ING4與胃癌關(guān)系的研究進(jìn)展

錢 莉，李 欣，尹宜發(fā)，伍 鋼

（1.三峽大學(xué)第二人民醫(yī)院腫瘤院區(qū)放化療一科，湖北 宜昌 443000；2.華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院腫瘤中心，湖北 武漢 430023）

ING4與胃癌關(guān)系的研究進(jìn)展

錢 莉1，李 欣1，尹宜發(fā)1，伍 鋼2

（1.三峽大學(xué)第二人民醫(yī)院腫瘤院區(qū)放化療一科，湖北 宜昌 443000；2.華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院腫瘤中心，湖北 武漢 430023）

ING4(Inhibitor of growth family member 4)基因是生長(zhǎng)抑制因子家族新成員，在多種腫瘤中表現(xiàn)出表達(dá)水平的下降、基因的缺失和/或突變，廣泛參與腫瘤發(fā)生以及發(fā)展的多項(xiàng)過(guò)程。研究表明，ING4在胃腺癌細(xì)胞和組織中的表達(dá)水平是降低的，ING4抑制胃癌的生長(zhǎng)以及增殖與NF-κB信號(hào)通路，ING4異常的剪接變體與miRNAs表達(dá)水平等相關(guān)，此外ING4還參與胃癌多重耐藥，對(duì)ING4的進(jìn)一步研究有望發(fā)現(xiàn)針對(duì)胃癌的更好的治療手段。

ING4；抑癌基因；胃癌

ING4是一種抑癌基因，于2003年由Shiseki等[1]發(fā)現(xiàn)，為生長(zhǎng)抑制因子(Inhibitor of growth)家族成員之一，該基因若發(fā)生點(diǎn)突變可引起調(diào)控細(xì)胞增殖以及凋亡等方面必要功能的丟失，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生乃至發(fā)展[2]。ING4基因在正常組織中表達(dá)水平較高，在某些腫瘤中則呈現(xiàn)出突變甚至缺失狀態(tài)。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，ING4參與胃癌的發(fā)生以及發(fā)展的多項(xiàng)過(guò)程，可能成為胃癌治療的一個(gè)新的突破點(diǎn)。

1 ING4基因

ING4基因是由8個(gè)外顯子及7個(gè)內(nèi)含子組成的，有1個(gè)植物同源結(jié)構(gòu)域PHD(Plant homeodomain)和核定位信號(hào)區(qū)NLS(Nuclear localization signal)[3]。ING4基因的PHD區(qū)位于其羧基端，Zhang等[3]發(fā)現(xiàn)PHD是磷脂酰肌醇磷酸的核受體，該受體能發(fā)揮調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖以及存活等相關(guān)作用。ING蛋白的植物同源結(jié)構(gòu)域區(qū)誘導(dǎo)凋亡的具體機(jī)制可能為[4-6]：ING的植物同源結(jié)構(gòu)域區(qū)能識(shí)別大分子，乙?；M蛋白H4的多個(gè)賴氨酸殘基，從而改變?nèi)旧w的空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)而誘導(dǎo)凋亡；另一方面，ING的PHD區(qū)與DNA或RNA結(jié)合則能起著調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的作用。當(dāng)ING的植物同源結(jié)構(gòu)域區(qū)發(fā)生自然變異時(shí)，其誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡可被阻斷，明顯抑制了ING4蛋白的生成或某些特殊基因的表達(dá)，從而導(dǎo)致不同疾病乃至腫瘤的發(fā)生。

ING4蛋白中的核定位信號(hào)區(qū)位于其127～164位氨基酸區(qū)域，由兩個(gè)基本的氨基酸組Lys-Lys (KK)和Arg-Ala-Arg.Ser.Lys(RARSK)組成[7]。NLS (RARSK)氨基酸組在ING4基因與p53的結(jié)合中起著重要作用[8-9]：研究表明，ING4與p53的相互作用將直接影響到胞核內(nèi)的復(fù)合定位，而ING4蛋白的核定位信號(hào)區(qū)為影響復(fù)合定位的重要因素，在某些病理情況下，該信號(hào)區(qū)可能發(fā)生缺失或者產(chǎn)生某種變異，此時(shí)p53與ING4的相互作用將消失，ING4在胞核內(nèi)的定位也將隨之發(fā)生改變。

目前的研究結(jié)果表明[1，3，8]，ING4能發(fā)揮調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖以及存活等作用，具體作用機(jī)制表現(xiàn)在調(diào)控細(xì)胞增殖以及凋亡、細(xì)胞間的接觸抑制、抗腫瘤血管生成等方面。

2 ING4與胃癌

目前的細(xì)胞和分子水平相關(guān)研究結(jié)果表明，ING4基因在胃癌的發(fā)生和發(fā)展中扮演著重要角色。

2.1 Ad-hING4抑制胃癌細(xì)胞生長(zhǎng) 當(dāng)Ad-hING4感染人胃癌SGC-7901系細(xì)胞株后[9]，hING4基因能下調(diào)該細(xì)胞株中bcl-2基因的表達(dá)，同時(shí)上調(diào)了bax基因的表達(dá)水平，細(xì)胞生長(zhǎng)和凋亡發(fā)生了根本性改變。結(jié)果表明重組腺病毒Ad-hING4對(duì)SGC-7901系人胃癌細(xì)胞株具有顯著的生長(zhǎng)抑制及誘導(dǎo)凋亡作用，Ad-hING4抑制了胃癌細(xì)胞生長(zhǎng)。其可能作用機(jī)制為：①細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白B1和野生型p53的激活片段1(p21)相結(jié)合能調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞株的G2限制點(diǎn)，抑制了該細(xì)胞株的G2/M期形成，而ING4通過(guò)誘導(dǎo)p21的上調(diào)，增強(qiáng)了細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白B1和p21的聯(lián)系，最終對(duì)腫瘤細(xì)胞的增殖呈劑量依賴性抑制作用[3]；②ING4與p300的相互作用能對(duì)p53的轉(zhuǎn)錄活性產(chǎn)生影響，這種作用使p53的第382位賴氨酸殘基乙?；瘮?shù)量增加，增強(qiáng)了p53的轉(zhuǎn)錄活性，細(xì)胞的正常周期被破壞，生長(zhǎng)停滯，另一方面也促進(jìn)了細(xì)胞凋亡，最終起到抑制腫瘤形成的作用[1]；③原癌基因MyC或MYCN過(guò)表達(dá)可導(dǎo)致細(xì)胞間接觸抑制的喪失，由于ING4能對(duì)MyC下游靶基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生影響，從一定程度上抑制了腫瘤發(fā)生[8]。p21為非常重要的抑癌基因，在胃癌細(xì)胞株SGC-7901可檢測(cè)到p21基因表達(dá)，當(dāng)SGC-7901系胃癌細(xì)胞株轉(zhuǎn)染ING4基因后[10]，檢測(cè)結(jié)果顯示該細(xì)胞中p21的表達(dá)水平明顯升高，同時(shí)，流式細(xì)胞儀分析結(jié)果表明：SGC-7901細(xì)胞系G1期細(xì)胞含量明顯增加，而S期細(xì)胞含量則減少，該細(xì)胞生長(zhǎng)減慢，由此看出ING4可通過(guò)促p21基因的表達(dá)來(lái)發(fā)揮對(duì)胃癌細(xì)胞的抑制作用。

2.2 ING4 mRNA和蛋白在胃腺癌中的表達(dá) 實(shí)驗(yàn)表明：胃腺癌及其癌旁組織中ING4 mRNA的表達(dá)情況存在明顯差異，分別采用半定量RT-PCR法和Real-time RT-PCR法[11]來(lái)檢測(cè)ING4 mRNA在兩者中的表達(dá)情況，結(jié)果顯示ING4 mRNA在癌旁組織中的表達(dá)量明顯高于胃腺癌組織。另有研究[11]表明，通過(guò)RT-PCR、實(shí)時(shí)RT-PCR、組織微陣列免疫組化、蛋白質(zhì)印跡分析等方法來(lái)檢測(cè)胃腺癌組織和人胃癌細(xì)胞系ING4 mRNA和蛋白的表達(dá)情況，同時(shí)運(yùn)用ING4 cDNA的順序分析法來(lái)確定ING4轉(zhuǎn)錄的變化，數(shù)據(jù)表明：ING4 mRNA和蛋白在胃腺癌細(xì)胞和組織中明顯減少并且與性別存在相關(guān)性，其表達(dá)水平在女性中比男性減少明顯。導(dǎo)致性別差異性的可能機(jī)制為[1]：胃黏膜中可檢測(cè)出a或b型ER受體，而ER轉(zhuǎn)錄活性行為對(duì)雌激素有依賴性，由于生長(zhǎng)抑制因子家族對(duì)ER轉(zhuǎn)錄活性行為能產(chǎn)生刺激，且ER的這種轉(zhuǎn)錄活性與ING的染色體改變是相一致的，終身暴露于雌二醇和或孕酮對(duì)減少婦女的胃癌發(fā)生率有一定意義。

2.3 ING4異常的剪接變體改變胃腺癌的基因表達(dá) ING4基因存在四種剪接變體：ING4-vl、ING4-v2、ING4-v3以及ING4-v4，它們可通過(guò)對(duì)某些剪切位點(diǎn)的選擇而產(chǎn)生[5]。這些剪接變體可能導(dǎo)致相應(yīng)的密碼子移位，改變基因表達(dá)從而起到抗腫瘤作用。ING4轉(zhuǎn)錄物的表達(dá)和交替拼接可能存在于胃腺癌的起始和進(jìn)展階段，通過(guò)對(duì)ING4 cDNA的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)[8]，ING4 v1和ING4 v2是ING4基因中的2個(gè)剪接變體，由于它們可導(dǎo)致密碼子移碼，ING4基因的NLS或PHD區(qū)域的缺失促成P53和或HAT/HDAC復(fù)合體定位錯(cuò)誤，而這一錯(cuò)誤定位將可能改變胃腺癌的基因表達(dá)[12]。

2.4 ING4阻止胃癌增殖和侵犯與NF-κB信號(hào)通路相關(guān) 胃癌內(nèi)一旦形成了新生血管，腫瘤局部血供則由彌散轉(zhuǎn)為灌注，由于腫瘤供血的巨大變化，其生長(zhǎng)速度可能達(dá)到難以控制的地步，與抗血管生成相關(guān)的可能機(jī)制為[13-14]：NF-κB是一種可調(diào)控IL-8的轉(zhuǎn)錄因子，而IL-8能誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞遷移和增生，介導(dǎo)腫瘤組織血管增生；NF-κB的p65亞基與ING4結(jié)合形成ING4/NF-κB復(fù)合物，該復(fù)合物能抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性，IL-8的轉(zhuǎn)錄以及表達(dá)亦相應(yīng)地減少，這一改變將影響腫瘤組織血管增生，血管密度降低，管徑縮小,由此起到抑制腫瘤生長(zhǎng)的作用。研究表明[15]ING4水平的升高可引起NF-κB信號(hào)通路中一系列因子的變化，如p65、p-IκBα、MMP-9和uPA蛋白的下調(diào)以及IκBα蛋白的上調(diào)，ING4阻止胃癌增殖和侵犯與NF-κB信號(hào)通路相關(guān)。以上表明，ING4參與到NF-κB信號(hào)通路抑制胃癌新生血管生成，進(jìn)一步阻止胃癌增殖和侵犯。

2.5 miRNAs作用于ING4對(duì)胃癌的發(fā)生和發(fā)展產(chǎn)生作用 miRNAs是調(diào)節(jié)目標(biāo)mRNA表達(dá)的一種非編碼RNAs，而miR650通過(guò)直接作用于ING4 3'UTR來(lái)減弱其表達(dá)[16]，而ING4表達(dá)水平的下降將影響到腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。在人胃癌組織，miR650被認(rèn)為是胃癌腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的重要介，其過(guò)表達(dá)能夠促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖。研究結(jié)果[17]表明，在人胃癌組織中，miR650的表達(dá)水平與病理分級(jí)和分化程度、腫瘤大小以及浸潤(rùn)深度無(wú)明顯相關(guān)，其相關(guān)因素為有無(wú)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移以及遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，這一結(jié)果說(shuō)明調(diào)整miR650表達(dá)水平可能是以miRNA為基礎(chǔ)的真正的治療胃癌手段。

2.6 ING4與胃癌多重耐藥 ING4作為腫瘤抑制因子家族的一個(gè)成員，在多種腫瘤中具有抗腫瘤、增強(qiáng)放射敏感性和化療增敏的作用[18]。研究表明[19]在順鉑所致的多重耐藥性顯型的胃癌耐藥細(xì)胞株SGC7901/CDDP中，ING4 mRNA和蛋白的表達(dá)水平比親代的SGC7901要明顯降低，AdVING4的表達(dá)逆轉(zhuǎn)了MDR，誘導(dǎo)了體內(nèi)外的異種移植腫瘤SGC7901/ CDDP凋亡；此外，在異種移植SGC7901/CDDP中，AdVING4明顯下調(diào)了MDR相關(guān)蛋白P-gp、MRP1、凋亡相關(guān)蛋白Bcl-2和survivin，上調(diào)凋亡相關(guān)蛋白Bax，AdVING4對(duì)胃癌細(xì)胞多重耐藥MDR與ATP盒式轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和活化凋亡通路的下調(diào)明顯相關(guān)，這些結(jié)果表明AdVING4可能是胃癌細(xì)胞MDR顯型的調(diào)節(jié)器。

另有實(shí)驗(yàn)[20]表明，胃癌細(xì)胞株SGC-7901經(jīng)Ad-ING4分別聯(lián)合化療藥物5-FU和DDP處理后，依次用流式細(xì)胞術(shù)(FCM)檢測(cè)細(xì)胞周期和凋亡率、MTT法來(lái)檢測(cè)細(xì)胞增殖抑制率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)G2/M期出現(xiàn)阻滯，腫瘤s期細(xì)胞明顯減少，說(shuō)明Ad-ING4聯(lián)合化療顯著提高了對(duì)胃癌細(xì)胞株的增殖抑制作用，這種作用可能與ING4所致的細(xì)胞周期阻滯及上調(diào)凋亡有關(guān)。研究證實(shí)，在胃癌的臨床治療中，Ad-ING4與化療藥物之間的互補(bǔ)作用能從一定程度上提高治療效果，另一方面，降低Ad-ING4病毒滴度及調(diào)整化療藥物用量則可能減輕不良反應(yīng)[21]。

研究中發(fā)現(xiàn)[22]，在一些損傷DNA因素的條件下，比如化療藥物依托泊苷和阿霉素，某些ING4蛋白表達(dá)水平較高的細(xì)胞更容易發(fā)生凋亡，而Ad-ING4與氟尿嘧啶和順鉑聯(lián)用能顯著提高對(duì)胃癌細(xì)胞株的增殖抑制作用，這意味著ING4蛋白可能增強(qiáng)對(duì)某些DNA損傷因素的化療敏感性。

3 展望

ING4廣泛參與多種腫瘤發(fā)生發(fā)展的過(guò)程，目前的多項(xiàng)研究表明[23-25]，在小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株H82細(xì)胞和神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞株SK-N-AS，結(jié)直腸癌細(xì)胞株ACHN中表現(xiàn)出ING4基因的缺失和/或突變；頭頸部鱗狀細(xì)胞癌中出現(xiàn)ING4表達(dá)水平明顯下降，被Ad-ING4感染的細(xì)胞如前列腺癌細(xì)胞系、肺癌細(xì)胞系以及惡性黑色素瘤細(xì)胞系M14-2中則生長(zhǎng)明顯受抑。與胃癌相關(guān)的多項(xiàng)研究表明，ING4在胃腺癌細(xì)胞和組織中的表達(dá)水平是降低的，ING4抑制胃癌的生長(zhǎng)以及增殖與ING4異常的剪接變體，miRNAs表達(dá)水平與NF-κB信號(hào)通路等相關(guān)，此外ING4還參與胃癌多重耐藥。ING4有可能成為基因治療的一個(gè)候選分子，通過(guò)調(diào)控其表達(dá)，進(jìn)而有效地控制胃癌的發(fā)生發(fā)展。不久的將來(lái)，ING4可能應(yīng)用到臨床，對(duì)胃癌的治療將會(huì)帶來(lái)突破。

[1]Shiseki M,Nagashima M,Pedeux RM.p29 ING4 and p28ING5 bind to p53 and p300，and enhance p53 activity[J].Cancer Res, 2003,63(10):2373-2378.

[2]Moreno A,Palacios A,Orgaz JL,et al.Functional impact of cancer-associated mutations in the tumor suppressor protein ING4[J]. Carcinogenesis,2010,31(11):1932-1938.

[3]Zhang X,Wang KS,Wang ZQ,et al.Nuclear localization signal of ING4 plays a key role in its binding of p53[J].Biocham Biophys Res Commum,2005,331:1032-1038.

[4]Gong W,Suzuki K,Russell M,et al.Function of the ING family of PHD proteins in cancer[J].Int J Biolcam Cell Biol,2005,37(5): 1054-1065.

[5]Guérillon C,Bigot N,Pedeux R.The ING tumor suppressor genes: status in human tumors[J].Cancer Lett,2014,345(1):1-16.

[6]Mathema VB,Koh YS.Inhibitor of growth-4 mediates chromatin modification and has a suppressive effect on tumorigenesis and innate immunity[J].Tumour Biol,2012,33(1):1-7.

[7]Carkavtsev I,Kozin SV,Chernova O,et al.The candidate tumour suppressor protein ING4 regulatesbrain tumour growth and angiogenesis[J].Nature,2004,428(6980):328-332.

[8]Unoki M,Shen JC,Zheng ZM,et al.Novel Splice Variants of ING4 and Their Possible Roles in the Regulation of Cell Growth and Motility[J].J Biol Chem,2006,281(45):34677-34686.

[9]黃俊瓊,孫萬(wàn)邦,張海峰,等.ING4基因?qū)θ宋赴┘?xì)胞SGC-7901生物行為的影響[J].中國(guó)免疫學(xué)雜志,2008(7):612-614.

[10]匡玉庭,鄭世營(yíng),李德春，等.腺病毒介導(dǎo)的P21基因聯(lián)合順鉑對(duì)胃癌的作用[J].江蘇醫(yī)藥,2004,30(1):29-30.

[11]Li M,Jin Y,Sun WJ,et al.Reduced expression and novel splice variants of ING4 in human gastric adenocarcinoma[J].Journal of Pathology J Pathol,2009,219(1):87-95.

[12]Zhang X,Wang KS,Wang ZQ,et al.Nuclear localization signal of ING4 plays a key role in its binding to p53[J].Biochemical and Biophysical Research Communications,2005,331:1032-1038.

[13]Nozell S,Laver T,Moseley D,et al.The ING4 tumor suppressor attenuates NF-kappaB activity at the promoters of target genes[J]. Mol Cell Biol,2008,28(21):6632-6645.

[14]Lou C,Jiang S,Guo X,et al.ING4 is negatively correlated with microvessel density in colon cancer[J].Tumour Biol,2012,33(6): 2357-2364.

[15]Li S,Fan T,Liu H,et al.Tumor suppressor ING4 overexpression contributes to proliferation and invasion inhibition in gastric carcinoma by suppressing the NF-κB signaling pathway[J].Mol Biol Rep,2013,40(10):5723-5732.

[16]Huang JY,Cui SY,Chen YT,et al.MicroRNA-650 was a prognostic factor in human lung adenocarcinoma and confers the docetaxel chemoresistance of lung adenocarcinoma cells via regulating Bcl-2/ Bax expression[J].PLoS One,2013,8(8):e72615.

[17]Zhang XL,Zhu WY,Zhang JF,et al.MicroRNA-650 targets ING4 to promote gastric cancer tumorigenicity[J].Biochemical and Biophysical Research Communications,2010,395(2):275-280.

[18]Ling C,Xie Y,Zhao D,et al.Enhanced radiosensitivity of non-small-cell lung cancer(NSCLC)by adenovirus-mediated ING4 gene therapy[J].Cancer Gene Ther,2012,19(10):697-706.

[19]Mao ZL,He SB,Sheng WH,et al.Adenovirus-mediated ING4 expression reduces multidrug resistance of human gastric carcinoma cellsin vitroandin vivo[J].Oncol Rep,2013,30(5):2187-2194.

[20]陸向東,譚 潔,楊吉成,等.腺病毒介導(dǎo)的ING4聯(lián)合化療藥物增強(qiáng)對(duì)胃癌細(xì)胞SGC-7901增殖的抑制作用[J].現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學(xué), 2009,17(5):805-808.

[21]Zhang X,Xu LS,Wang ZQ,et al.ING4 induces G2/M cell cycle arrest and enhances the chemosensitivity to DNA-damage agents in HepG2 cells[J].FEBS Lett,2004,570(1-3):7-12

[22]Kim S,Chin K,Gray JW,et al.A screen for genes that suppress loss of contact inhibition:Identification of ING4 as a candidate tumor suppressor gene in human cancer[J].Proc Natl Acad Sci USA, 2004,101(46):16251-16256.

[23]Li XH,Kikuchi K,Zheng Y,et al.Downregulation and translocation of nuclear ING4 is correlated with tumorigenesis and progression of head and neck squamous cell carcinoma[J].Oral Oncology, 2011,47(3):217-223.

[24]Yang HC,Sheng WH,Xie YF,et al.In vitroandin vivoinhibitory effect of Ad-ING4 gene on proliferation of human prostate cancer PC-3 cells[J].Ai Zheng,2009,28(11):1149-1157.

[25]Shen JC,Unoki M,Ythier D,et al.Inhibitor of growth 4 suppresses cell spreading and cell migration by interacting with a nover binding partner,liprin alpha[J].Cancer Res,2007,67(6):2552-2558.

Study on the relationship between ING4 and gastric cancer.

QIAN Li1,LI Xin1,YIN Yi Fa1,WU Gang2.1. Department of Chemoradiotherapy,the Second Hospital of China Three Gorges University,Yichang 443000,Hubei, CHINA;2.Cancer Center,Union Hospital Affiliated to Tongji Medical College of Huazhong University of Science and Techology,Wuhan 430023,Hubei,CHINA

ING4(inhibitor of growth family member 4)gene is a new member of inhibitor in growth family, which has been exhibited decreased expression levels,Gene deletion or mutation in many tumors,and was widely involved in processes of tumorigenesis and development.Studies showed that the expression level of ING4 in the cellsand tissues in gastric adenocarcinoma was reduced.ING4 can inhibit the proliferation and invasion of gastric carcinoma,and was associated with the suppression of NF-κB signal pathway,aberrantly spliced variant forms of ING4,and the levels of miRNAs expression.Besides,ING4 can participate in multiple drug resistance(MDR)of gastric carcinoma.Therefore a further research of ING4 may discover some better treatment of gastric cancer.

ING4;Anti-oncogene;Gastric cancer

R735.2

A

1003—6350（2015）03—0393—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.03.0140

2014-06-07)

伍 鋼。E-mail：xhzlwg@163.com