EZH2基因在腫瘤方面的研究進(jìn)展

王紅梅(綜述)，呼 群，蘇烏云(審校)

(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤內(nèi)科，呼和浩特 010050)

近年來的研究表明，polycomb group(PcG)蛋白的異常表達(dá)與人類惡性腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)，主要由polycomb repressive complex 1(PRC1)蛋白復(fù)合物和PRC2蛋白復(fù)合物。Zeste基因增強(qiáng)子同源物2(enhancer of zeste homolog 2，EZH2)是PCR2復(fù)合物的催化活性亞單位，與果蠅基因同源，是PcG基因家族的核心成員，定位于人染色體7q35位置上，是通過催化組蛋白H3第27位賴氨酸三甲基化(H3K27m3)從而抑制基因表達(dá)。多種惡性腫瘤中EZH2呈高表達(dá)，如淋巴瘤[1-2]、乳腺癌[3]、前列腺癌[4]、胃癌等。EZH2與腫瘤的轉(zhuǎn)移、不良預(yù)后有關(guān)[5-6]。這使其可能成為一個重要的早期診斷、評判預(yù)后的分子指標(biāo)，更有可能成為腫瘤的靶向治療的新靶點(diǎn)。

1 EZH2基因的起源及其結(jié)構(gòu)

1996年Hobert等[7]研究與原癌基因Vav的蛋白產(chǎn)物相互作用的蛋白質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)了EZH2基因序列，當(dāng)時命名為ENX-1。之后又在美國基因序列數(shù)據(jù)庫(GenBank)中通過序列比對，發(fā)現(xiàn)位于染色體17q21上部分重疊序列、較短的與ENX-1高度同源但不完全相同的基因，將其命名為ENX-2。同年,Chen等[8]在研究21-三體綜合征致病基因位點(diǎn)的毗鄰基因時發(fā)現(xiàn)了一個與E(z)高度同源的序列(GenBank X 88270)，即EZH2，并將其定位于染色體21q22.2位置上。2000年Cardoso等[9]發(fā)現(xiàn)EZH2基因定位在人染色體7q35的位置上，2003年Hillier等[10]進(jìn)一步證明了EZH2基因確實(shí)定位在人染色體7q35的位置上。

EZH2 基因含20個外顯子和19個內(nèi)含子，外顯子長度為41～323 bp，開放讀碼框分布在19個外顯子上；內(nèi)含子長度為0.15～17.7 kb，轉(zhuǎn)錄后有兩個剪接體：轉(zhuǎn)錄變異體 1和轉(zhuǎn)錄變異體 2[11]；cDNA 全長2.7 kb，編碼613個氨基酸的開放式閱讀框架[12-14]。EZH2基因的C端有1個由Su(var)3-9、Enhancer of zeste、trithorax三種蛋白共同結(jié)構(gòu)域而命名的高度保守的 SET結(jié)構(gòu)域，EZH2所介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄抑制需要依賴完整的SET區(qū)域，所以說該SET區(qū)域如果丟失了就不能產(chǎn)生抑制表型，并且在一些情況下可以使基因去抑制化[15-16]。其N端有3個與果蠅 E(z)基因高度同源的保守序列。

2 EZH2的生物學(xué)作用及與其他表觀遺傳修飾酶的關(guān)系

2.1催化組蛋白甲基化 EZH2屬于PcG基因家族的核心成員，PcG家族包括PRC1和PRC2兩種多聚復(fù)合物，分別起著維持基因抑制和起始基因沉默的作用。PRC1由10個亞體組成，PRC2復(fù)合物由包括EZH2在內(nèi)的幾個基因共同構(gòu)成，EZH2是PRC2的催化活性成分，其高度保守的SET結(jié)構(gòu)域?qū)诵◇w組蛋白H3的第9、27位賴氨酸進(jìn)行甲基化修飾,從而抑制數(shù)百種基因,包括細(xì)胞生長、分化、腫瘤轉(zhuǎn)移等相關(guān)基因的表達(dá)[17]。

2.2EZH2與DNA甲基化 以往認(rèn)為EZH2基因沉默與DNA甲基化是互不相關(guān)的兩個基因沉默系統(tǒng)，但是最近的研究指出，在人類細(xì)胞中EZH2和DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNA methyl-transferase,DNMT)在功能上相關(guān)。Viré等[18]研究表明，PRC2中的EZH2和EED兩個亞基與DNMT1、DNMT2、DNMT3之間可以發(fā)生免疫共沉淀，而且DNMTs和EZH2還一起參與了某些特定靶基因的沉默；骨肉瘤細(xì)胞的RNA干擾研究結(jié)果表明，EZH2對靶基因DNMTs的結(jié)合是必不可少的，但是，DNMTs對EZH2 染色質(zhì)結(jié)合卻不是必需的。這表明在DNMTs對沉默靶基因的甲基化中，EZH2是作為上游基因進(jìn)行調(diào)控的。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，正常細(xì)胞中顯示組蛋白H3-K27的EZH2靶基因與在腫瘤細(xì)胞中高度異常甲基化的基因存在密切關(guān)系[19]。

2.3EZH2與組蛋白脫乙酰基 PRC2能夠直接與1型組蛋白去乙酰酶(histone deacetylases 1，HDAC1)反應(yīng)，屬于沉默機(jī)制的一部分。通過研究發(fā)現(xiàn)，PRC2具有組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶活性。在人類的細(xì)胞中，PRC2的結(jié)構(gòu)與HDAC1、HDAC2相關(guān)。HDACs抑制劑曲古抑菌素A可以抑制PRC2介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄沉默[15]。HDACs在體內(nèi)具有短暫的共同協(xié)調(diào)這些轉(zhuǎn)錄酶的作用。目前，這其中詳細(xì)的作用機(jī)制還不清楚?？傊?，目前產(chǎn)生一種新的觀點(diǎn)，腫瘤細(xì)胞中基因表達(dá)的異常由EZH2、HDACs和DNMTs 3種表觀遺傳沉默通路所調(diào)控。

3 EZH2基因和腫瘤的關(guān)系

3.1EZH2在腫瘤中的表達(dá) 近期有很多關(guān)于EZH2過表達(dá)和多種惡性腫瘤相關(guān)性的報道，如直腸癌、肺癌、胃癌、子宮內(nèi)膜癌、胰腺癌、食管癌等[20]。研究發(fā)現(xiàn)，在這些腫瘤中，EZH2表達(dá)水平的改變最顯著的是在前列腺癌和乳腺癌中,而且EZH2蛋白的表達(dá)水平是升高的[21]。很多學(xué)者發(fā)現(xiàn)，與正常組織相比，EZH2在腫瘤組織中過表達(dá)，并且EZH2的表達(dá)水平越高，其腫瘤的惡性度越高，預(yù)后也就越差；統(tǒng)計學(xué)分析表明，EZH2的表達(dá)水平可以作為前列腺癌和乳腺癌患者預(yù)后的一個有價值的指標(biāo)[21]。最近有關(guān)于內(nèi)皮性骨髓瘤(神經(jīng)外胚層腫瘤)中EZH2過表達(dá)的報道，并且介導(dǎo)神經(jīng)外胚層生長和轉(zhuǎn)移浸潤[22-23]。但是，有一個研究報道橫紋肌肉瘤中EZH2表達(dá)是下調(diào)的[24]。

3.2EZH2基因在腫瘤形成中的作用 EZH2基因在多種惡性腫瘤中呈高表達(dá),EZH2基因的過度表達(dá)往往與惡性腫瘤的進(jìn)展及不良預(yù)后直接相關(guān)[25]。當(dāng)在細(xì)胞發(fā)育過程中人為地促使EZH2過度表達(dá)，發(fā)現(xiàn)它具有很強(qiáng)的增殖和致癌能力。Li等[26]利用乳腺腫瘤病毒長末端重復(fù)序列在大鼠體內(nèi)制造的腫瘤模型中發(fā)現(xiàn)，過度表達(dá)的EZH2基因可以引起上皮細(xì)胞的異常增生；此外，發(fā)現(xiàn)22%的彌漫性大B細(xì)胞性淋巴瘤的生發(fā)中心、7%的濾泡性淋巴瘤以及12%～23%的脊髓發(fā)育不良和骨髓增生性疾病患者的體細(xì)胞EZH2基因異常突變和缺失。大量的研究結(jié)果表明，Y641等位基因一般都是在B細(xì)胞淋巴瘤的腫瘤細(xì)胞野生型等位基因位點(diǎn)進(jìn)行雜合突變的，因此Y641突變雜合子可以結(jié)合野生型EZH2基因增強(qiáng)H3K27甲基化作用，這在功能上等同于EZH2基因過度表達(dá)[27]。類似的研究報道顯示[27]，在一些與EZH2基因的過度表達(dá)相關(guān)的外遺傳情況的突變,同樣與腫瘤的誘發(fā)有相關(guān)性。不論是EZH2基因過度表達(dá),還是失活引起的基因突變都可能與某些類型癌癥的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)聯(lián)，而且這些EZH2基因突變可能對一些特定人群中的靶基因會產(chǎn)生差別調(diào)控，從而促進(jìn)腫瘤的形成。

3.3在癌癥EZH2的監(jiān)管作用 研究表明，EZH2可以調(diào)節(jié)人類不同類型的癌癥轉(zhuǎn)錄、修飾水平,E2Fs轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合PRC2-EZH2，Eed互相促進(jìn)其表達(dá)，這些需要E2F調(diào)節(jié)細(xì)胞擴(kuò)增[28]。EZH2基因表達(dá)也可轉(zhuǎn)錄激活融合尤文肉瘤蛋白EWS-FLI1，同時誘導(dǎo)EZH2表達(dá)具有關(guān)鍵作用的內(nèi)皮細(xì)胞/神經(jīng)分化和腫瘤的生長[22]。相反，SNF5,是一個染色質(zhì)重塑亞基，被發(fā)現(xiàn)能直接抑制EZH2轉(zhuǎn)錄，在SNF5-缺失誘導(dǎo)的淋巴瘤中EZH2呈過表達(dá)，實(shí)體腫瘤微環(huán)境包含由于缺氧引起貧乏的氧合作用區(qū)域[29]。值得注意的是,組織缺氧/缺氧誘導(dǎo)因子1α激活與乳腺癌預(yù)后不良有聯(lián)系。最近的一項(xiàng)研究進(jìn)一步表明，多人數(shù)因缺氧導(dǎo)致氯乙基三氮烯咪唑酰胺誘導(dǎo)因子1α介導(dǎo)反式激活，促使EZH2的表達(dá)顯著增強(qiáng)，反過來又促進(jìn)氯乙基三氮烯咪唑酰胺的擴(kuò)張和癌癥進(jìn)展[30]。除了轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，EZH2轉(zhuǎn)錄物被認(rèn)為由幾個微小RNA監(jiān)管。例如，在淋巴瘤中微RNA26a結(jié)合并抑制EZH2轉(zhuǎn)錄物表達(dá)[31]。EZH2也可以被多種轉(zhuǎn)錄后修飾，EZH2在第21位通過絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶被磷酸化，導(dǎo)致PRC2組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶活性減弱，促進(jìn)腫瘤發(fā)展[32]。來自幾個組織的新研究發(fā)現(xiàn)，EZH2受細(xì)胞獨(dú)立循環(huán)信號控制是通過周期蛋白依賴性激酶1或周期蛋白依賴性激酶2在蘇氨酸350/487位的磷酸化[33-34]。EZH2在第487位蘇氨酸經(jīng)周期蛋白依賴性激酶1的磷酸化，中斷了EZH2與PRC2其他基因的交互作用，導(dǎo)致4-羥基-17-甲基睪丸酮活性降低[35]。然而另一報告顯示，EZH2在蘇氨酸345/487位的磷酸化促進(jìn)了EZH2的泛素化和隨后的退化[36]。此外，接觸煙草煙霧冷凝物誘導(dǎo)EZH2募集反應(yīng)到Wnt信號通道拮抗分子Dkk1啟動子,導(dǎo)致Wnt信號的突變從而激活肺癌細(xì)胞[37]。然而，煙草煙霧冷凝物促進(jìn)EZH2結(jié)合Dkk1啟動子的機(jī)制依然是不清楚的，同樣需要進(jìn)一步調(diào)查。

4 展 望

人們對細(xì)胞記憶機(jī)制的認(rèn)識不斷提高，擾亂細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄記憶系統(tǒng)可導(dǎo)致個體發(fā)育缺陷，促使正常細(xì)胞發(fā)生癌變。EZH2通過基因沉默機(jī)制改變細(xì)胞的記憶系統(tǒng)并調(diào)控轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)前腫瘤的惡性形成，EZH2與多種惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)。雖然目前EZH2在相關(guān)領(lǐng)域的研究中取得了一定的進(jìn)展，但是腫瘤的早期診斷和判斷預(yù)后的分子標(biāo)志物仍然很缺乏，另外EZH2在腫瘤中作用機(jī)制的下游基因仍不清楚。EZH2與其下游調(diào)控基因是如何相互調(diào)控而促進(jìn)腫瘤的問題，還有待進(jìn)一步研究和探討，以期明確其能否成為腫瘤的潛在分子標(biāo)志物以及靶向治療的新靶點(diǎn)提供理論依據(jù)。

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