表觀遺傳調(diào)節(jié)中的作用一致的方式來啟動白血病[13]。但PRDM14基因在大腸癌組織中的表達和功能尚不明確?？蓢L試通過檢測大腸癌組織中PRDM14基因的表達水平，探討PRDM14基因在大腸癌發(fā)生發(fā)展的分子調(diào)控過程中發(fā)揮的作用，爭取為大腸癌診斷探索一種新的生物學(xué)標記物和發(fā)現(xiàn)新靶向治療靶點，以利于大腸癌的早期診斷，改善預(yù)后。