特異性核基質(zhì)結(jié)合區(qū)結(jié)合蛋白質(zhì)1(SATB1)與腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移的研究進展▲

巫家曉 羅婷婷綜述 于大海審校

(廣西醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院口腔頜面外科病房，南寧市 530021)

特異性核基質(zhì)結(jié)合區(qū)結(jié)合蛋白質(zhì)1(SATB1)與腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移的研究進展▲

巫家曉 羅婷婷綜述 于大海審校

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特異性核基質(zhì)結(jié)合區(qū)結(jié)合蛋白質(zhì);癌基因;綜述

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展以及轉(zhuǎn)移是一個涉及多基因調(diào)控的過程，特別是腫瘤轉(zhuǎn)移，更是由多種腫瘤轉(zhuǎn)移基因及轉(zhuǎn)移抑制基因參與調(diào)節(jié)的復(fù)雜過程。隨著研究的不斷深入，人類在乳腺癌、前列腺癌、膀胱癌和結(jié)腸癌等惡性腫瘤中相繼發(fā)現(xiàn)腫瘤相關(guān)性核基質(zhì)結(jié)合蛋白［1～5］，并探明了這些核基質(zhì)結(jié)合蛋白成分、結(jié)構(gòu)和功能在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的重要作用，為腫瘤的診斷、判斷預(yù)后及治療提供了非常有價值的依據(jù)。SATB1是一種組織特異性的核基質(zhì)結(jié)合蛋白，主要在胸腺細胞中高水平表達［5］。目前，已有資料揭示SATB1參與了某些腫瘤相關(guān)基因的表達調(diào)節(jié)，與腫瘤的發(fā)展及轉(zhuǎn)移有著密切聯(lián)系。

1 STAB1的簡介

1.1 SATB1的結(jié)構(gòu) 1992 年，Dickinson等［5］利用免疫球蛋白重鏈基因增強子3(matrix attachment regions，MARs)序列作為探針，從人類cDNA文庫中篩選得到STAB1基因。SATB1位于3號染色體3p23區(qū)，全長763個氨基酸，在氨基酸序列的中部約有150個氨基酸，大小86KD，為SATB1與MAR結(jié)合的核心序列區(qū)。SATB1在細胞核內(nèi)呈一獨特的籠狀結(jié)構(gòu)包繞異染色質(zhì)［6］，具有一個PDZ結(jié)構(gòu)域(PDZ domain)和三個DNA結(jié)合位點(SATB1-bound genomic sequence，SBS)。

1.2 SATB1的轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能 SATB1結(jié)合于MAR并通過其PDZ結(jié)構(gòu)域招募輔阻遏蛋白及輔激活蛋白，形成染色質(zhì)重構(gòu)復(fù)合體，重塑組蛋白及核小體，調(diào)節(jié)基因表達［7～9］。PDZ結(jié)構(gòu)域參與調(diào)節(jié)組蛋白修飾過程的分子機理尚不清楚。已經(jīng)明確的是，SATB1既是一個轉(zhuǎn)錄抑制因子又是一個轉(zhuǎn)錄活化因子［5］。這是通過磷酸化作用選擇不同的結(jié)合蛋白實現(xiàn)的，包括組蛋白去乙酰基酶(histone deacetylase，HDAC)、組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶(histone acetyltransferase，HAT)、阻遏蛋白Sin3A、改構(gòu)因子ACF/ISWI等等。SATB1與HDAC1的“停泊位點”結(jié)合，使組蛋白去乙?；鲜购诵◇w重塑，表現(xiàn)出轉(zhuǎn)錄的負調(diào)節(jié)作用［9］。相反，與具有HAT活性的轉(zhuǎn)錄共激活因子CBP/p300及PCAF的結(jié)合則會出現(xiàn)轉(zhuǎn)錄的正向調(diào)節(jié)。

2 SATB1對腫瘤相關(guān)基因的調(diào)節(jié)

2.1 SATB1與癌基因myc myc基因?qū)儆诰幋a核蛋白的癌基因，myc基因家族及其產(chǎn)物可促進細胞增殖、永生化、去分化和轉(zhuǎn)化等，在多種腫瘤形成過程中處于重要地位［10］。在研究中，Cai等［6］分別對人類和大鼠的myc基因序列進行分析，發(fā)現(xiàn)在其轉(zhuǎn)錄起始位點上游1507～1531內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一段長24bp富含ATC的核心序列，并證實了該序列為SATB1的結(jié)合序列。在野生型胸腺細胞內(nèi)，利用該序列作為探針進行熒光素原位雜交(FISH)實驗，發(fā)現(xiàn)熒光信號主要存在于熒光探針與散成長環(huán)狀的DNA雜交所形成的光暈(DNA halos)的中央，而在SATB1缺失的胸腺細胞中，熒光信號主要存在于DNA halos的邊緣和膨脹區(qū)域。這說明在敲除SATBl之后，myc的SATB 1結(jié)合序列已經(jīng)不再處于染色質(zhì)的基底部。由此提示SATB1與myc結(jié)合，或可以通過改變該區(qū)域的染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)，促進染色質(zhì)的形成并進而對myc的表達產(chǎn)生影響。

2.2 SATB1與原癌基因bcl-2 抗凋亡基因bcl-2是從B淋巴細胞瘤中分離出的一種原癌基因，其產(chǎn)物可抑制淋巴細胞凋亡過程，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生［10］。bcl-2長約200 kb，而超過70%的易位斷裂點發(fā)生在bcl-2基因的3'非翻譯區(qū)的約150 bp范圍內(nèi)，該區(qū)域被稱為主要斷裂點區(qū)(major breakpoint region，MBR)。

Ramakrishnan等［11］發(fā)現(xiàn)T細胞bcl-2基因的MBR有一段長約33 bp、高度保守、富含A-T序列的核基質(zhì)結(jié)合區(qū)，這段序列與人類和大鼠中的bcl-2基因(37MBR)中所包含的極為相近，并且分離和鑒定出與該區(qū)域結(jié)合的一個核因子，即為核基質(zhì)結(jié)合蛋白-SATB1。由此表明bcl-2中MBR是核基質(zhì)結(jié)合區(qū)，SATB1側(cè)面附著在bcl-2基因的MBR上，可能與bcl-2的染色體易位存在著一定的關(guān)系。由此Zhang等［12］提出了MBR可能參與bcl-2基因表達的調(diào)控假設(shè)，通過對T細胞、前B細胞Nalm-6、人腎胚細胞HEK293、乳腺癌細胞MCF-7中bcl-2基因的表達進行分析，當(dāng)去除SATB1的富含AT序列結(jié)合區(qū)(37bp)時，bcl-2中的MBR功能喪失，不能表達bcl-2基因;當(dāng)SATB1過表達時，bcl-2中的MBR上調(diào)基因表達的活性增加，這表明MBR調(diào)控bcl-2基因表達的功能，與SATB1有著密切的關(guān)系。由此可見SATB1作為一種核基質(zhì)結(jié)合蛋白，是通過結(jié)合在bcl-2基因的核基質(zhì)結(jié)合區(qū)MBR上調(diào)節(jié)該基因的表達。

2.3 SATB1對腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因MCH-Ⅰ的影響 MCH定位于某對染色體的特定區(qū)域，編碼主要的組織相容性抗原的一組緊密連鎖的基因群。有研究表明MHC基因表達調(diào)節(jié)與腫瘤細胞的侵襲行為有關(guān)［13］。而 MHC-Ⅰ抗原在腫瘤轉(zhuǎn)移的抑制作用與宿主的免疫監(jiān)視有關(guān)。一般來說，MCH-Ⅰ的定位點在PML核小體轉(zhuǎn)錄過程中被激活;但PML核小體這種激活的本質(zhì)和亞核的定位模式與其他相關(guān)的蛋白結(jié)合在DNA上的特異性有所不同。Kumar等［14］在實驗中觀察到 PML是通過與SATB1共同作用而影響MCH-Ⅰ基因定位。PML與SATB1通過與MAR序列結(jié)合，將MHC-I在染色體上的定位區(qū)形成一個特殊的高級有序的染色體環(huán)狀結(jié)構(gòu)，兩者在MHC-I上的MAR結(jié)合位點不盡相同。在T細胞中，當(dāng)SATB1的表達升高時，可引起MHC-I基因表達水平的升高;而RNAi干擾抑制SATB1時，導(dǎo)致MHC-I基因表達水平的下降。這提示著SATB1很可能不僅可以協(xié)同PML共同促進MCH-Ⅰ基因的表達，而且還可能是MCH-Ⅰ基因表達的必要條件。

2.4 SATB1對SPARC的調(diào)節(jié) 富含半胱氨酸酸性分泌蛋白(SPARC)是一種細胞膜外糖蛋白，可影響細胞周期的進程和參與膜外基質(zhì)的形成，在口腔鱗癌、乳腺癌、惡性黑色素瘤等腫瘤中均過表達，其與腫瘤的增殖、侵襲、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，影響患者的預(yù)后和生存，可作為潛在的生物標志物［15～17］。Li等［18］將 SATB1 表達的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染至人紅白血病細胞(K562)內(nèi)，成功地克隆并分離出高表達的SATB1蛋白。當(dāng)K562細胞內(nèi)SATB1表達升高時，SPARC的表達也隨著增加，同時，腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)因子IGFBP2表達水平上升;敲除SATB1時，SPARC的表達水平則下降。通過進一步對SPARC基因序列分析，發(fā)現(xiàn)其第三內(nèi)含子上有一段長17bp的序列，該序列具有和SATB1結(jié)合的能力。提示SATB1是通過結(jié)合SPARC的第三內(nèi)含子一段17bp的序列上，調(diào)節(jié)SPARC的表達。但該17bp序列的組成尚未被確定，進一步明確17bp序列的組成將更有助于我們認識SATB1對SPARC表達調(diào)控的機制。

2.5 SATB1與乳腺癌轉(zhuǎn)移相關(guān)基因關(guān)系 Han等［19］對乳腺癌患者的病理標本進行測定，發(fā)現(xiàn)SATB1在惡性程度高的乳腺癌中高水平表達，在惡性程度相對低的類型中低水平表達，而相應(yīng)腫瘤組織鄰近的正常組織無SATB1的表達;SATB1高水平表達的患者，通常術(shù)后存活期都比較短。在Han等建立的動物模型中，當(dāng)乳腺癌細胞內(nèi)SATB1轉(zhuǎn)錄水平下降時，癌細胞的增殖能力、侵襲能力則大為削減，提示著SATB1可能存在促進乳腺癌形成發(fā)展及轉(zhuǎn)移的潛能，并和乳腺癌預(yù)后密切相關(guān)。當(dāng)對分別轉(zhuǎn)染了控制性shRNA和SATB1 shRNAS1的MDA-MB-231細胞進行基因分型，發(fā)現(xiàn) SATB1表達的癌細胞內(nèi)，腫瘤轉(zhuǎn)移基因-S100A4、VEGFB2、MMPs、CTGF等的表達水平上升，腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因-BRMS1、KAI、KISS1和NME1等因子的表達水平下降，并且SATB1還直接上調(diào)各種乳腺癌腫瘤轉(zhuǎn)移基因的表達;被敲除SATB1的癌細胞，則阻斷乳腺浸潤癌細胞結(jié)構(gòu)基因的表達，這些基因均與腫瘤的轉(zhuǎn)移有緊密聯(lián)系，如纖維粘連素FN、整合素β4、連接纖維蛋白VIM等。由此推測SATB1在乳腺癌細胞中具有表達的特異性，通過調(diào)節(jié)細胞各種腫瘤轉(zhuǎn)移基因、腫瘤轉(zhuǎn)移抑制基因的表達，從而促進乳腺癌的生長并促使其轉(zhuǎn)移，故SATB1很可作為乳腺癌診斷和判斷預(yù)后的標志物。由于目前的實驗資料有限，尚需開展更多的實驗研究，以進行確定并探明SATB1在其中的作用機制。

3 結(jié)語

SATB1參與了某些腫瘤相關(guān)基因的表達調(diào)節(jié)，但具體的調(diào)節(jié)機制尚未明確。隨著對SATBl研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)其對染色體重塑、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)和T細胞發(fā)育方面的影響是相當(dāng)復(fù)雜的，而其表達的失調(diào)在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起促進作用還是抑制作用尚待進一步研究。

已知 myc、bcl-2、MCH-Ⅰ、SPARC、MMPs等基因為口腔惡性腫瘤、乳腺癌以及人類其他惡性腫瘤的相關(guān)基因。有文獻報道認為SATB1可通過調(diào)節(jié)bcl-2、MMPs等相關(guān)基因的表達水平，促進乳腺癌腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。但對于口腔惡性腫瘤，SATB1是否也存在著同樣的調(diào)節(jié)機制，目前未見報道。通過研究SATBl對口腔惡性腫瘤相關(guān)基因的表達調(diào)控的機制，可望為口腔惡性腫瘤的診斷、預(yù)后、治療提供新的切入點。

［1］ Spencer VA，Samuel SK，Davie JR，et al.Nuclear matrix proteins associated with DNA in situ in hormone-dependent and hormone-independent human breast cancer cell lines［J］.Cancer Res，2000，60(2):288－292.

［2］ Boccardo F，Rubagotti A，Carmignani G，et al.Nuclear matrix proteins changes in cancerous prostate tissues and their prognostic value in clinically localized prostate cancer［J］.Prostate，2003，55(4):259－264.

［3］ Uetsuki H，Tsunemori H，Taoka R，et al.Expression of a novel biomarker，EPCA，in adenocarcinomas and precancerous lesions in the prostate［J］.J Urol，2005，174(2):514 －518.

［4］ Balasubramani M，Day BW，Schoen RE，et al.Altered expression and localization of creatine kinase B，heterogeneous nuclear ribonucleoprotein F，and high mobility group box 1 protein in the nuclear matrix associated with colon cancer［J］.Cancer Res，2006，66(2):763 －769.

［5］ Dickinson LA，Joh T，Kohwi Y，et al.A tissue-specific MAR/SAR DNA-binding protein with unusual binding site recognition［J］.Cell，1992，70(4):631 －645.

［6］ Cai S，Han H，Kohwi-Shigematsu T.SATB1 creates chromatin domains with specific histone modifications to regulate genes［J］.Cell，2002，421(10):645 －649.

［7］ Prabhat KP，Sunita S，Kumar PP，et al.PDZ domain-mediated dimerization and homeodomain-directed specificity are required for high-affinity DNA binding by SATB1［J］.Nucleic Acids Research，2008，36(7):2107－2122.

［8］ Pavan Kumar，Purbey PK，Sinha CK，et al.Phosphorylation of SATB1，a global gene regulator，acts as a molecular switch regulating its transcriptional activity in vivo［J］.Mol Cell，2006，22(2):2312－2343.

［9］ Yasui D，Miyano M，Cai S，et al.SATB1 targets chromatin remodelling to regulate genes over long distances［J］.Nature，2002，419(6907):6416－6445.

［10］ Gonga F，Suna L，Sun Y.A novel SATB1 binding site in the BCL2 promoter region possesses transcriptional regulatory function［J］.Journal of Biomedical Research，2010，24(6):452 －459.

［11］ Ramakrishnan M，Liu WM，DiCroce PA，et al.Modulated binding of SATB1，a matrix attachment region protein，to the AT-rich sequence flanking the major breakpoint region of BCL2［J］.Mol Cell Biol，2000，20(3):868 －877.

［12］ Zhang J，Ma C，Han X，et al.The bcl-2 major breakpoint region(mbr)possesses transcriptional regulatory function［J］.Gene，2006，379:127－131.

［13］ Negorev D，Maul GG.Cellular proteins localized at and interacting within ND10/PML nuclear bodies/PODs suggest functions of a nuclear depot［J］.Oncogene，2001，20(49):7234 －7242.

［14］ Kumar PP，Bischof O，PK Purbey，et al.Functional interaction between PML and SATB1 regulates chromatin-loop architecture and transcription of the MHC class I locus［J］.Nat Cell Biol，2007，9(1):45－56.

［15］ Choi P，Jordan CD，E Mendez，et al.Examination of oral cancer biomarkers by tissue microarray analysis［J］.Arch Otolaryngol Head Neck Surg，2008，134(5):539 －546.

［16］ Bashyam MD，Bair R，Kim YH，et al.Array-based comparative genomic hybridization identifies localized DNA amplifications and homozygous deletions in pancreatic cancer［J］.Neoplasia，2005，7(6):556－562.

［17］ Fmmson PE，Sage EH.SPARC and tumor growth:where the seed meets the soil?［J］.J Cel Biochem，2004，92(4):679 －690.

［18］ Li K，Cai R，Dai BB，et a1.SATB1 regulates SPARC expression in K562 cell line through binding to a specific sequence in the third intron［J］.Biochem Biophys Res Commun，2007，356(1):6 － 12.

［19］ Han HJ，Russo J，Y Kohwi，et al.SATB1 reprogrammes gene expression to promote breast tumour growth and metastasis［J］.Nature，2008，452(7184):187 －193.

R 73-37

A

1673-6575(2012)06-0648-03

廣西自然科學(xué)基金資助項目(編號:桂科自0991114)

2012-08-11

2012-10-11)