Y-box結(jié)合蛋白1在腫瘤發(fā)生與治療中的研究進(jìn)展

屈朋歡， 史建紅

（1. 河北大學(xué)預(yù)防醫(yī)學(xué)與衛(wèi)生事業(yè)管理系，河北 保定 071000；2. 河北大學(xué)附屬醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071000）

·綜 述·

Y-box結(jié)合蛋白1在腫瘤發(fā)生與治療中的研究進(jìn)展

屈朋歡1， 史建紅2

（1. 河北大學(xué)預(yù)防醫(yī)學(xué)與衛(wèi)生事業(yè)管理系，河北 保定 071000；2. 河北大學(xué)附屬醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071000）

Y-box結(jié)合蛋白1（YB-1）屬于冷休克蛋白家族，是一種多功能蛋白。YB-1參與一系列DNA/RNA依賴的事件，如DNA的修復(fù)、mRNA選擇性剪接、mRNA穩(wěn)定性和翻譯的調(diào)節(jié)。YB-1在細(xì)胞增殖、分化、應(yīng)激反應(yīng)和惡性細(xì)胞的轉(zhuǎn)化等過程中發(fā)揮重要的生物學(xué)功能。YB-1在各種類型的腫瘤組織中過表達(dá)，在腫瘤的發(fā)生和耐藥性方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用?，F(xiàn)在，以YB-1為靶點(diǎn)治療腫瘤已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。

YB-1；增殖；侵襲與轉(zhuǎn)移；抗凋亡與多藥耐藥；腫瘤治療

Y-box結(jié)合蛋白1（YB-1）是廣泛存在于生物中的蛋白質(zhì)家族，是一種高度保守的順式作用元件[1]。YB-1是一種多功能蛋白，在分子水平上，參與DNA的修復(fù)、mRNA轉(zhuǎn)錄和剪接、調(diào)節(jié)mRNA的穩(wěn)定性和翻譯等生物學(xué)過程；在細(xì)胞水平，YB-1在細(xì)胞增殖與分化、細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)和腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)化上起重要作用[2]。研究[3]表明，YB-1主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，當(dāng)有抗癌劑、紫外線等環(huán)境刺激時(shí)，轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核內(nèi)，且在腫瘤細(xì)胞核內(nèi)異常聚集。YB-1作為惡性腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)化和腫瘤細(xì)胞侵襲的標(biāo)志，已經(jīng)成為有潛力的癌癥靶分子。

1 YB-1的結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能

YB-1是DNA和RNA結(jié)合蛋白家族的成員之一，是一種高度保守的順式作用元件。YB-1基因位于染色體1p34（25，26），跨越19 Kb染色體DNA，并包含8個(gè)外顯子[4]。YB-1蛋白包括氨基酸N末端（A/P domain）、親水結(jié)構(gòu)域C末端（CTD）和冷休克結(jié)構(gòu)域（cold shock domain，CSD）3個(gè)結(jié)構(gòu)域[5]，冷休克結(jié)構(gòu)域超過90%，N末端、C末端的結(jié)構(gòu)域是雜亂無序的，沒有完整的三維空間結(jié)構(gòu)。YB-1的結(jié)構(gòu)決定它是一種多功能蛋白，YB-1不僅與DNA有很高結(jié)合力，也與順鉑修飾的DNA和RNA有較高的結(jié)合力，使其起到轉(zhuǎn)錄和有效的DNA修復(fù)作用。YB-1還可以與mRNA相互作用形成復(fù)合體，參與其編碼蛋白質(zhì)的翻譯、維持mRNA穩(wěn)定性、mRNA的選擇性剪切。

2 YB-1與腫瘤發(fā)生的關(guān)系

2.1 YB-1促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖

腫瘤細(xì)胞失去正常細(xì)胞所具有的控制細(xì)胞分裂增殖的機(jī)制是腫瘤細(xì)胞惡性增殖的原因。YB-1蛋白可能作為抑癌基因p53的負(fù)調(diào)節(jié)因子[6]，通過其調(diào)節(jié)作用啟動(dòng)腫瘤細(xì)胞發(fā)生或促進(jìn)生長(zhǎng)。Alastair等[7]對(duì)乳腺癌的研究指出，YB-1通過染色質(zhì)重組轉(zhuǎn)換人類乳腺癌上皮細(xì)胞，導(dǎo)致基細(xì)胞樣乳腺癌的發(fā)展。持續(xù)YB-1表達(dá)的上調(diào)導(dǎo)致完全轉(zhuǎn)變和腫瘤啟動(dòng)。

Jurchott等[8]在YB-1過表達(dá)的細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)，Cyclin A、Cyclin B1的水平均較正常細(xì)胞表達(dá)增高。Masanori等[9]人類非小細(xì)胞肺癌的研究顯示，YB-1促進(jìn)Cyclin D1參與的細(xì)胞周期G1/S的轉(zhuǎn)化過程并轉(zhuǎn)移到核內(nèi)，而且指出由于YB-1的過表達(dá)導(dǎo)致Cyclin D1、CDC6異常表達(dá)聯(lián)合引起致癌作用。YB-1結(jié)合到對(duì)維持乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)非常重要的EGFR和HER2的調(diào)節(jié)區(qū)，與EGFR和HER2的表達(dá)有密切聯(lián)系[10]。

Lasham等[11]通過對(duì)乳腺癌、結(jié)腸腺癌、肺癌YB-1 siRNA 的研究發(fā)現(xiàn)，YB-1 mRNA 的表達(dá)與轉(zhuǎn)錄因子E2F1靶基因和有結(jié)合E2F1能力的基因表達(dá)有關(guān)，沉默YB-1表達(dá)后，腫瘤細(xì)胞數(shù)量隨著時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸減少。

2.2 YB-1與腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移

腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移是腫瘤細(xì)胞與宿主細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)之間相互作用的動(dòng)態(tài)過程，會(huì)導(dǎo)致癌癥復(fù)發(fā)，嚴(yán)重影響腫瘤患者的生存時(shí)間。研究[12]證實(shí)，YB-1不僅參與惡性腫瘤的增殖，而且促進(jìn)隨后的轉(zhuǎn)移，抑制YB-1的表達(dá)，細(xì)胞的遷移和侵襲能力減弱。

Moiseeva等[13]對(duì)乳腺癌的研究發(fā)現(xiàn)，YB-1的mRNA水平與無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的患者呈負(fù)相關(guān)，細(xì)胞外YB-1增加惡性乳腺癌的遷移率。YB-1出現(xiàn)核轉(zhuǎn)移或在近瘤組織的量增加, 預(yù)示著腫瘤細(xì)胞侵襲性增加或發(fā)生了轉(zhuǎn)移[14]。

研究[15]發(fā)現(xiàn)，YB-1和來自CSD的16-氨基酸碎片可以作為生長(zhǎng)因子發(fā)揮作用。當(dāng)在培養(yǎng)的細(xì)胞中加入毫微摩爾濃度時(shí)，YB-1可以刺激小鼠腎小球系膜細(xì)胞和人腎細(xì)胞增殖和遷移。

YB-1可以通過間質(zhì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)刺激侵襲性癌細(xì)胞的獲得，從而引起轉(zhuǎn)移。研究[16]證實(shí)，TGF-β1可以誘YB-1表達(dá)，而且為研究YB-1在EMT過程中的作用，通過在A549細(xì)胞中穩(wěn)定轉(zhuǎn)染YB-1 siRNA觀察E-鈣粘蛋白（上皮細(xì)胞標(biāo)志物）和N-鈣粘蛋白（間葉細(xì)胞標(biāo)志物）的表達(dá)水平，結(jié)果顯示YB-1過表達(dá)降低了E-鈣粘蛋白的水平，增加了N-鈣粘蛋白的水平。在隨后進(jìn)行的愈合試驗(yàn)中顯示，YB-1引起了高水平的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)活性。說明了YB-1引起細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化過程和細(xì)胞遷移活性。

肝細(xì)胞癌中YB-1有調(diào)節(jié)一系列與細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)的基因表達(dá)，表明YB-1可能有控制上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化進(jìn)程的潛力。Zhang等[17]根據(jù)這個(gè)線索第一次闡述了PGF2通過EP1/Src/EGFR/p44/42 MAPK/mTOR途徑上調(diào)YB-1的表達(dá)和促進(jìn)HCC細(xì)胞侵襲的機(jī)制，大大加強(qiáng)了癌細(xì)胞的侵襲能力。

在乳腺癌上皮細(xì)胞中，YB-1的過表達(dá)可以誘導(dǎo)Snail1的表達(dá)下調(diào)，而且調(diào)節(jié)隨后的EMT發(fā)展。然而最近研究[18]顯示，在NUGC3胃癌細(xì)胞中YB-1的表達(dá)下調(diào)不會(huì)影響EMT基因的表達(dá)。和YB-1相關(guān)的遷移表型與上皮細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化無關(guān)。中等分化與低侵襲性的MKN74胃癌細(xì)胞相比，YB-1 mRNA在低分化的NUGC3胃癌細(xì)胞中有較高的表達(dá)。根據(jù)上述結(jié)果推斷，YB-1可能聯(lián)合其他的生物因子來共同調(diào)節(jié)癌細(xì)胞的侵襲過程。

2.3 YB-1介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞抗凋亡和耐藥性的產(chǎn)生

腫瘤細(xì)胞是永生性細(xì)胞，腫瘤的發(fā)生與細(xì)胞凋亡異常有關(guān)，機(jī)體化療后產(chǎn)生抗藥性是治療腫瘤疾病的阻礙。

YB-1在腫瘤細(xì)胞抗凋亡中發(fā)揮了一定的作用，一種機(jī)制是調(diào)節(jié)細(xì)胞周期阻滯和調(diào)節(jié)抗凋亡基因p53的活性，另一種機(jī)制是通過抑制介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的Fas受體通路和抑制編碼細(xì)胞凋亡caspase蛋白酶的CASP7基因來調(diào)控凋亡[2]。

在HER-2過表達(dá)的乳腺癌細(xì)胞中，YB-1結(jié)合物的抑制導(dǎo)致PTEN/ mTOR/STAT3信號(hào)通路的失活，阻止細(xì)胞凋亡[19]。在某些情況下，YB-1在乳腺癌細(xì)胞的增加不僅抑制增殖的mRNAs的翻譯，而且激活調(diào)節(jié)細(xì)胞間質(zhì)轉(zhuǎn)化的mRNAs的翻譯[10]。

如果YB-1在腫瘤組織中過量表達(dá)或定位到細(xì)胞核，治療各種類型的癌癥經(jīng)化療后發(fā)生復(fù)發(fā)的可能性比較高。YB-1可保護(hù)干細(xì)胞免受藥物影響的能力，減小腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性，可能是腫瘤復(fù)發(fā)的原因。Hanzawa等[20]發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞質(zhì)中YB-1表達(dá)較高時(shí)，彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤的治療效果不好。但是有研究指出，存在于細(xì)胞外基質(zhì)YB-1不會(huì)對(duì)化療藥物產(chǎn)生耐藥影響[6]。

形成耐藥性的機(jī)制很多，其中一個(gè)是ABC家族，尤其是MDR1基因產(chǎn)生的P-糖蛋白。在對(duì)乳腺癌的研究中[21]發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)YB-1蛋白能直接參與 MDR1 基因活性的調(diào)節(jié)。Bargou等[22]對(duì)人乳腺癌細(xì)胞系MCF-7耐藥株的研究中發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞膜上耐藥相關(guān)蛋白P-糖蛋白的高表達(dá)總是伴隨YB-1蛋白的核聚集同時(shí)出現(xiàn)。

3 以YB-1為靶點(diǎn)的腫瘤治療探索

YB-1在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中的調(diào)節(jié)作用引起了學(xué)者們的關(guān)注，并積極探索以YB-1為靶點(diǎn)的治療方法。

Koll等[23]研究發(fā)現(xiàn)，依賴溶瘤腺病毒（XVir-N-31）的YB-1表現(xiàn)出強(qiáng)的溶瘤活性和誘導(dǎo)膀胱癌細(xì)胞產(chǎn)生免疫性的細(xì)胞死亡，且不受影響細(xì)胞周期進(jìn)程分子改變的限制。提高膀胱癌中YB-1的水平，顯示XVir-N-31復(fù)制和溶解所有的膀胱癌細(xì)胞而不受癌細(xì)胞中Rb-和p53狀態(tài)的影響。而且，細(xì)胞溶解作用伴隨DAMPs包括熱休克蛋白（HSP70）、高遷移組蛋白（HMGB1）和YB-1的釋放。采用XVir-N-31的方法為膠質(zhì)瘤患者治療，將會(huì)在2015年投入Ⅰ期臨床試驗(yàn)。

同樣，Kostova等[24]構(gòu)建了YB-1依賴的由突變的自殺基因HSV1-sr39TK、HSV1-sr39TK/GCV基因和抗癌菌素TMZ共同組成重組的溶瘤腺病毒Ad-delo-sr39TK-RGD，并轉(zhuǎn)染膠質(zhì)瘤。利用YB-1依賴的靶向治療人類的膠質(zhì)瘤做到了病毒療法、自殺基因療法和化學(xué)療法的抗膠質(zhì)瘤的結(jié)合。結(jié)果顯示，構(gòu)建的重組體有強(qiáng)烈的復(fù)制能力、誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤細(xì)胞產(chǎn)生自殺行為，而且可能在一定的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)非侵襲性現(xiàn)象。

4 展望

YB-1參與細(xì)胞增殖、分化、應(yīng)激反應(yīng)和惡性細(xì)胞的轉(zhuǎn)化等多重過程，提高多重耐藥基因（MDR1和其他）的表達(dá)，參與DNA的修復(fù)。了解MDR基因的表達(dá)水平和核定位的關(guān)系將會(huì)對(duì)腫瘤的轉(zhuǎn)移評(píng)估和治療方案的選擇有幫助。一些實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，YB-1碎片能夠降低培養(yǎng)的乳腺癌和前列腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)率，而且可以增強(qiáng)對(duì)曲妥珠單抗的敏感性,并且不抑制正常的生長(zhǎng)。因此，闡明YB-1在細(xì)胞致癌性轉(zhuǎn)化和病理學(xué)的機(jī)制，積極探索影響YB-1的各種基因療法、病毒療法、化學(xué)療法將會(huì)使找到更有效的癌癥或其他疾病的診斷和治療方法成為可能。

[1] DIDIER D K, SCHIFFENBAUER J, WOULFE S L, et al. Characterization of the cDNA encoding a protein binding to the major histocompatibility complex class II Y box[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 1988, 85(19): 7322-7326.

[2] LYABIN D N, ELISEEVA I A, OVCHINNIKOV L P, et al. YB-1 protein: functions and regulation[J]. Wiley Interdiscip Rev RNA, 2014, 5(1): 95-110.

[3] MACIEJCZYK A, SZELACHOWSKA J, EKIERT M, et al. Elevated nuclear YB1 expression is associated with poor survival of patients with early breast cancer[J]. Anticancer Res, 2012, 32(8): 3177-3184.

[4] MAKINO Y, OHGA T, TOH S, et al. Structural and functional analysis of the human Y-box binding protein(YB-1) gene promoter[J]. Nucleic Acids Res, 1996, 24(10): 1873-1878.

[5] MATSUMOTO K, BAY B H. Significance of the Y-box proteins in human cancers[J]. J Mol Genet Med, 2005, 1(1): 11-17.

[6] LASHAM A, MOLONEY S, HALE T, et al. The Y-box-binding protein, YB1 is a potential negative regulator of the p53 tumor suppressor[J]. J Biol Chem, 2003, 278(37): 35516-35523.

[7] DAVIES A H, REIPAS K M, PAMBID M R, et al. YB-1 Transforms human mammary epithelial cells through chromatin remodeling leading to the development of basal-like breast cancer[J]. Stem Cells, 2014, 32(6): 1437-1450.

[8] JURCHOTT K, BERGMANN S, STEIN U, et al. YB -1 as a cell cycle regulated transcription factor facilitating cyclin A and cyclin B1 gene expression[J]. Biol Chem, 2003, 30(278): 27988-27996.

[9] MASANORI H, YOJIRO K, TATSUYA O. YB-1 promotes transcription of cyclin D1 in human non-small-cell lung cancers[J]. Genes to Cell, 2014, 19(6): 504-516.

[10] ELISEEVA I A, KIM E R, GURYANOV S G, et al. Y-box binding protein 1 (YB-1) and its functions[J]. Biochemistry, 2011, 76(13): 1402-1433.

[11] LASHAM A, SAMUEL W, CAO H, et al. YB-1, the E2F pathway and regulation of tumor cell growth[J]. J Natl Cancer Inst, 2012, 104(2): 133-146.

[12] ASTANEHE A, FINKBEINER M R, HOJABRPOUR P, et al. The transcriptional induction of PLK3CA in tumor cells is dependent on the oncoprot ein Y-box binding protein-1[J]. Oncogene, 2009, 28(25): 2406-2418.

[13] MOISEEVA, STROMSKAYA, RYBALKINA, et al. Effects of extracelluar YB-1 protein on cultured cells of human breast cancer[J]. Biochemistry, 2013, 7(8): 21-28.

[14] EVDOKIMOVA V, TOGNON C, NG T, et al. Translational activation of snail1 and otherdevelopmentally regulated transcription factors by YB-1 promotes an epithelial mesenchymal transition[J]. Cancer Cell, 2009, 15(1): 402-415.

[15] FRYE B C, HALFTER S, DJUDJAJ S, et al. Y-box protein-1 is actively secreted through a non-classical pathway and acts as an extracellular mitogen[J]. EMBO Rep, 2009, 10(7): 783-789.

[16] HA Bin, EUN B L, CUI Jun, et al. YB-1 overexpression promotes a TGF-b1- induced epithelial emesenchymal transition via Akt activation[J]. Biochemical and Biophysical Reaearch Communications, 2015, 458(2): 347-351.

[17] ZHANG Hai, CHENG Shanyu, ZHANG Min, et al. Prostaglandin E2 promotes hepatocellular carcinoma cell invasion through upregulation of YB-1 protein expression[J]. Int J Oncol, 2014, 44(3): 769-780.

[18] GUO Tiantian, YU Yingnan, YIP G W. Silencing the YB-1 gene inhibits cell migration in gastric cancer in vitro[J]. Anat Rec(Hoboken), 2013, 296(6): 891-898.

[19] LEE C, DHILLON J, WANG M Y, et al. Targeting YB-1 in HER-2 overexpressing breast cancer cells induces apoptosis via the mTOR/STAT3 pathway and suppresses tumor growth in mice[J]. Cancer Res, 2008, 68(21): 8661-8666.

[20] HANZAWA K, MOMOSE S, HIGASHI M, et al. Y-box binding protein-1 expression in diffuse large B-cell lymphoma: an impact on prognosis in the rituximab era[J]. Leukemia Lymphoma, 2010, 51(11): 2054-2062.

[21] GIMENEZ B P, FEDORUK M N, WHITMORE T G, et al. YB-1 is glycoprotein activity[J]. Prostate, 2004, 59( 3): 337-349.

[22] BARGOU R C, JURCHOTT K, WAGENER C, et al. Nuclear localization and increased levels of transcription factor YB-1 in primary human breast cancers are associated with intrinsic MDR1 gene expression[J]. Nat Med, 1997, 3(4): 447-450.

[23] KOLL F J, MANTWILL K, SCHMID S C, et al. Treatment of bladder cancer with YB-1 dependent oncolytic adenovirus: Preliminary in vitro studies[J]. Eur Urol Suppl, 2015, 14(2): 1-32.

[24] KOSTOVA Y, MANTWILL K, HOLM P S, et al. An armed, YB-1-dependent oncolytic adenovirus as a candidate for a combinatorial anti-glioma approach of virotherapy, suicide gene therapy and chemotherapeutic treatment[J]. Cancer Gene Therapy, 2015, 22(1): 30-43.

（責(zé)任編輯：劉俊華）

Advances on Y-box binding protein 1’s functions in the tumorigenesis and oncotherapy

QU Penghuan1, SHI Jianhong2
(1. Department of Preventive Medicine and Health Management, Hebei University, Baoding 071000,China; 2. Central Laboratory of Affliated Hospital, Hebei University, Baoding 071000,China)

Y-box binding protein 1 (YB-1) is a member of the family of DNA-and-RNA-binding proteins, YB-1 participates in a wide variety of DNA/RNA-dependent events, including DNA reparation, pre-mRNA transcription and splicing, regulation of translation, cell proliferation and malignant cell transformation. Studies have demonstraed that abnormal expression of YB-1 has a significant effect on tumorigenesis. Nowadays, YB-1 as targets for cancer therapy has become a hot spot.

YB-1; proliferation; tumor metastasis; apoptosis and multidrug resistance; oncotherapy

10.3969/j.issn.1674-490X.2015.05.019

R73-3

A

1674-490X(2015)05-0074-04

本文引用：屈朋歡, 史建紅. Y-box結(jié)合蛋白1在腫瘤發(fā)生與治療中的研究進(jìn)展[J]. 醫(yī)學(xué)研究與教育, 2015, 32(5): 74-77.

2015-04-15

國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金（31301143）； 河北省自然科學(xué)基金青年基金（C2013201271）

屈朋歡（1991—），女，河北保定人。E-mail: qupenghuan@sina.com

史建紅（1980—），女，河北保定人，副教授，博士，主要從事分子生物學(xué)研究。E-mail: shijianhong1980@126.com