WTX基因在腫瘤中的研究進展

覃 創(chuàng) 綜述，陳嘉勇，梁道明 審校

（昆明醫(yī)學院第二附屬醫(yī)院急診科 650101）

Rivera等［1］于2007年在腎母細胞瘤（Wilms瘤）的研究中發(fā)現第一個定位于X染色體上直接作為腫瘤抑制因子的基因，并將其命名為WTX基因。由于其位置的特殊性，以及它廣泛存在于各種組織中，且在腫瘤的發(fā)生過程中起著重要的作用，因而對其結構及其在腫瘤形成中的研究已成為國內外學者的研究熱點?，F就WTX在腫瘤中的研究進展進行綜述。

1 WTX的簡介及作用機制

WTX基因包含2個外顯子和1個約7.5kb大小的mRNA轉錄區(qū)，該轉錄區(qū)編碼1135個氨基酸組成的蛋白質。完整的WTX基因蛋白存在于細胞膜和細胞質中，并擁有3個腺瘤樣結腸息肉?。╝denomatous polyposis coli，APC）綁定區(qū)。這使它能夠與APC在細胞膜上發(fā)生相互作用。其中還發(fā)現完整的WTX基因蛋白擁有2個磷酸肌醇4，5二磷酸［（PtdIns（4，5）P2］綁定區(qū)，這一區(qū)域調節(jié)WTX基因蛋白在細胞膜中的定位，缺少該綁定區(qū)的亞結構主要定位于核內。核內的WTX與β－catenin及其降解復合物形成一新的復合物，該復合物促進β－catenin蛋白的降解和遍在蛋白化（ubiquitination），因此認為是該亞結構下調了 Wnt信號傳導通路［2－4］。一些學者認為 WTX基因對之前的經典理論是一次意外的革命［5］。通常，惡性腫瘤的發(fā)生需等位基因經2次以上基因突變的積累，但由于WTX基因定位于X染色體上，且人類所有的X染色體基因只帶有1個功能等位體。對于男性而言，X染色體1個單突變就會使抑癌基因沉默，導致腫瘤的發(fā)生；雖然女性有2個X染色體，但在正常發(fā)育過程中會有1個失活，而位于該X染色體某個基因則因為染色體失活而保持沉默，而如果WTX基因突變出現在女性X染色體上則可導致女性成為Wilms患者。從而認為WTX基因在腫瘤的發(fā)生過程中是單次打擊事件（one－h(huán)it）［1］。目前國內外已有諸多研究，但WTX的作用機制依舊不甚清楚。

2 WTX基因在腫瘤中的研究進展

目前國內外對WTX基因的研究主要集中在Wilms瘤中的研究，其他還包括在合并有顱骨硬化癥的條紋狀骨?。╫steopatia striata with cranial sclerosis，OSCS）、白血病、消化道腫瘤和腎上腺皮質瘤等方面的研究。

2.1 WTX基因在Wilms瘤中的研究 目前，已發(fā)現在Wilms瘤的形成過程中起重要作用的抑癌基因有:WT1基因、定位于X染色體上的WTX基因、β－粘連素分子（CTNNB1）和p53等。WTX基因是在 Wilms瘤上新近發(fā)現的基因，在HEK293胚腎細胞系和U2OS骨肉瘤細胞系中，轉染WTX會很強地抑制集落的形成，說明 WTX具有抑癌基因作用［1］。WTX作為抑癌基因，在Wilms瘤中的突變率約占Wilms瘤總數的1／3［6］。WTX基因的突變可出現在7%～29%的 Wilms瘤中，其中2／3存在整個 WTX基因片段的突變，剩下的1／3表現為縮短突變（包括插入、框移及無義突變）及錯義突變。無義突變的作用目前還不清楚，因為它存在于同一患者的正常組織中，而缺失和縮短突變在腫瘤中的作用通常都很特殊［6－9］。縮短突變會導致大部分或全部β－catenin綁定區(qū)的丟失，縮短的WTX基因亦會導致體外實驗中β－catenin在核內的增加［10］，這表明在體外實驗中 WTX基因的突變有著相似的作用以及穩(wěn)定β－catenin蛋白的作用。在Wilms瘤的研究中還發(fā)現，WTX基因的突變會導致Wnt通路中靶基因表達的增加，這主要存在于胚基組織中，而不存在于以上皮為主的腫瘤中［9］。

Wilms瘤相關基因的突變包括2個抑癌基因WTX及p53，1個致癌基因CTNNB1與1個易變基因WT1（chameleon gene）［11］。p53其作為腫瘤抑癌基因的相關機制已非常明確，而WT1是在Wilms瘤中較早發(fā)現的基因。早期發(fā)現WT1在某些Wilms瘤中失活而把它看作抑癌基因，但后來的研究發(fā)現，它能促進細胞的增生和繁殖，因而現在認為它是一個異變基因［12－15］。CTNNB1編碼β－catenin蛋白，其作為細胞膜黏附復合物的一種成分，亦作為經典Wnt信號通道中一種重要的效應劑，使CTNNB1在Wilms瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中起重要的作用［16－18］。

WTX基因在Wilms瘤中的突變最初被認為與WT1基因突變之間不存在關系，即兩種基因在腎前體中具有統(tǒng)一瞬時和空間表達模式（即 WTX與 WT1互相排斥:有 WTX無 WT1或有WT1無WTX）。然而，后來的研究表明WTX基因的突變是否合并 WTI突變在概率上是幾乎相等的［6，9］。雖然有文獻報道 WTX基因能夠增強WT1基因功能［4，6］，但是現有的文獻并不支持WTX基因的突變與WT1基因的突變在功能上是重復的。相反，在Wilms瘤中，WTX基因的突變失活（如缺失和縮短或框移）與CTNNB1第3位外顯子的突變失活之間沒有相關關系［6，8］。有文獻介紹，在60例合并有CTNNB1第3位外顯子突變的Wilms瘤患者中，僅有2例合并有WTX基因的突變，遠少于WTX基因在Wilms瘤中20%的突變率［1，6，8，19］。然而，雖然 WTX 與 CTNNB1突變之間可能有某些相同的功能，但是WT1與WTX突變之間缺乏聯系而WT1與CTNNB1之間卻有密切的聯系［6］。

2.2 WTX基因在合并有顱骨硬化癥的OSCS中的研究 目前認為引起合并有顱骨硬化癥的OSCS的基因是WTX基因。研究發(fā)現，WTX基因的遺傳性突變在家族性及少數散發(fā)性骨硬化不良OSCS患者都可以觀察到［20］。但有趣的是，合并有OSCS的患者卻并不會增加Wilms瘤或其他腫瘤的危險性，這也使研究者們對WTX基因作為腫瘤抑癌基因產生懷疑。然而，最近報道Wilms瘤的前體細胞（nephrogenic rests）出現在1例攜帶有遺傳性WTX基因突變的男性Wilms瘤患者的腎臟中［21］，表明遺傳性突變容易導致 Wilms瘤的發(fā)生。因而由于WTX基因突變的OSCS病例的不足，或是由于很少有前體細胞轉化為腫瘤細胞，使合并有OSCS的Wilms瘤病例的不足，導致研究的局限性，使這一定論并沒有成立。

2.3 WTX基因在消化道腫瘤中的研究 一般而言，結直腸癌（colorectal cancer，CRCs）可以分為染色體不穩(wěn)定型（CIN）與微衛(wèi)星不穩(wěn)定型（micro satellite instability，MSI）2種。結直腸癌的這兩種基因類型都涉及β－catenin蛋白的降解，而β－catenin是Wnt信號通路正向調節(jié)重要的效應物，其細胞質內降解的失調及核內累積會激活一系列靶基因的轉錄而導致腫瘤的發(fā)生。其中，高分化微衛(wèi)星不穩(wěn)定型結直腸癌（MSI－H CRCs）常常涉及多種基因的突變，如:APC、AXIN2、CTNNB1等。由于WTX基因在β－catenin蛋白的降解中起重要作用，因而有文獻指出，WTX基因的突變亦可能在MSI－H CRCs中起重要作用，從而導致該腫瘤的發(fā)生。另外，Nam等［22］對141例其他腫瘤（胃癌、結腸癌、肝細胞癌各47例）研究發(fā)現僅在1例結腸癌（1／47，2.1%）中發(fā)現 WTX突變，在胃癌及肝細胞癌中均未發(fā)現。

2.4 WTX基因在急性白血病中的研究 最近的研究結果表明WNT信號通路在白血病造血干細胞中也起著重要的作用。但該研究發(fā)現，WTX基因并沒有在急性白血病中出現突變，表明WTX基因可能在急性白血病的發(fā)展過程中并不起重要的作用。另外，Chung等［23］在對143例急性白血病的研究中亦未見WTX突變。由于該研究僅研究了WTX基因的N端編碼序列，并發(fā)現該序列出現在所有突變的 WTX基因中，因而該結論是否成立還有待進一步的研究。

2.5 WTX基因在腎上腺皮質瘤（adrenocortical cancer，ACT）中的研究 由于 Wnt／β－catenin信號通路的激活常常出現在ACT中，但只在一小部分腫瘤的體細胞中出現β－catenin突變，表明可能有其他基因涉及該腫瘤的發(fā)生。而APC與WTX基因都參與Wnt／β－catenin信號通路的調節(jié)，因而有人認為它們在ACT的形成過程中起著重要的作用。然而某課題研究了20例散發(fā)性ACT的患者，結果并沒有發(fā)現WTX基因的突變，因而該研究認為WTX基因的突變在散發(fā)性ACT的形成過程中并不重要。

綜上所述，WTX基因雖然在 Wilms瘤中突變常見，但在其他腫瘤中并非常見事件，認為可能與其表達缺失有關。目前國內外對WTX基因的研究較多集中在腫瘤中的突變率，是否因存在CpG島甲基化而導致WTX表達降低或失活，以及WTX基因在各種腫瘤組織及細胞中的表達情況和對腫瘤細胞生長、凋亡的影響均未見報道，這也有待于進一步的研究。

［1］Rivera MN，Kim WJ，Wells J，et al.An X chromosomegene，WTX，is commonly inactivated in Wilms＇tumor［J］.Science，2007，315（5812）:642－645.

［2］Grohmann A，Tanneberger K，Alzner A，et al.AMER1 regulates the distribution of the tumor suppressor APC between microtubules and the plasma membrane［J］.Cell Sci，2007，120（Pt 21）:3738－3747.

［3］Jenkins ZA，Van Kogelenberg M，Morgan T，et al.Germline mutations in WTX cause a sclerosing skeletal dysplasia but do notpredispose to tumorigenesis［J］.Nature Gen－et，2009，41（1）:95－100.

［4］Rivera MN，Kim WJ，Wells J，et al.The tumor suppressor WTX shuttles to the nucleus and modulates WT1activity［J］.Proc Natl Acad Sci，2009，106（20）:8338－8343.

［5］Huff V.Wilms′tumor genetics:a new UnX－pected twist to the story［J］.Cancer Cell，2007，11（2）:313－324.

［6］Ruteshouser EC，Robinson SM，Huff V，et al.Wilmstumor genetics:mutations in WT1，WTX，and CTNNB1account for only about one－third of tumors［J］.Genes Chromosomes Cancer，2008，47（6）:461－470.

［7］Perotti D，Gamba B，Sardella M，et al.Functional inactivation of the WTX gene is not a frequent event in Wilms＇tumors［J］.Oncogene，2008，27（33）:4625－4632.

［8］Fukuzawa R，Anaka MR，Weeks RJ，et al.Canonical WNT signalling determines lineage specificity in Wilms tumour［J］.Oncogene，2009，28（8）:1063－1075.

［9］Wegert J，Wittmann S，Leuschner I，et al.WTX inactivation is a frequent，but lateevent in Wilms tumors without apparent clinical impact［J］.Genes Chromosomes Cancer，2009，48（12）:1102－1111.

［10］Major MB，Camp ND，Berndt JD，et al.Wilms tumor suppressor WTX negatively regulates WNT／β－catenin signaling［J］.Science，2007，316（5827）:1043－1046.

［11］Huff V.Wilms＇tumours:about tumour suppressor genes，an oncogene and a chameleon gene［J］.Nat Rev Cancer，2011，11（2）:111－121.

［12］Huff V.Wilms tumor genetics［J］.Am J Med Genet，1998，79（4）:260－267.

［13］Miwa H，Beran M，Saunders，GF.Expression of the Wilms＇tumor gene（WT1）in human leukemias［J］.Leukemia，1992，1（5）:405－409.

［14］Dobbin E，Graham C，Corrigan PM，et al.Tel／PDGFRβeta induces stem cell differentiation via the Ras／ERK and STAT5signaling pathways［J］.Exp Hematol，2009，37（1）:111－121.

［15］Vicent S，Chen R，Sayles LC，et al.Wilms tumor 1（WT1）regulates KRAS－driven oncogenesis and senescence in mouse and human models［J］.J Clin Invest，2010，120（11）:3940－3952.

［16］Daugherty RL，Gottardi CJ.Phospho－regulation ofβ－catenin adhesion and signaling functions［J］.Physiology，2007（22）:303－309.

［17］MacDonald BT，Tamai K，He X.Wnt／β－catenin signaling:components，mechanisms，and diseases［J］.Dev Cell，2009，17（1）:9－26.

［18］Heuberger J，Birchmeier W.Interplay of cadherinmediated cell adhesion and canonical Wnt signaling［J］.Cold Spring Harb Perspect Biol，2010，2（2）:a002915.

［19］Corbin M，de Reyniès A，Rickman DS，et al.WNT／β－catenin pathway activation in Wilms tumors:a unifying mechanism with multiple entries［J］.Genes Chromosomes Cancer，2009，48（9）:816－827.

［20］Jenkins ZA，Van Kogelenberg M，Morgan T，et al.Germline mutations in WTX cause a sclerosing skeletal dysplasia but do not predispose to tumorigenesis［J］.Nat Genet，2009，41（1）:95－100.

［21］Fukuzawa R，Holman SK，Chow CW，et al.WTX mutations can occur both early and late in the pathogenesis of Wilms tumour［J］.Med Genet，2010，47（11）:791－794.

［22］Nam J，Kim S，Lee SH，et al.Mutational analysis of WTX Gene in Wnt－β－catenin pathway in gastric，colorectal，and hepatocellular carcinomas［J］.Dig Dis Sci，2009，54（5）:1011－1014.

［23］Chung NA，Kim MS，Chung YJ，et al.Tumor suppressor WTX gene mutation is jenkin acute luekemias［J］.Leukemis and Lymphoma，2008，49（8）:1616－1617.