轉(zhuǎn)錄因子腺病毒E4啟動(dòng)子結(jié)合蛋白4在腫瘤中的研究進(jìn)展

張雪瑩, 王 亮, 李華男

(1. 揚(yáng)州大學(xué)醫(yī)學(xué)院, 江蘇 揚(yáng)州, 225009;2. 江蘇省非編碼RNA基礎(chǔ)與臨床轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 揚(yáng)州, 225009)

腺病毒E4啟動(dòng)子結(jié)合蛋白4(E4BP4)是具有堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子，在細(xì)胞生理及病理過程中具有重要作用。在多種腫瘤中, E4BP4的表達(dá)異常與腫瘤的發(fā)生發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移相關(guān)，因此深入研究E4BP4及其調(diào)控的靶基因的作用機(jī)制，有助于探求腫瘤潛在的生物標(biāo)志物，為臨床治療腫瘤提供新的靶點(diǎn)。

1 概 述

E4BP4是DNA結(jié)合蛋白堿性亮氨酸拉鏈蛋白家族(bZIP)轉(zhuǎn)錄因子超家族的成員之一，最早被發(fā)現(xiàn)具有識(shí)別腺病毒E4啟動(dòng)子并調(diào)控下游基因轉(zhuǎn)錄的功能，因其能夠激活人類T細(xì)胞白細(xì)胞介素(IL)-3啟動(dòng)子，又被稱為人白細(xì)胞介素3介導(dǎo)核因子(NFIL3)[1-2]。

2 結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能

E4BP4的462個(gè)氨基酸序列包含1個(gè)bZIP結(jié)構(gòu)域，此結(jié)構(gòu)域由C端亮氨酸拉鏈和N端堿性結(jié)構(gòu)域組成[3]。E4BP4的亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)使E4BP4形成二聚體與DNA結(jié)合，堿性結(jié)構(gòu)域可以與特異DNA序列相結(jié)合抑制轉(zhuǎn)錄。此外, C端缺失的E4BP4保留了DNA結(jié)合活性，但失去了抑制轉(zhuǎn)錄的能力，因此E4BP4在某些情況下可以作為轉(zhuǎn)錄激活因子[2]。相關(guān)研究[4-9]表明, E4BP4不僅參與調(diào)節(jié)生物晝夜節(jié)律、神經(jīng)細(xì)胞的存活與凋亡、免疫細(xì)胞的激活和發(fā)育、成骨細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、胚胎著床等生理活動(dòng)，還在病理狀況下參與炎癥性腸病、感染性疾病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等自身免疫疾病的調(diào)控。研究[10-11]表明, E4BP4在各種癌癥中過表達(dá)，參與癌癥進(jìn)展，支持腫瘤細(xì)胞生存并且促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移和轉(zhuǎn)移。KENIRY M等[10]發(fā)現(xiàn), E4BP4與HDAC2協(xié)同作用阻礙FOXO轉(zhuǎn)錄因子與TRAIL結(jié)合來影響癌細(xì)胞凋亡。KURIBARA R等[12]發(fā)現(xiàn)，在哺乳動(dòng)物前B淋巴細(xì)胞中致癌的Ras蛋白通過Raf絲裂原活化蛋白激酶通路和磷脂酰肌醇3激酶通路，誘導(dǎo)E4BP4的表達(dá)。ZHU C等[13]發(fā)現(xiàn), IL-27/E4BP4信號(hào)軸通過誘導(dǎo)Tim-3、IL-10和功能失調(diào)的T細(xì)胞表型來抑制效應(yīng)T細(xì)胞，從而促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)，提示E4BP4高表達(dá)有利于腫瘤的發(fā)生發(fā)展。研究[10, 14-15]表明, E4BP4的高表達(dá)與腫瘤的不良預(yù)后有關(guān)。因此, E4BP4可能成為指導(dǎo)臨床上腫瘤治療和診斷的標(biāo)志物。

3 E4BP4與腫瘤相關(guān)性研究

3.1 乳腺癌

乳腺癌(BC)是女性發(fā)病率最高的惡性腫瘤，嚴(yán)重影響女性的健康和生存[16]。SOSTDC1與多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，其被認(rèn)為是一種腫瘤抑制因子[17-18]。RAWAT A等[19]在4個(gè)乳腺癌細(xì)胞系(MCF7、T47D、MDAMB231和BT549)中，通過逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)E4BP4在所有被檢測(cè)的細(xì)胞系中都高表達(dá)，且與SOSTDC1呈負(fù)相關(guān)。通過ConSite軟件分析發(fā)現(xiàn), SOSTDC1啟動(dòng)子中可能存在E4BP4結(jié)合位點(diǎn)。在乳腺癌細(xì)胞中，過表達(dá)E4BP4抑制SOSTDC1表達(dá)，增強(qiáng)乳腺癌細(xì)胞的增殖能力，而通過shRNA敲低E4BP4表達(dá)，可導(dǎo)致SOSTDC1表達(dá)上調(diào)，乳腺癌細(xì)胞的增殖能力下降，這表明在乳腺癌細(xì)胞中E4BP4通過調(diào)控SOSTDC1影響乳腺癌細(xì)胞的增殖能力(圖1A)。KARTHIK I P等[20]研究發(fā)現(xiàn), E4BP4可促進(jìn)MCF7細(xì)胞增殖，可能是其使組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶G9a和組蛋白甲基化酶SUV39H1與RASSF8啟動(dòng)子結(jié)合抑制了RASSF8, 并進(jìn)一步通過caspase依賴途徑和調(diào)控Bcl2家族蛋白抑制細(xì)胞凋亡(圖1B)。KENIRY M等[10]發(fā)現(xiàn), E4BP4與組蛋白脫乙?；?(HDAC2)共同作用來干擾轉(zhuǎn)錄因子FOXO, 與FOXO靶基因的啟動(dòng)子結(jié)合，抑制了某些具有抑癌作用的FOXO靶點(diǎn)表達(dá)(TRAIL、GADD45a、GADD45b和FAS), 從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)展(圖1C)。

圖1 E4BP4在乳腺癌中的作用機(jī)制

3.2 甲狀腺癌

甲狀腺癌(TC)是最普遍的內(nèi)分泌惡性腫瘤[21]。SOSTDC1可以通過抑制鐵調(diào)素的分泌，進(jìn)而抑制甲狀腺癌細(xì)胞增殖[22]。SOSTDC1也能通過磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(BAkt)和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)信號(hào)通路調(diào)控甲狀腺癌細(xì)胞的增殖、凋亡[23]。研究[22]發(fā)現(xiàn)，在甲狀腺癌細(xì)胞中, E4BP4使G9a與SOSTDC1啟動(dòng)子結(jié)合，促進(jìn)SOSTDC1啟動(dòng)子甲基化，抑制SOSTDC1的表達(dá)。在裸鼠體內(nèi)沉默E4BP4基因上調(diào)SOSTDC1的表達(dá)，抑制腫瘤的生長(zhǎng)。因此, E4BP4和SOSTDC1可以作為未來甲狀腺癌治療的潛在靶點(diǎn)。

3.3 肺癌

肺癌(LC)是全球癌癥死亡率最高的惡性腫瘤，可分為小細(xì)胞肺癌(13%)和非小細(xì)胞性肺癌(87%)。非小細(xì)胞肺癌又可分為腺癌、鱗狀細(xì)胞癌和大細(xì)胞癌。Metabolic gEne RApid Visualizer數(shù)據(jù)庫分析顯示, E4BP4水平升高促進(jìn)肺癌細(xì)胞的侵襲性; 過表達(dá)和沉默E4BP4實(shí)驗(yàn)同樣證明E4BP4與肺腺癌侵襲性相關(guān)[15]。細(xì)胞型朊病毒蛋白(PrPC)是由PRNP基因編碼的GPI錨定糖蛋白, PrPC的表達(dá)與肺腺癌細(xì)胞的片狀偽足形成、遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移有關(guān)[15, 24]?；蚬脖磉_(dá)分析和熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)[15]顯示, E4BP4上調(diào)了PRNP啟動(dòng)子的活性，提示E4BP4在高侵襲性肺腺癌細(xì)胞中是促進(jìn)PrPC表達(dá)的轉(zhuǎn)錄激活因子。Western blot和Transwell結(jié)果表明, PrPc通過上調(diào)JNK信號(hào)通路促進(jìn)肺癌細(xì)胞的侵襲和遷移。因此, E4BP4/PrPc軸通過JNK信號(hào)通路在肺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，為肺腺癌治療提供了潛在分子治療靶點(diǎn)。

3.4 結(jié)直腸癌

人類結(jié)直腸癌(CRC)在世界范圍內(nèi)普遍存在，其死亡主要是由轉(zhuǎn)移引起。FRITZMANN J等[25]利用生物信息分析發(fā)現(xiàn), E4BP4在結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移性腫瘤中表達(dá)上調(diào)，可用于結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移預(yù)測(cè)。QI J J等[11]發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)E4BP4促進(jìn)人結(jié)腸癌細(xì)胞上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、遷移和實(shí)驗(yàn)性轉(zhuǎn)移，敲除E4BP4則表現(xiàn)相反，這可能是E4BP4通過激活PI3K、p38和mTOR信號(hào)而激活特定的細(xì)胞遷移相關(guān)基因，增強(qiáng)結(jié)直腸癌細(xì)胞的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性。研究證明，PI3K抑制劑LY294002能阻斷結(jié)腸癌細(xì)胞上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，并增加鈣黏蛋白E的表達(dá)，p38抑制劑SB203580和mTOR抑制劑雷帕霉素都能阻止結(jié)腸癌細(xì)胞上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化。

3.5 骨肉瘤

骨肉瘤(OS)是最常見的原發(fā)性惡性、侵襲性骨腫瘤之一。XU J X等[26]利用公共數(shù)據(jù)庫將骨肉瘤組織與正常骨組織比較，骨肉瘤組織中E4BP4的表達(dá)上調(diào); 過表達(dá)E4BP4可促進(jìn)MG-63和SaOS2骨肉瘤細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，敲除E4BP4基因后，骨肉瘤細(xì)胞的增殖能力、侵襲能力和轉(zhuǎn)移能力明顯受到抑制。這些結(jié)果提示E4BP4的表達(dá)與骨肉瘤的發(fā)生發(fā)展以及轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。E4BP4參與骨肉瘤進(jìn)展的具體機(jī)制尚未明確，未來可通過生物信息分析和實(shí)驗(yàn)研究預(yù)測(cè)E4BP4在骨肉瘤中的功能和作用機(jī)制，以為E4BP4應(yīng)用于骨肉瘤治療提供新思路。

3.6 絨毛膜癌

絨毛膜癌(CC)是一種對(duì)化療藥物敏感的惡性滋養(yǎng)細(xì)胞腫瘤。對(duì)于低危絨毛膜癌，甲氨蝶呤和氟尿嘧啶是絨毛膜癌單藥治療的一線化療藥物，易引起耐藥性，耐藥性是絨毛膜癌患者治療失敗的首要原因[27]。PENG Z等[28]發(fā)現(xiàn)，在人絨毛癌耐藥細(xì)胞的建立過程中，隨著化療藥物的加入, E4BP4水平隨著傳代次數(shù)的增加而升高。在耐藥絨毛膜癌細(xì)胞中, E4BP4的表達(dá)受STAT3的影響。生物信息學(xué)表明, E4BP4啟動(dòng)子含有STAT3的結(jié)合位點(diǎn)，通過人為干擾STAT3的表達(dá)發(fā)現(xiàn)，隨著STAT3的表達(dá)變化, E4BP4的表達(dá)量以及耐藥絨毛膜癌細(xì)胞半數(shù)抑制濃度(IC50)均隨之變化，可見通過調(diào)控STAT3可影響E4BP4的抗凋亡作用，導(dǎo)致化療耐藥。研究[28]發(fā)現(xiàn)，竹節(jié)香附素A(RA)可以抑制絨毛膜癌JEG-3細(xì)胞的增殖，并且以劑量依賴的方式顯著抑制STAT3的激活和E4BP4的表達(dá)。

3.7 白血病

白血病是一類造血干細(xì)胞的惡性克隆性疾病，是由于造血組織中血細(xì)胞，尤其是白細(xì)胞發(fā)生惡性突變異常增殖產(chǎn)生。BEACH JA等[29]研究表明，糖皮質(zhì)激素(GC)在人急性淋巴白血病細(xì)胞(CCRF-CEM)通過誘導(dǎo)E4BP4的表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而促進(jìn)Bcl-2家族蛋白Bim上調(diào)，導(dǎo)致CCRF-CEM凋亡。轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)預(yù)測(cè)程序分析表明, Bim啟動(dòng)子中沒有E4BP4和糖皮質(zhì)激素受體的結(jié)合位點(diǎn)，提示E4BP4可能通過一個(gè)尚未明確的中間物或通過Bim啟動(dòng)子上的另一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子來調(diào)節(jié)Bim表達(dá)，進(jìn)而調(diào)控GC誘導(dǎo)的CCRF-CEM的凋亡[29-30]。另有研究[31-32]發(fā)現(xiàn), GC在CEM淋巴細(xì)胞中通過提高細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度，誘導(dǎo)E4BP4水平提高，從而引起細(xì)胞凋亡。DORN DC和YEUNG J等[33-34]研究斑蝥素的抗腫瘤特性發(fā)現(xiàn)，斑蝥素通過上調(diào)E4BP4的表達(dá)，抑制HLF的抗凋亡特性，從而發(fā)現(xiàn)斑蝥素對(duì)急性髓細(xì)胞性白血病有一定的治療優(yōu)勢(shì)。

3.8 E4BP4與其他腫瘤

根據(jù)已有文獻(xiàn)[15, 17, 22, 25-26, 35-36]報(bào)道, E4BP4在人類惡性腫瘤中多呈高水平表達(dá)，相當(dāng)于一個(gè)潛在的致癌因子，如乳腺癌、肺癌、甲狀腺癌、結(jié)直腸癌、骨肉瘤、神經(jīng)膠質(zhì)瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤。也有研究[29, 37～38]顯示, E4BP4在白血病、卵巢癌、甲狀旁腺癌等腫瘤中表達(dá)水平下降，并起抑癌因子的作用，但具體機(jī)制尚不清楚。

4 展 望

目前研究結(jié)果顯示, E4BP4的致癌因素主要是其轉(zhuǎn)錄調(diào)控特性，其表達(dá)量的變化會(huì)引起其下游靶點(diǎn)的變化，從而影響了腫瘤的發(fā)生發(fā)展。雖然E4BP4被認(rèn)為是活躍的轉(zhuǎn)錄抑制因子，但是亦有研究表明E4BP4可能通過新的機(jī)制激活基因的轉(zhuǎn)錄。此外, E4BP4與多種惡性腫瘤的進(jìn)展密切相關(guān)，雖然在眾多惡性腫瘤中高表達(dá)，但是在一些腫瘤中低表達(dá)，因此說明細(xì)胞中的E4BP4存在一個(gè)復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。在不同的腫瘤中E4BP4參與不同的信號(hào)通路調(diào)節(jié)腫瘤的進(jìn)展，即使在同一腫瘤中也通過不同的信號(hào)通路發(fā)揮作用，但是E4BP4的作用機(jī)制是否還存在其他方式，在其他通路中是否還存在更好的治療靶點(diǎn)等問題還需要進(jìn)一步研究。