Kruppel樣轉(zhuǎn)錄因子8的結(jié)構(gòu)和功能多樣性

許明召 劉宏旭 崔貴

1.中國醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，遼寧沈陽110001；

2.中國醫(yī)科大學(xué)第十臨床醫(yī)院阜新礦業(yè)集團總醫(yī)院胸心外科，遼寧阜新123000

Kruppel樣轉(zhuǎn)錄因子8的結(jié)構(gòu)和功能多樣性

許明召1劉宏旭1崔貴2

1.中國醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，遼寧沈陽110001；

2.中國醫(yī)科大學(xué)第十臨床醫(yī)院阜新礦業(yè)集團總醫(yī)院胸心外科，遼寧阜新123000

Kruppel樣轉(zhuǎn)錄因子8（KLF8）是KLFs家族中的一員，其在羧基端含有3個保守的C2H2鋅指結(jié)構(gòu)及氨基端可變的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域，轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域含PVALS/T基序，在氨基端和羧基端內(nèi)存在核定位序。KLF8在細胞侵襲和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化、細胞周期循環(huán)、細胞致癌性轉(zhuǎn)化及各種腫瘤（肝癌、口腔癌、卵巢癌、胃癌）發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

Kruppel樣轉(zhuǎn)錄因子8；結(jié)構(gòu)；功能；癌

Kruppel樣轉(zhuǎn)錄因子8（Kruppel-like factor 8，KLF8）是KLFs家族中的一員。KLF8在羧基端含有3個保守的C2H2鋅指結(jié)構(gòu)域，用于與DNA結(jié)合。KLF8的轉(zhuǎn)錄受黏著斑激酶（focaladhesion kinase，F(xiàn)AK）、KLF1（kruppel-like factor 1，KLF1）、KLF3（Kruppel-like factor3，KLF3）的調(diào)控。類泛素化是KLF8翻譯后主要的修飾方式。KLF8在氨基端含有特定的PVALS/T基序，與輔助抑制因子C末端結(jié)合蛋白（C-terminalbinding protein，CtBP）相互作用，抑制調(diào)節(jié)區(qū)含CACCC元件的基因表達。此外，還可以通過招募輔助激活因子p300和p300/CBP相關(guān)因子（P/CAF）輔助激活靶基因的表達。同時，KLF8在細胞周期循環(huán)、細胞的侵襲和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial to mesenchymal transition， EMT）、腫瘤的發(fā)生發(fā)展及細胞的癌性轉(zhuǎn)化中發(fā)揮作用。大量的研究證實，KLF8是v-Src誘導(dǎo)的癌變轉(zhuǎn)換不可或缺的，在人類腫瘤的進展中起了很大作用[1]。有研究證實，KLF8誘導(dǎo)蛋白在EMT和侵襲上發(fā)揮強大的作用[2]。本文對KLF8的結(jié)構(gòu)和功能及在各癌癥中的表達進行了概述。

1 KLF8的結(jié)構(gòu)

鋅指結(jié)構(gòu)作為DNA結(jié)合的結(jié)構(gòu)域，參與基因序列中CACCC元件的識別及結(jié)合，并通過蛋白相互作用來發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的功能[1-2]。KLF8與KLFs的其他家庭成員一樣，在其-COOH端均包含了保守的C2H2的鋅指結(jié)構(gòu)，并且其-COOH端為一可變的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域。轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域是一個包含了PVALS/T（Pro-Val-Asp-Leu-Ser/Thr）的基序，該基序可通過結(jié)合相應(yīng)蛋白來抑制調(diào)節(jié)區(qū)含有CACCC元件的基因表達[3]。一般在-NH2端和-COOH端內(nèi)存在核定位信號（nuclear localization signal，NLS）。將KLF8轉(zhuǎn)運至細胞核內(nèi)所必須的是位于-COOH端的一對核定位信號，通常是與穿梭受體β-輸入蛋白（β-importin）相互結(jié)合后，將其轉(zhuǎn)運至核內(nèi)[4]。作為KLFs家族的一員，KLF8不同之處在于其還有1個位于-NH2端151～200位的NLS，在絲氨酸165（S165）或者賴氨酸171（K171）發(fā)生突變時，可增加細胞質(zhì)中KLF8含量，證實其在KLF8的跨核轉(zhuǎn)運中有非常重要的作用[5]。

2 KLF8的功能

在細胞侵襲和EMT[6]、細胞周期循環(huán)[7]、細胞癌性轉(zhuǎn)變[8]及腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中KLFs家族成員都發(fā)揮了其作用，KLF8也同樣具備這樣的功能。

2.1 KLF8在細胞的周期循環(huán)中的作用

FAK是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要成員，由整合蛋白介導(dǎo)，其屬于非受體蛋白酪氨酸激酶，位于細胞胞漿內(nèi)。它能夠與整合素結(jié)合，從而形成復(fù)合體，還可以通過自身磷酸化，起到影響細胞遷移、黏附以及調(diào)節(jié)細胞周期的作用[9]。有研究[10-12]證實，KLF8為FAK的作用靶點，在細胞周期循環(huán)中起作用，F(xiàn)AK通過誘導(dǎo)KLF8表達，使活化的KLF8作用于細胞周期蛋白D1的啟動子，激活細胞周期蛋白D1，從而產(chǎn)生細胞周期調(diào)控作用。

2.2 KLF8在細胞侵襲和EMT中的作用

在腫瘤細胞由非侵襲轉(zhuǎn)變?yōu)榍忠u狀態(tài)，EMT是被公認的一個決定性步驟，主要通過腫瘤細胞之間黏附力的喪失、細胞的遷移和運動力的獲得及細胞形態(tài)改變、腫瘤的細胞上皮標(biāo)志基因的表達降低、間質(zhì)標(biāo)志基因的表達增加、對凋亡產(chǎn)生耐受的方式來表現(xiàn)[13-14]。比如在胚胎組織發(fā)育和傷口創(chuàng)面愈合過程中，EMT通過解除上皮性鈣黏蛋白E（E-cadherin）介導(dǎo)細胞間黏附，導(dǎo)致上皮形態(tài)喪失，從而獲得有侵襲性的成纖維細胞樣間質(zhì)，該過程與抑制E-cadherin轉(zhuǎn)錄、導(dǎo)致功能破壞關(guān)系密切[15]。在受到眾多的轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控下，下調(diào)E-cadherin表達被認為是非侵襲腫瘤細胞向侵襲性腫瘤細胞轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵步驟。有研究發(fā)現(xiàn)，KLF8蛋白具有很強的EMT作用和侵襲性，為新發(fā)現(xiàn)的上皮細胞E-cadherin的抑制蛋白[16]。Zhao等[17]研究表明，KLF8能夠誘導(dǎo)乳腺癌細胞EMT的發(fā)生，通過檢測上皮和間質(zhì)標(biāo)志蛋白表達情況發(fā)現(xiàn)，在KLF8的誘導(dǎo)作用下，E-cadherin表達顯著減少，而β-連環(huán)蛋白（βcatenin）同樣作為上皮的標(biāo)志蛋白呈現(xiàn)中等量減少；相反，纖連蛋白、神經(jīng)性鈣黏蛋白、波形蛋白作為纖維母細胞的標(biāo)志蛋白卻被強烈誘導(dǎo)。KLF8蛋白為E-cadherin轉(zhuǎn)錄的內(nèi)源性調(diào)節(jié)蛋白，它通過直接結(jié)合到E-cadherin啟動子的GT盒，抑制基因啟動子?？梢酝茰y在高侵襲性細胞株中KLF8的表達升高，E-cadherin的表達減少，導(dǎo)致高侵襲性的發(fā)生。以上均提示，KLF8可以負向調(diào)節(jié)E-cadherin的表達，其在上皮細胞獲得侵襲能力過程中具有重要作用。

2.3 KLF8在肝癌中的表達及作用

有研究顯示，在各種類型的肝癌細胞系中，隨著KLF8 mRNA及蛋白質(zhì)水平的升高，肝癌細胞系侵襲轉(zhuǎn)移潛能也是隨之顯著增強[16]。KLF8主要在癌細胞的核內(nèi)表達，在正常肝組織中KLF8 mRNA水平是較低的，但在肝細胞肝癌組織中則表達明顯升高，并且在有明確轉(zhuǎn)移者中表達更高[17]。這樣進一步證實了KLF8在各種類型的轉(zhuǎn)移潛能的肝癌細胞系中，以及不同的肝（癌）組織中表達有差異，預(yù)示了其參與肝細胞肝癌的發(fā)生及侵襲轉(zhuǎn)移的可能性[18]。

2.4 KLF8在口腔癌中的表達及作用

在有關(guān)口腔癌的研究中表明，KLF8 mRNA和蛋白質(zhì)的表達從而減少了KLF8 21 ntsiRNA對CAL27的轉(zhuǎn)染[19]。慢病毒介導(dǎo)沉默的KLF8可以減少細胞增殖，從而指示KLF8在細胞增殖和腫瘤發(fā)生中的作用[6]。得出結(jié)論為KLF8是CAL27癌細胞生長的必要條件[20]。為更好地指導(dǎo)口腔癌的臨床治療提供了新見解。

2.5 KLF8在卵巢癌中的表達及作用

有研究證實[21]，KLF8參與小鼠成纖維細胞的惡性轉(zhuǎn)化和在人類卵巢癌抗原高度表達，并發(fā)現(xiàn)侵襲性卵巢癌患者腫瘤相關(guān)KLF8呈高效表達。研究證實，KLF8單獨的過度表達，不論是否T80/KLF8細胞被注入皮下、腹腔或原位腫瘤發(fā)生，足以誘發(fā)裸鼠卵巢囊癌變，造成短壽命[22]。組織病理學(xué)研究證實[23]，cyclin D1和USP44是KLF8的主要目標(biāo)和效應(yīng)器T80轉(zhuǎn)化的細胞周期調(diào)節(jié)因子[24]。從而確定KLF8高效表達與人卵巢癌發(fā)病有相關(guān)性。

2.6 KLF8在胃癌中的表達及作用

有研究對胃癌患者成功根治性切除術(shù)后及密切隨訪研究中發(fā)現(xiàn)，胃癌組織中KLF8蛋白表達比相鄰的非癌性組織更高（54.5%比34.0%，P＜0.05）[25]。KLF8表達程度與腫瘤大小及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)，KLF8陽性表達患者總體生存率和特定于癌癥生存率較未表達者低（P＜0.001）[25]。多元統(tǒng)計分析表明，KLF8表達獨立影響總體和個體癌癥生存的胃癌患者（P=0.035和P=0.042）[26-27]，提示KLF8與胃腫瘤的形成過程、血管生成和預(yù)后不良密切關(guān)聯(lián)，并暗示它可能代表胃癌一種新型預(yù)后生物標(biāo)志物和靶點治療。

3 總結(jié)

研究者們通過深入的研究，很大程度上了解了KLF8抑制和激活靶基因的作用機制，并達成了一定的共識。KLF8在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用也日益受到人們的重視。對KLF8的生物學(xué)特性的充分研究、繼續(xù)探討并且掌握其功能及作用機制，對進一步認識細胞的病理、生理過程幫助巨大。如果能應(yīng)用于臨床，將為指導(dǎo)KLF8所參與的相關(guān)腫瘤疾病的早期診斷、早期治療及預(yù)后判斷提供又一新策略。并且深入了解KLF8自身的表達調(diào)控、KLF8抑制或激活靶基因的作用機制及功能，將對防控KLF8參與的疾病帶來非常有力的支持。

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Diversified Functions and structure of Kruppel-like factor 8

XUMingzhao1LIUHongxu1CUIGui2
1.The First Affiliated Hospital of China Medical University,Liaoning Province,Shenyang 110001,China；2.Department of Cardio-Thoracic Surgery,the Tenth Clinical Hospital of China Medical University Fuxin Mining Group General Hospital,Liaoning Province,Fuxin 123000,China

Kruppel-like factor 8(KLF8)is a member of Kruppel-like transcription factors(KLFs)family.It shares three well-conserved C2H2 zinc finger domains on its C-terminus and variable transcriptional regulation domain on its N-terminus.Its transcriptional regulation domain has PVALS/T motif.Nuclear localization signal exists on C-terminus and N-terminus.KLF8 plays an important role on cell cycle,cell invasion,epithelial tomesenchymal transition,cellula oncogenic transformation and occurrence and development of variety of tumors(liver cancer,oral cancer,ovarian cancer and stomach cancer).

Kruppel-like factor 8;Structure;Function;Cancer

R655

A

1673-7210（2015）04（c）-0029-03

2015-01-12本文編輯：程銘）

遼寧省科學(xué)技術(shù)計劃項目（編號2013225585）；遼寧省“百千萬人才工程”資助項目（編號2011921038）。

許明召（1984.1-），男，中國醫(yī)科大學(xué)2012級胸外科專業(yè)在讀碩士研究生；研究方向：KLF8蛋白在非小細胞肺癌中的表達及相關(guān)性分析。

劉宏旭（1972.5-），醫(yī)學(xué)博士，教授，主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師。