多梳基因Bmi-1與胃癌關(guān)系研究進(jìn)展

劉朋偉 綜述 陳曉宇* 審校

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院消化科 上海市消化疾病研究所（200001）

多梳基因（polycomb group gene,PcG）家族由多種與細(xì)胞周期和增殖相關(guān)的轉(zhuǎn)錄抑制因子所組成，與胚胎發(fā)育、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)、造血干細(xì)胞更新等密切相關(guān)。近年研究發(fā)現(xiàn)PcG蛋白在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中亦發(fā)揮重要作用[1]。Bmi（B-cell-specif i c Moloney murine leukemia virus integration site）-1是PcG家族成員之一，多種實(shí)體瘤如乳腺癌、鼻咽癌、皮膚癌、黑色素瘤、膀胱癌等證實(shí)高表達(dá)Bmi-1[2～6]，且其高表達(dá)常提示患者預(yù)后不良[7,8]。最新研究表明Bmi-1與胃癌的發(fā)生、發(fā)展、浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移、預(yù)后等密切相關(guān)，本文就Bmi-1的分子結(jié)構(gòu)、作用機(jī)制及其與胃癌關(guān)系的研究進(jìn)展作一綜述。

一、Bmi-1的分子結(jié)構(gòu)

Bmi-1基因由Haupt等[9]于1991年在轉(zhuǎn)基因小鼠淋巴瘤傳代中首次發(fā)現(xiàn)，可與c-myc協(xié)同致細(xì)胞轉(zhuǎn)化和腫瘤形成。人類Bmi-1基因定位于10p11.23，含10個(gè)外顯子，其cDNA全長(zhǎng)3203 bp，其中位于640～1620 bp的開(kāi)放讀碼框可編碼含326個(gè)氨基酸、相對(duì)分子質(zhì)量為45 kDa（1 Da=0.9921 u）的核蛋白；人類Bmi-1 DNA序列與小鼠的同源性為86%[10]，氨基酸序列同源性為98%[11]。

Bmi-1蛋白包括幾個(gè)重要的結(jié)構(gòu)域：①位于N端的環(huán)指結(jié)構(gòu)，可使Bmi-1蛋白均勻分布于細(xì)胞核邊緣異染色質(zhì)集中區(qū)，是Bmi-1發(fā)揮轉(zhuǎn)錄抑制活性的關(guān)鍵區(qū)域；②位于中心區(qū)的重復(fù)螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)（HTHTHT結(jié)構(gòu)域），可介導(dǎo)Bmi-1蛋白與DNA的結(jié)合；③核定位信號(hào) KRRR和KRMK序列；④位于C端富含脯氨酸、谷氨酸、絲氨酸、蘇氨酸的PEST區(qū)，與Bmi-1蛋白的胞內(nèi)迅速降解有關(guān)[11]。其中N端環(huán)指結(jié)構(gòu)和中心區(qū)HTHTHT結(jié)構(gòu)是Bmi-1發(fā)揮作用的關(guān)鍵區(qū)域。

二、Bmi-1的作用機(jī)制

1.INK4A-ARF途徑：Jacobs等[12]通過(guò)小鼠和體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)INK4A-ARF是Bmi-1的下游靶基因，直接受Bmi-1負(fù)調(diào)控，可影響細(xì)胞的增殖和凋亡。INK4A可在不同啟動(dòng)子作用下編碼 p16INK4A或 p19ARF（人類為 p14ARF），前者可通過(guò)抑制細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）4、CDK6與細(xì)胞周期蛋白（cyclin）D結(jié)合，誘導(dǎo)Rb去磷酸化；后者可通過(guò)與MDM2連接，抑制p53滅活，兩者均可致細(xì)胞周期停滯。

cyclin D和CDK4/6結(jié)合可激活后者的蛋白激酶活性，使Rb磷酸化，通過(guò)釋放轉(zhuǎn)錄因子E2F，活化DNA聚合酶、二氫葉酸還原酶、胸腺激酶等與DNA合成相關(guān)酶類的基因轉(zhuǎn)錄，由此使細(xì)胞從G1期進(jìn)入S期，促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖；p16INK4A可與cyclin D競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合CDK4/6，致pRb蛋白去磷酸化，通過(guò)調(diào)控cyclin D/CDK4/CDK6/Rb/E2F通路致細(xì)胞周期停滯于G1期[13]。Bmi-1下調(diào)p16INK4A表達(dá)，由此可通過(guò)抑制上述通路促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖。

Freedman等[14]研究發(fā)現(xiàn)MDM2可往返于胞核和胞質(zhì)，p53經(jīng)MDM2-p53復(fù)合物由胞核進(jìn)入胞質(zhì)，通過(guò)蛋白-蛋白酶體通路降解，MDM2則返回胞核；此外，MDM2亦可直接與p53轉(zhuǎn)錄活化區(qū)結(jié)合，以此下調(diào)p53的轉(zhuǎn)錄活性。p19ARF可結(jié)合MDM2以加速后者降解，以此恢復(fù)和穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)p53水平，使細(xì)胞周期停滯于G1和G2期[15]。Bmi-1下調(diào) p19ARF表達(dá)，由此可通過(guò)p19ARF/MDM2/p53通路抑制細(xì)胞周期的停滯和細(xì)胞凋亡[12]。

由此推測(cè)腫瘤細(xì)胞Bmi-1表達(dá)失調(diào)間接造成pRb和p53調(diào)控異常，可能是其參與腫瘤發(fā)生的重要原因。

2.Akt/PKB途徑：Guo等[16]發(fā)現(xiàn)Bmi-1基因沉默可下調(diào)乳腺癌細(xì)胞MCF-7 Akt/PKB活性，由此促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡。Godlewski等[17]發(fā)現(xiàn)以miR-128干擾Bmi-1表達(dá)可下調(diào)Akt磷酸化，并可顯著抑制神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖。Qin等[18]予鼻咽癌細(xì)胞干擾Bmi-1表達(dá)并予5-氟尿嘧啶（5-Fu）治療，結(jié)果示凋亡細(xì)胞數(shù)明顯增加，且伴pAkt明顯下降。pAkt可進(jìn)一步通過(guò)激活或抑制下游靶蛋白，調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化、遷移和凋亡。CDK與CDK抑制劑（CKIs）可協(xié)同維持細(xì)胞正常周期，Akt證實(shí)可通過(guò)直接磷酸化抑制下游靶蛋白GSK3β以阻止cyclin D1降解，亦可負(fù)調(diào)節(jié)CKIs如p27Kip1、p21Cip1，通過(guò)影響p21Cip1磷酸化或與增殖細(xì)胞核抗原（PCNA）結(jié)合，由此調(diào)節(jié)p21Cip1活性，或直接磷酸化p27Kip1Thr157，致其滯留于細(xì)胞質(zhì)，以抑制細(xì)胞周期的停滯[19]。

3.其他：Bmi-1亦可間接激活人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（hTERT）活性，使人乳腺上皮細(xì)胞永生化[20]，可能是Bmi-1參與腫瘤形成的另一途徑。此外，Bmi-1亦可通過(guò)調(diào)控cyclin D1-p27途徑以調(diào)節(jié)細(xì)胞中心體擴(kuò)增[21]。

三、Bmi-1與胃癌

1.Bmi-1與胃癌細(xì)胞增殖的關(guān)系：肖軍等[22]以慢病毒為載體介導(dǎo)shRNA干擾以抑制人胃癌細(xì)胞株AGS的Bmi-1表達(dá)，MTT法檢測(cè)示敲除Bmi-1基因的AGS細(xì)胞增殖明顯受抑；PI單染法流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)示細(xì)胞凋亡率由0.915%增至3.865%，S期細(xì)胞比例明顯上升，G2/M期細(xì)胞比例明顯下降；細(xì)胞侵襲實(shí)驗(yàn)示細(xì)胞侵襲遷移能力明顯下降。張曉偉等[23]以RNAi技術(shù)干擾人胃癌細(xì)胞株AGS的Bmi-1表達(dá)，細(xì)胞衰老β-半乳糖苷酶染色法檢測(cè)示轉(zhuǎn)染組平均細(xì)胞衰老率明顯高于對(duì)照組（28%±3.5%對(duì) 16%±2.7%，P＜0.01），軟瓊脂克隆形成實(shí)驗(yàn)示轉(zhuǎn)染組細(xì)胞平均克隆形成數(shù)明顯少于對(duì)照組[（3.4±1.4）個(gè)對(duì)（11±2.3）個(gè)，P＜0.01）]；轉(zhuǎn)染組 Bmi-1 及其相關(guān)蛋白pAkt表達(dá)水平較對(duì)照組明顯下降，但p16INK4A表達(dá)則明顯升高。進(jìn)一步提示Bmi-1可通過(guò)提高Akt/PKB活性、下調(diào)p16INK4A蛋白表達(dá)以促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、延緩細(xì)胞凋亡。高鳳蘭等[24]以siRNA干擾胃癌細(xì)胞株BGC823的Bmi-1表達(dá)，結(jié)果示轉(zhuǎn)染組衰老細(xì)胞百分率顯著升高、穿透Matrigel的細(xì)胞數(shù)顯著下降，與未轉(zhuǎn)染組和轉(zhuǎn)染空載體組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。由此說(shuō)明抑制胃癌細(xì)胞株Bmi-1基因表達(dá)可促進(jìn)細(xì)胞凋亡、降低細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。

2.Bmi-1與胃癌浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移的關(guān)系：國(guó)內(nèi)趙晶等[7]研究發(fā)現(xiàn)，胃癌組織Bmi-1表達(dá)明顯高于正常胃黏膜組織（52.5%對(duì)21.6%,P＜0.05），且胃癌組織 Bmi-1表達(dá)與 Lauren分型、Borrmann分型、胃癌臨床病理分期相關(guān)，間接提示Bmi-1與胃癌的浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移相關(guān)。黃開(kāi)紅等[25]以RT-PCR法測(cè)定42例胃癌手術(shù)標(biāo)本的Bmi-1表達(dá)，結(jié)果示29例腫瘤組織Bmi-1 mRNA表達(dá)明顯高于癌旁正常胃組織，且Bmi-1表達(dá)與腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、浸潤(rùn)深度密切相關(guān)，但與患者性別、年齡、腫瘤分化程度、Borrmann分型、臨床分期無(wú)關(guān)。Liu等[26]以免疫組化法測(cè)定146例胃癌手術(shù)切除標(biāo)本的Bmi-1表達(dá)，結(jié)果示腫瘤組織較臨近非腫瘤組織的Bmi-1表達(dá)明顯上調(diào)，并證實(shí)Bmi-1表達(dá)與腫瘤大小、臨床分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、浸潤(rùn)深度等密切相關(guān)（P＜0.05），但與遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移不相關(guān)。Xiao等[27]以RNAi技術(shù)干擾人胃癌細(xì)胞株AGS的Bmi-1表達(dá)，結(jié)果示轉(zhuǎn)染組細(xì)胞侵襲力明顯下降，再次說(shuō)明Bmi-1表達(dá)水平與胃癌的浸潤(rùn)顯著相關(guān)。

3.Bmi-1與胃癌患者預(yù)后的關(guān)系：Liu等[26]對(duì)146例胃癌術(shù)后患者隨訪3年發(fā)現(xiàn)，87例死于胃癌復(fù)發(fā)；生存分析示Bmi-1陽(yáng)性表達(dá)者的平均生存期明顯低于陰性表達(dá)者（21.4個(gè)月對(duì)35.4個(gè)月，P＜0.01），3年生存率亦明顯低于陰性表達(dá)者（P＜0.01）。多因素分析示Bmi-1陽(yáng)性表達(dá)是胃癌患者的獨(dú)立預(yù)后因素，由此說(shuō)明Bmi-1高表達(dá)與胃癌患者預(yù)后不良相關(guān)。Zhang等[28]采用免疫組化法檢測(cè)示人胃癌組織Bmi-1陽(yáng)性表達(dá)率為83.6%，多因素分析示Bmi-1高表達(dá)和胃癌臨床分期、患者預(yù)后相關(guān)，且是影響患者預(yù)后的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。

四、結(jié)語(yǔ)

胃癌的發(fā)生、發(fā)展是一個(gè)多階段、多步驟、多因素參與的過(guò)程。Bmi-1作為PcG家族的一員，在胃癌的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用，且其高表達(dá)與胃癌的浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移、預(yù)后等臨床病理特征關(guān)系密切，因此有望成為胃癌早期診斷和預(yù)后判斷的重要分子標(biāo)記物，且可為胃癌的分子生物學(xué)治療提供新的靶點(diǎn)。

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