細(xì)胞周期蛋白G1、G2與惡性腫瘤的研究進(jìn)展

葉星星，蔡志毅，劉池波

（1.溫州醫(yī)學(xué)院，浙江 溫州 325000；2.臺(tái)州市立醫(yī)院 耳鼻咽喉科，浙江 臺(tái)州 318000；3.臺(tái)州市立醫(yī)院 檢驗(yàn)科，浙江 臺(tái)州 318000)

腫瘤的形成是細(xì)胞增殖、凋亡和分化異常的結(jié)果?；诩?xì)胞分子生物學(xué)的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明細(xì)胞周期與細(xì)胞癌變已不是兩個(gè)獨(dú)立的事件，腫瘤是一種細(xì)胞周期紊亂性疾病。細(xì)胞周期蛋白目前分Cyclin A、B、C、D、E、F、G、H、I、K十大類。除Cyclin G以外，細(xì)胞周期蛋白多數(shù)通過在細(xì)胞周期時(shí)相性地合成與降解，調(diào)節(jié)對其依賴的蛋白激酶（CDK）活性，從而調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)程。細(xì)胞周期人為分為DNA合成前期（G1期）、DNA合成期(S期)、DNA合成后期（G2期）和分裂期（M期）。哺乳動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞周期蛋白分別在細(xì)胞周期的不同時(shí)期時(shí)相性的合成與降解，對細(xì)胞周期蛋白依賴的蛋白激酶（CDK）活性進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)程。在細(xì)胞周期中，G/S期調(diào)控點(diǎn)極為重要，因?yàn)槠潢P(guān)系到整個(gè)細(xì)胞周期的正常運(yùn)行。細(xì)胞周期蛋白Cyclin G就參與了G/S期調(diào)控?，F(xiàn)就Cyclin G1、Cyclin G2的作用機(jī)制以及在某些惡性腫瘤中的研究概述如下。

1 Cyclin G1、G2的特征及其作用

人的Cyclin G1基因是由Horne等[1]于1996年發(fā)現(xiàn)的，定位于染色體5q-32-q34區(qū)域，有6個(gè)外顯子，其cDNA長3.17 kb。Cyclin G1蛋白在細(xì)胞周期中持續(xù)表達(dá)并且主要定位于細(xì)胞核，在細(xì)胞周期各時(shí)相表達(dá)水平基本一致,較為穩(wěn)定。Cyclin G2是Horne等[1]人在研究Cyclin G1時(shí)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)同源基因，為與Cyclin G1相區(qū)別，命名為Cyclin G2。Cyclin G2蛋白主要定位在細(xì)胞質(zhì)中，其表達(dá)水平在細(xì)胞周期中顯波動(dòng)性，在S期中期達(dá)高峰。Cyclin G2在小腦中的表達(dá)最強(qiáng)，在胸腺、脾、前列腺和腎等組織中表達(dá)較高，在骨骼肌中表達(dá)水平很低。

2 Cyclin G1、Cyclin G2參與細(xì)胞周期調(diào)控的分子機(jī)制

2.1 Cyclin G1與P53通路、PRb通路及PP2A的關(guān)系

1995年Zanberman等[2]在大鼠基因組中研究P53結(jié)合點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)Cyclin G1有兩個(gè)P53結(jié)合全位點(diǎn)，一個(gè)位于第一個(gè)內(nèi)含子，另一個(gè)在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的上游。因此，Cyclin G1與P53有著密切關(guān)系。Cyclin G1是P53轉(zhuǎn)錄靶基因，當(dāng)DNA損傷時(shí)，P53被激活，Cyclin G1表達(dá)上調(diào)，從而抑制細(xì)胞增殖。另外，Cyclin G1又可在P53缺失的情況下，被一些轉(zhuǎn)化生長因子（TGF-B、BMP-4、P63、P73等）誘導(dǎo)激活，提示Cyclin G1有P53非依賴性途徑。至今，尚未明確與Cyclin G1有密切關(guān)系的CDK，只是發(fā)現(xiàn)其與PRb、GAK、Cdk5、PP2A的B’亞單位和C亞單位之間有相互作用。Mdm2是種E3泛素連接酶，P53的表達(dá)下調(diào)可通過Mdm2完成的[3]，被認(rèn)為是P53的負(fù)反饋調(diào)節(jié)基因。Okmoto等[4]研究發(fā)現(xiàn)Cyclin G1可利用PP2A使Mdm2去磷酸化，進(jìn)一步調(diào)節(jié)P53和調(diào)節(jié)細(xì)胞生長。若Mdm2在S166處去磷酸化，Mdm2則定位于胞質(zhì)，從而使核中的P53蛋白免于被Mdm2降解，而Mdm2在T216處去磷酸化則導(dǎo)致P53蛋白的降解。綜上所述，Cyclin G1可依賴于P53途徑或不依賴于P53途徑（PRb通路、PP2A通路等）發(fā)揮調(diào)節(jié)細(xì)胞生長的作用，至于它們之間更詳細(xì)的相互作用機(jī)制還要做深入的研究。

2.2 Cyclin G2與PP2A、PI3K-PKB通路、FoxO TF、Hoxa-10的關(guān)系 Cyclin G不同于傳統(tǒng)的細(xì)胞周期蛋白，它在細(xì)胞有絲分裂G0期水平升高，當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入S期表達(dá)水平即下降，目前認(rèn)為它具有阻止細(xì)胞周期進(jìn)行的作用。Cyclin G2表現(xiàn)為P53非依賴性，那么Cyclin G2是通過何種機(jī)制來抑制細(xì)胞生長呢？PP2A是一個(gè)高度保守的絲氨酸/蘇氨酸磷酸，其主要功能是阻止未成熟細(xì)胞進(jìn)入分裂期。Cyclin G2可與PP2A結(jié)合，所形成的復(fù)合物通過PP2A靶位或亞基的特異性改變使G1期阻滯和抑制細(xì)胞生長[5]。經(jīng)典的PI3K（磷酸肌醇-3-激酶）是由P85調(diào)節(jié)亞單位和P110催化亞單位組成的異源二聚體。在生長因子的刺激下，PI3K-PKB通路激活，并導(dǎo)致細(xì)胞多種變化。在哺乳動(dòng)物中，PI3K-PKB通路激活導(dǎo)致FoxO TF的磷酸化及活性喪失；PKB失活時(shí)，F(xiàn)oxO TF去磷酸化，定位于細(xì)胞核并且具有激活轉(zhuǎn)錄功能。FoxO TF激活可上調(diào)多種基因的表達(dá)，如CDK抑制劑P27，RB相關(guān)蛋白P130，凋亡基因FasL、Bim以及調(diào)節(jié)G2/M期的蛋白Cyclin D。許多研究發(fā)現(xiàn)Cyclin G2是細(xì)胞周期中普遍存在的調(diào)節(jié)因子，它可阻止G1/S期轉(zhuǎn)變[5]。Martinez-Gac等[6]研究發(fā)現(xiàn)PI3K可通過抑制FoxO TF活性來減少Cyclin G2 mRNA及其蛋白含量，最終導(dǎo)致細(xì)胞周期的阻滯。Hoxa-10與細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)有關(guān)，Yue等[7]發(fā)現(xiàn)在Hoxa-10突變的子宮組織中Cyclin G2的表達(dá)水平異常升高，提示Cyclin G的表達(dá)是Hoxa-10的下游事件之一。另外Horne等[8]已證實(shí)一些生長抑制因子，如轉(zhuǎn)化生長因子TGF-B1可誘導(dǎo)Cyclin G2的表達(dá)。

3 Cyclin G1、Cyclin G2在惡性腫瘤中的研究概況

Cyclin G1在多種惡性腫瘤中存在過度表達(dá)，如星形細(xì)胞瘤、黑色素瘤、食管癌、肺癌、乳腺癌、宮頸癌、卵巢癌、前列腺癌、結(jié)腸癌及肝癌等，被認(rèn)為是癌基因，另一方面它又參與DNA損傷時(shí)G2/M期阻滯及腫瘤誘導(dǎo)凋亡故又被認(rèn)為具有抑癌功能。Liang等[9]研究發(fā)現(xiàn)宮頸上皮內(nèi)瘤變組織（CIN）和宮頸癌組織（SCC）中，Cyclin G1蛋白的陽性率和表達(dá)強(qiáng)度均高于宮頸正常上皮組織，推斷高危型HPV感染的CIN和SCC發(fā)生中，Cyclin G1可能發(fā)揮了重要作用。Galanis等[10]于2008年研究了Rexin-G與胰腺癌的關(guān)系，Rexin-G是由莫洛尼鼠白血病病毒（MoMLV）家族中提取出來的非復(fù)制性逆轉(zhuǎn)錄病毒載體。MoMLV編碼人類突變型的Cyclin G1，導(dǎo)致Cyclin G1-CDK結(jié)合區(qū)部位的缺失，阻止了Cyclin G1蛋白活性達(dá)到抑制胰腺癌細(xì)胞增殖的目的。向胰腺癌肝轉(zhuǎn)移的裸鼠模型靜脈注射Rexin-G同樣也起抗腫瘤作用。Gramantieri等[11]于2007年應(yīng)用siRAN微陣列技術(shù)及實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)等發(fā)現(xiàn)miR-122a表達(dá)下調(diào)出現(xiàn)于所有肝癌細(xì)胞中，并且miR-122a調(diào)節(jié)Cyclin G1表達(dá)，兩者存在負(fù)相關(guān)性。肝癌細(xì)胞中miR-122a增加導(dǎo)致Cyclin G1基因不穩(wěn)定，Cyclin G1減低可明顯減少肝癌發(fā)生率和阻止細(xì)胞進(jìn)入S期。Seo等[12]于2006年發(fā)現(xiàn)Cyclin G1通過轉(zhuǎn)錄激活Cyclin B1克服輻射誘導(dǎo)產(chǎn)生的細(xì)胞周期G2期阻滯增加細(xì)胞死亡。Cyclin G1含量豐富的肺癌細(xì)胞放療后死亡率增加提示Cyclin G1增加放療中DNA破壞的敏感性。我國學(xué)者[13]在體外培養(yǎng)條件下研究卵巢激素誘導(dǎo)小鼠子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞Cyclin G1的表達(dá)及細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期進(jìn)程的變化，以探討孕激素依賴的細(xì)胞周期調(diào)控因子Cyclin G1對子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞增殖的負(fù)調(diào)控作用。結(jié)果提示，孕激素依賴的Cyclin G1可能通過阻滯細(xì)胞周期進(jìn)程來參與孕激素對子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞增殖的負(fù)調(diào)控作用。

Cyclin G2不同于其他傳統(tǒng)的細(xì)胞周期素，目前認(rèn)為它具有阻止細(xì)胞周期進(jìn)行的作用，Cyclin G2在多種發(fā)生凋亡的細(xì)胞里有高表達(dá)，在抗原誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯和凋亡期間表達(dá)上調(diào)，而在增殖的細(xì)胞中表達(dá)減少。在許多組織中，Cyclin G1和Cyclin G2基因表達(dá)并不同步，說明兩者的功能不能相互替代。我國學(xué)者崔曉峰等[14]應(yīng)用RTPCR法研究了Cyclin G2基因在喉鱗狀細(xì)胞癌中的表達(dá)，結(jié)果示喉癌組織中Cyclin G2 mRNA表達(dá)的強(qiáng)度明顯低于正常喉黏膜和聲帶息肉組織，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01）。Cyclin G2的表達(dá)在正常喉黏膜和聲帶息肉組織之間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Ito等[15]發(fā)現(xiàn)正常甲狀腺濾泡組織中Cyclin G2的表達(dá)水平明顯高于甲狀腺腺瘤、乳頭狀癌及微小癌；甲狀腺腺瘤中Cyclin G2水平亦高于腺癌，提示Cyclin G2的表達(dá)缺乏是參與甲狀腺乳頭狀癌發(fā)生發(fā)展的重要因素之一。Kim等[16]研究了Cyclin G2在人類口腔癌中表達(dá)情況。結(jié)果示：①免疫組化結(jié)果表明口腔癌組織、病變口腔黏膜上皮組織中細(xì)胞核內(nèi)Cyclin G2的陽性率（11.1%、69.1%）明顯低于正常正常口腔黏膜組織（100%）（P<0.01）。有趣的是，在去除了核內(nèi)Cyclin G2表達(dá)的112例口腔癌組織中，有58例（占52%）表現(xiàn)Cyclin G2的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)表達(dá)，54例（占48%）表現(xiàn)Cyclin G2表達(dá)缺失。提示Cyclin G2由核內(nèi)向胞質(zhì)的移位表達(dá)及表達(dá)量的下調(diào)在口腔癌的發(fā)生發(fā)展中扮演了重要的角色。②將Cyclin G2基因轉(zhuǎn)染到SCC15細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)高表達(dá)的Cyclin G2可以明顯抑制細(xì)胞增殖和細(xì)胞群形成，伴隨G1期細(xì)胞數(shù)明顯增加和S期細(xì)胞數(shù)的減少。③在正?？谇唤腔?xì)胞中通過RNA干擾（RNAi）使Cyclin G2基因沉默導(dǎo)致它的表達(dá)下降可以促進(jìn)細(xì)胞增殖，伴隨著S期和G2期細(xì)胞的增加。Cellai等[17]發(fā)現(xiàn)在WEB-2170所介導(dǎo)的人類急性髓系白血病細(xì)胞（NN4）壞死或凋亡中，Cyclin G2蛋白呈現(xiàn)高表達(dá)。 Li等[18]研究發(fā)現(xiàn)在人類乳腺癌細(xì)胞中，Cyclin G2基因在抗HER2抗體所介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中呈高表達(dá)，在HER2介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中呈低表達(dá)，提示Cyclin G2具有抑制乳腺癌細(xì)胞增殖的作用。Yue等[7]發(fā)現(xiàn)圍著床期小鼠宮頸中Cyclin G2具有促進(jìn)凋亡與終末分化的作用。在宮頸Hela細(xì)胞中，Cyclin G2亦有抑制細(xì)胞增殖的作用[19]。Choi等[20]利用免疫組化法檢測110例胃癌石蠟切片組織中Cyclin G2的表達(dá)率為77.6%，其與胃癌的組織分化程度、臨床分級(jí)、有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及周圍浸潤程度呈負(fù)相關(guān)。說明Cyclin G2的表達(dá)不僅與胃癌發(fā)生有關(guān)，而且在胃癌演進(jìn)中也發(fā)揮重要作用，影響患者預(yù)后。

4 展望

細(xì)胞周期調(diào)控是當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)研究的熱門課題。細(xì)胞周期受到多種直接或間接的調(diào)節(jié)因子的調(diào)控，隨著科學(xué)研究的進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)越來越多的調(diào)節(jié)因子參與細(xì)胞周期調(diào)控。細(xì)胞周期蛋白G1、G2（Cyclin G1、Cyclin G2）是細(xì)胞周期蛋白中發(fā)現(xiàn)較晚的新成員，已發(fā)現(xiàn)它們在多種人類惡性腫瘤中有異常表達(dá)。目前初步認(rèn)為Cyclin G1具有促進(jìn)細(xì)胞增殖兼促進(jìn)細(xì)胞凋亡的功能，Cyclin G2具有抑制細(xì)胞增殖的作用，但是它們更詳細(xì)的功能及作用機(jī)制有待于更深入的研究。基于細(xì)胞分子生物學(xué)的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明細(xì)胞周期與細(xì)胞癌變已不是兩個(gè)獨(dú)立的事件，腫瘤是一種細(xì)胞周期紊亂性疾病。因此，開展針對細(xì)胞周期蛋白的抗癌研究頗具廣闊的前景。特別是Cylin G2對細(xì)胞周期的負(fù)性調(diào)節(jié)作用，為開展抗癌藥物的研究提供了一定的理論依據(jù)。

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