Romo1與腫瘤相關(guān)性的研究進(jìn)展

陳先夢(mèng)　孫耕耘

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·綜述·

Romo1與腫瘤相關(guān)性的研究進(jìn)展

陳先夢(mèng)孫耕耘

腫瘤；Romo1；細(xì)胞內(nèi)活性氧

活性氧調(diào)節(jié)因子1(reactive oxygen species modulator1, Romo1)是一種新型的線粒體跨膜蛋白，可誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)活性氧(reactive oxygen species, ROS)的產(chǎn)生 。研究表明，Romo1在肺癌、胃癌、肝癌等組織中高表達(dá),其在腫瘤的診斷、治療、病情評(píng)估及預(yù)后判斷中的價(jià)值越來(lái)越受到關(guān)注，現(xiàn)就Romo1的生物特征、在腫瘤中的作用機(jī)制、表達(dá)及臨床意義作一綜述。

一、Romo1的生物學(xué)特性

Romo1于2006年首次被克隆，是從人類淋巴結(jié)cDNA文庫(kù)中篩選出來(lái)的新型膜蛋白，Romo1基因定位于20號(hào)染色體q11.22上，在進(jìn)化上高度保守，mRNA長(zhǎng)167bp，其內(nèi)含子2序列中包含rs6060566 和 rs6060567兩個(gè)單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphisms, SNPs)位點(diǎn)，易發(fā)生單個(gè)堿基的變異，導(dǎo)致Romo1基因多態(tài)性，隨后于耐化療藥的頭頸部腫瘤患者癌組織中首次發(fā)現(xiàn)Romo1蛋白表達(dá)[1]。

Romo1是由79個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成的位于線粒體上的一種跨膜蛋白，相對(duì)分子量約為8.9×103，利用Blast程序?qū)enBank數(shù)據(jù)庫(kù)中Romo1的氨基酸序列進(jìn)行同源性比對(duì)發(fā)現(xiàn)，人類Romo1蛋白與鼠類完全同源。研究表明在正常小鼠的肝臟、腎臟、腦組織中均有Romo1表達(dá)[1-2],在正常人肺成纖維細(xì)胞及特發(fā)性肺纖維化患者的肺泡上皮細(xì)胞和支氣管上皮細(xì)胞也有Romo1表達(dá)。Romo1可介導(dǎo)腫瘤壞死因子-α (tumor necrosis factor-α, TNF-α)通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，誘導(dǎo)線粒體產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)活性氧(reactive oxygen species, ROS)。此外，Romo1又稱為線粒體靶向的GxxxG基序蛋白，因?yàn)槠浜幸粋€(gè)構(gòu)象高度保守的四元GxxxG模體 ( 模體motif：在一個(gè)或幾個(gè)蛋白質(zhì)中出現(xiàn)的數(shù)個(gè)二級(jí)結(jié)構(gòu)元件不同的折疊方式，又稱超二級(jí)結(jié)構(gòu))，此模體對(duì)于膜通道的形成至關(guān)重要。因此，Romo1可能是通過(guò)形成膜通道調(diào)節(jié)線粒體釋放ROS進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，從而增加細(xì)胞內(nèi)ROS水平，引起DNA氧化損傷[3]。

二、 Romo1的生物學(xué)功能

1. Romo1促進(jìn)細(xì)胞增殖：體外實(shí)驗(yàn)證明ROS是細(xì)胞增殖所必須的，ROS水平下降則抑制細(xì)胞增殖，抗氧化酶如過(guò)氧化氫酶的過(guò)度表達(dá)既能抑制血管平滑肌增殖也能抑制腫瘤細(xì)胞增殖[4]。Na等[4]利用小干擾RNA技術(shù)沉默Romo1基因發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)ROS水平降低，腫瘤細(xì)胞及正常細(xì)胞的增殖均明顯受到抑制，并使用細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase, ERK)抑制劑阻斷ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而抑制ROS誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖過(guò)程。Romo1誘導(dǎo)產(chǎn)生基礎(chǔ)水平的ROS是維持Myc蛋白穩(wěn)定性和激活ERK所必須的，Myc蛋白為Myc原癌基因編碼的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，與細(xì)胞周期密切相關(guān)，可促進(jìn)細(xì)胞增殖[5]。Myc蛋白上調(diào)Romo1表達(dá)，Romo1過(guò)度表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)ROS水平增加，過(guò)多的ROS通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞S期激酶相關(guān)蛋白2( human S-phase kinase-associated protein2, Skp2)的細(xì)胞質(zhì)易位引起Myc泛素化，導(dǎo)致Myc降解，從而形成負(fù)反饋調(diào)節(jié)。綜合以上結(jié)果得出，Romo1誘導(dǎo)ROS產(chǎn)生，ROS通過(guò)激活ERK，將來(lái)自細(xì)胞膜的信號(hào)傳導(dǎo)至細(xì)胞核，作用于核內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子Myc，調(diào)控Myc蛋白表達(dá)，完成MAPK/ERK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程從而促進(jìn)細(xì)胞增殖。而過(guò)多的ROS可促進(jìn)Skp2的細(xì)胞質(zhì)易位引起Myc泛素化，導(dǎo)致Myc降解，形成負(fù)反饋調(diào)節(jié)，從而防止細(xì)胞過(guò)度增殖。

細(xì)胞周期是一個(gè)高度有序的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程，與細(xì)胞增殖、衰老、凋亡密切相關(guān)，細(xì)胞周期的不同階段是由不同的細(xì)胞周期素(cyclin)與細(xì)胞周期素依賴性激酶(cyclin-dependent kinase, CDK)相互作用調(diào)控的。CDK屬絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族，通過(guò)與細(xì)胞周期素的結(jié)合促進(jìn)細(xì)胞周期時(shí)相轉(zhuǎn)變，不同的CDK-細(xì)胞周期素復(fù)合物使特異的靶蛋白質(zhì)磷酸化從而保證細(xì)胞周期各期的順利進(jìn)行，當(dāng)CDK功能缺失或存在CDK抑制物時(shí)細(xì)胞增殖停滯。Romo1可調(diào)控P21、P27基因表達(dá)，其表達(dá)產(chǎn)物p21、p27蛋白為CDK抑制因子(cyclin-dependent kinase inhibitor, CDKI)，可與CDK結(jié)合，抑制CDK-細(xì)胞周期素復(fù)合物形成，在調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。此外，Romo1本身作為細(xì)胞周期從G1期到S期不可或缺的蛋白，其表達(dá)水平降低導(dǎo)致細(xì)胞周期滯留于G1期，從而抑制細(xì)胞增殖。

2. Romo1調(diào)節(jié)線粒體形態(tài)：線粒體是所有真核生物進(jìn)行能量代謝，產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所，可參與許多細(xì)胞過(guò)程，包括脂肪酸的β氧化，尿素循環(huán)和細(xì)胞程序性死亡等。線粒體是高度動(dòng)態(tài)的細(xì)胞器，它可根據(jù)細(xì)胞的能量需求以及在病理情況下通過(guò)自身的分裂融合改變形態(tài)，線粒體不能自發(fā)產(chǎn)生，必須通過(guò)自我復(fù)制，從母細(xì)胞分配到子細(xì)胞中。細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂中期，線粒體片段化成顆粒狀，進(jìn)而分配到子細(xì)胞中，有絲分裂完成后，子細(xì)胞中的線粒體又會(huì)重新恢復(fù)管狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。正常細(xì)胞中線粒體的分裂與融合協(xié)同進(jìn)行，過(guò)程高度保守，需要在多種蛋白質(zhì)的精確調(diào)控下完成。Chung等[2]將綠色熒光標(biāo)記的Romo1基因轉(zhuǎn)染至人胚肺成纖維細(xì)胞(IMR-90)，使用共聚焦顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)Romo1蛋白定位于線粒體上，且轉(zhuǎn)染的細(xì)胞線粒體形態(tài)呈現(xiàn)出圓形、腫脹的變化。利用小干擾RNA技術(shù)下調(diào)Romo1基因表達(dá)發(fā)現(xiàn)線粒體直徑延長(zhǎng)，由此可見(jiàn)，Romo1與線粒體形態(tài)變化有關(guān)。進(jìn)一步研究表明，Romo1通過(guò)與線粒體塑形蛋白家族中的動(dòng)力相關(guān)蛋1(dynamin-related protein1,Drp1)相互作用，以維持線粒體分裂融合動(dòng)態(tài)平衡，這種平衡對(duì)維持線粒體正常的形態(tài)十分重要[6]。

三、 Romo1在腫瘤中的作用及機(jī)制

1. Romo1的致癌機(jī)制：腫瘤從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是多基因病，各種環(huán)境的和遺傳的致癌因素可能以協(xié)同或序貫的方式引起細(xì)胞DNA損傷是腫瘤細(xì)胞發(fā)生的中心環(huán)節(jié)[7]。細(xì)胞產(chǎn)生ATP的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生ROS，ROS刺激不同的細(xì)胞信號(hào)分子如絲裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase, MAPK)、核轉(zhuǎn)錄因子(nuclear factor kappa, NF-κB)、共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張癥突變蛋白(ataxia-telangiectasia mutated protein, ATM)、腫瘤抑制因子 p53蛋白、磷脂酰肌醇3激酶(phosphoinositide 3-kinase, PI3-K)等，從而通過(guò)調(diào)控不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路影響細(xì)胞功能。正常細(xì)胞線粒體內(nèi)外都存在清除ROS的各種氧化還原體系，ROS產(chǎn)生和代謝清除過(guò)程處于動(dòng)態(tài)平衡，使得ROS維持在較低水平[8]。低水平的ROS對(duì)于細(xì)胞有絲分裂等生物過(guò)程是必須的，維持細(xì)胞的正常生長(zhǎng)，然而高水平的ROS會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激損傷DNA，DNA損傷可引起細(xì)胞凋亡，而DNA的損傷修復(fù)過(guò)程會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生癌變[9-10]。有研究表明一些癌基因如ras和c-myc等可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生ROS，但ROS產(chǎn)生的具體機(jī)制尚不明確[11]。Romo1是一種新型的線粒體跨膜蛋白，通過(guò)NADH線粒體呼吸鏈中的復(fù)合物Ⅲ(泛醌-Cytc還原酶)誘導(dǎo)線粒體產(chǎn)生ROS，在各種致癌因素作用下，Romo1過(guò)度表達(dá)，細(xì)胞內(nèi)ROS水平增加, ROS直接作用于堿基，如修飾鳥(niǎo)嘌呤，產(chǎn)生8-羥基脫氧鳥(niǎo)嘌(8-hydroxy-z′-deoxyguanosine, 8-OH-dG)，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞基因組不穩(wěn)定性，激活某些癌基因及抑制某些抑癌基因，從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的發(fā)生、發(fā)展及增加腫瘤的惡性程度。

2. Romo1與腫瘤細(xì)胞耐藥的關(guān)系：在發(fā)生癌變的細(xì)胞中，Romo1誘導(dǎo)產(chǎn)生的ROS可進(jìn)一步導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞核DNA的突變，從而增加腫瘤的侵襲性、轉(zhuǎn)移性，及對(duì)化療藥物產(chǎn)生耐藥性。有報(bào)道稱肺腺癌細(xì)胞對(duì)5-FU的耐藥性可能與Romo1誘導(dǎo)ROS產(chǎn)生有關(guān)，ROS導(dǎo)致大部分腫瘤細(xì)胞凋亡，但部分存活的腫瘤細(xì)胞通過(guò)增加超氧化物歧化酶(manganese superoxide dismutase, MnSOD)、抗氧化酶Ⅰ(peroxiredoxin Ⅰ, Prx Ⅰ)， 抗凋亡蛋白Bcl-2等拮抗ROS引起的細(xì)胞持續(xù)氧化應(yīng)激，使其細(xì)胞周期滯留于G1期，從而導(dǎo)致對(duì)5-FU耐藥[12]。因此，Romo1的表達(dá)對(duì)于腫瘤化療方案的選擇具有新的臨床意義。

四、Romo1在腫瘤中的表達(dá)及意義

1. Romo1與非小細(xì)胞肺癌：Romo1在非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)患者的腫瘤組織及外周血高表達(dá)，與腫瘤的分期、惡性程度及治療的反應(yīng)性等相關(guān)，可輔助判斷預(yù)后。然而Romo1表達(dá)水平與患者年齡、性別、吸煙狀況、腫瘤分化程度、組織學(xué)類型等無(wú)關(guān)。Lee等[13]采用Western blot方法檢測(cè)26例NSCLC患者癌組織及相應(yīng)的癌旁組織中Romo1表達(dá)水平，同時(shí)采用酶聯(lián)免疫吸附法(enzyme-linked immuno sorbent assay, ELISA)分別對(duì)55例健康志愿者，63例肺良性疾病患者，58例NSCLC患者外周血Romo1的表達(dá)水平進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明肺癌組織Romo1的表達(dá)水平顯著增高(P<0.001)，且肺癌患者外周血Romo1水平也較健康人及肺部良性疾病患者明顯增高(r=0.68,P=0.009)，以外周血Romo1> 329.7 pg/ml作為截?cái)嘀翟\斷NSCLC的靈敏度和特異度分別為81.9%和89.8%。多因素分析顯示肺癌組織Romo1表達(dá)水平越高，患者無(wú)進(jìn)展生存期越短(HR=3.16, 95% CI:1.21～8.22)，總生存期也越短(HR=3.22,95% CI: 1.02～10.21)。此外，在手術(shù)切除的NSCLC患者肺癌組織中Romo1表達(dá)水平越高，術(shù)后的早期復(fù)發(fā)率越高，患者的預(yù)后越差，因此，Romo1的過(guò)度表達(dá)可能提示NSCLC患者預(yù)后不良。

2. Romo1與胃癌：Romo1在胃癌患者的腫瘤組織及外周血呈高表達(dá)，其表達(dá)水平與腫瘤浸潤(rùn)深度、TNM分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等相關(guān)。嚴(yán)海翠等[14]通過(guò)檢測(cè)40例胃癌患者癌組織、癌旁組織及其外周血Romo1表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)胃癌組織中Romo1陽(yáng)性表達(dá)率(72.5%)顯著高于癌旁組織(17.5%)(P<0.01)，其外周血Romo1濃度(289.0±51.3)ng/L也顯著高于健康對(duì)照組(75.2±18.9)ng/L(P<0.01)，并且胃癌組織與外周血Romo1表達(dá)呈正相關(guān)(r=0.774,P<0.01)。Wu等[15]在中國(guó)西北地區(qū)人群中(358 例胃癌患者和412例健康人)進(jìn)行了一項(xiàng)病例對(duì)照研究，探索Romo1基因多態(tài)性與胃癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)聯(lián)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)以兩個(gè)野生型的基因位點(diǎn)作為參照，以下三種基因型導(dǎo)致胃癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)顯著增加：rs6060566 TC基因型 (OR=1.525, 95%CI=1.126～2.138), rs6060567 GC基因型 (OR=1.641, 95%CI=1.238～2.291) 和rs6060567 CC 基因型(OR=1.594, 95%CI=1.102～2.973)。兩種遺傳變異的單倍型分析表明，Romo1最常見(jiàn)的TG單倍型可降低胃癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)(P=0.000093)，二者關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)(OR=0.584)，而CC單倍型則增加胃癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，二者也有顯著的相關(guān)性(OR=1.732)。由此可見(jiàn)，Romo1基因多態(tài)性與胃癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，且在男性、飲酒、吸煙、幽門螺桿菌感染患者中關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)，因此，可通過(guò)檢測(cè)Romo1的基因型結(jié)合以上易感因素預(yù)測(cè)普通人群的胃癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。

3. Romo1與肝癌：Romo1參與了腫瘤細(xì)胞增殖、浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移過(guò)程，Romo1表達(dá)水平的增高與肝癌患者治療反應(yīng)差、生存期縮短等密切相關(guān)。Chung等[16]采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)和免疫組化技術(shù)檢測(cè)肝癌組織Romo1蛋白的表達(dá)，結(jié)果顯示肝癌組織Romo1表達(dá)水平明顯增加(P<0.001)，高表達(dá)的Romo1可促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)，降低腫瘤分化程度，增加肝癌細(xì)胞的血管侵襲性。以癌組織Romo1表達(dá)水平是否>2倍正常肝組織將肝癌患者分為高危組和低危組，高危組與低危組的無(wú)進(jìn)展生存期分別為11.3個(gè)月和65.9個(gè)月(P=0.0013)，中位總生存期分別為38.2個(gè)月和100.4個(gè)月(P=0.0003)。此外，Romo1表達(dá)水平與患者的年齡、性別、腫瘤數(shù)目、腫瘤TNM分期、肝功能Child分級(jí)等臨床特征均無(wú)關(guān)。

Romo1在多種腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)，主要是通過(guò)誘導(dǎo)線粒體產(chǎn)生ROS發(fā)揮致癌作用，然而其導(dǎo)致腫瘤發(fā)生、發(fā)展的具體機(jī)制尚不明確，對(duì)Romo1分子通路的進(jìn)一步研究有助于更好地了解Romo1的功能，從而有希望將Romo1作為未來(lái)腫瘤診斷的分子標(biāo)記物以及治療的新靶點(diǎn)。

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(本文編輯：黃紅稷)

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10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2016.02.020

國(guó)家臨床重點(diǎn)專科建設(shè)項(xiàng)目基金(2012·649)

230022 合肥，安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院呼吸內(nèi)科

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A

2016-02-22)