細(xì)胞凋亡基因GRIM-19研究進(jìn)展*

趙　禎，沈國華 綜述，蔡華偉 審校

(四川大學(xué)華西醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科,成都 610041)

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·綜述·

細(xì)胞凋亡基因GRIM-19研究進(jìn)展*

趙禎，沈國華 綜述，蔡華偉△審校

(四川大學(xué)華西醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科,成都 610041)

GRIM-19；細(xì)胞凋亡；腫瘤；維甲酸；干擾素

2000年，Angell等[1]用反義RNA 敲除技術(shù)從乳腺癌細(xì)胞中，在維甲酸(retinoic acid,RA)/干擾素(interferon,IFN)聯(lián)合應(yīng)用誘導(dǎo)篩選鑒定出的促細(xì)胞凋亡基因(gene associated with retinoid/ interferon induced mortality 19，GRIM-19)。GRIM-19蛋白高表達(dá)可促進(jìn)細(xì)胞凋亡，而低表達(dá)可能與腫瘤細(xì)胞的異常增殖有關(guān)[2]。本文就GRIM-19的結(jié)構(gòu)、促凋亡作用機(jī)制、組織分布及其在腫瘤治療中的作用，綜述如下。

1　GRIM-19結(jié)構(gòu)和促凋亡作用機(jī)制

GRIM-19是GRIM家族中分子量最小的一個，定位于人體19號染色體p13.1，全長16 000 bp，可以編碼含144個氨基酸殘基的蛋白質(zhì)，分別有7-和93-bp、59-和39-bp非翻譯區(qū)序列[1]。GRIM-19在大多數(shù)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中均有分布，是線粒體NADH脫氫酶Ⅰ復(fù)合物的組成成分，在線粒體Ⅰ型呼吸過程中起著重要作用[3-4]。RA是維生素A的生物活性代謝產(chǎn)物，對多種腫瘤，如急性早幼粒細(xì)胞性白血病、頭頸部腫瘤等具有誘導(dǎo)細(xì)胞分化和促進(jìn)凋亡的作用[5]。IFN是一族具有多種功能的多肽分子復(fù)合物，具有抗病毒、抗增生和免疫調(diào)節(jié)作用，在宿主抗病毒和抗腫瘤免疫防御中發(fā)揮核心作用[6]。RA或IFN單獨(dú)誘導(dǎo)GRIM-19 基因轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá)能力很弱，但RA/IFN聯(lián)合使用可促使GRIM-19表達(dá)能力明顯增強(qiáng)[7]。骨肉瘤細(xì)胞中加入RA/IFN ，GRIM-19表達(dá)增加，與其結(jié)合的轉(zhuǎn)錄信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子與激活子3(signal transducers and activators of transcription 3,STAT3)也增多。RA/IFN聯(lián)合應(yīng)用抑制腫瘤細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)凋亡，其機(jī)制可能是通過上調(diào)GRIM-19表達(dá)，進(jìn)而下調(diào)STAT3表達(dá)實(shí)現(xiàn)的[8]。STAT3在生長因子、細(xì)胞因子的刺激下發(fā)生酪氨酸磷酸化而被活化，啟動酪氨酸激酶(janus kinase,JAK)-轉(zhuǎn)錄信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子與激活子(signal transducers and activators of transcription,STAT)信號傳導(dǎo)通路，上調(diào)凋亡抑制因子[如B淋巴細(xì)胞瘤-2 (B cell lymphoma-2,Bcl-2)、B淋巴細(xì)胞瘤-XL(B cell lymphoma-XL,Bcl-XL)]和細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子[如細(xì)胞周期蛋白 (cyclin)、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)基因(c-myc)]的表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞異常增殖，與多種腫瘤形成有關(guān)。阻斷STAT3信號通路，可抑制細(xì)胞異常增生，誘導(dǎo)凋亡。GRIM-19與STAT3特異性結(jié)合，抑制STAT3通路，下調(diào)cyclin、c-myc、Bcl-2、Bcl-XL等下游基因的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。GRIM-19和STAT3特異性結(jié)合需要轉(zhuǎn)錄激活域和Ser-727殘基[9]。GRIM-19還通過抑制細(xì)胞黏附分子(CAM)的酪氨酸磷酸化(如E-鈣黏蛋白、局部黏附激酶、paxillin)，阻礙酪氨酸激酶(Sarcoma，Src)家族誘導(dǎo)的細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化和遷移[10]。

2　GRIM-19組織分布

GRIM-19在人體正常組織中普遍存在，尤其在心臟和骨骼肌中表達(dá)較高，但在腫瘤組織中表達(dá)降低或缺失[11]。

2.1肺癌Fan等[12]對51例肺疾病患者(16例鱗癌、15例腺癌、10例小細(xì)胞癌、10例慢性炎癥)研究后發(fā)現(xiàn)，與慢性炎癥患者相比，GRIM-19在鱗癌、腺癌、小細(xì)胞癌中的表達(dá)均降低。與鱗癌和腺癌患者相比，GRIM-19在小細(xì)胞癌中的表達(dá)更低。GRIM-19在鱗癌和腺癌患者中的表達(dá)，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。GRIM-19在肺慢性炎癥組織中主要位于細(xì)胞質(zhì)，而在鱗癌和腺癌組織中主要定位于細(xì)胞核。GRIM-19隨肺癌惡性程度升高而顯著降低或者缺失，分布由胞質(zhì)轉(zhuǎn)入細(xì)胞核，GRIM-19低表達(dá)可能與肺癌的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)。GRIM-19在肺癌組織中的陽性率為55.1%(27/49)，在癌旁正常組織中的陽性率為93.8%(46/49)，GRIM-19在癌組織中的表達(dá)低于癌旁正常組織[13]。肺癌Ⅰ期GRIM-19陽性率為78.6%(11/14)，Ⅱ期48.1%(13/27)，Ⅲ～Ⅳ期12.5%(1/8)，GRIM-19陽性率與肺癌臨床分期呈負(fù)相關(guān)，與年齡、性別、吸煙指數(shù)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移無關(guān)[13]。

2.2肝癌55例肝細(xì)胞癌和非癌組織中[14]，GRIM-19在肝細(xì)胞癌的表達(dá)低于非癌組織，p-STAT3在肝細(xì)胞癌的表達(dá)高于非癌組織，GRIM-19與p-STAT3呈負(fù)相關(guān)。GRIM-19表達(dá)與臨床分期、門脈癌栓有關(guān)，與性別、年齡、甲胎蛋白、腫瘤大小、肝硬化、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移無關(guān)；GRIM-19低表達(dá)和p-STAT3高表達(dá)可能與肝細(xì)胞癌發(fā)生、發(fā)展、侵襲力有關(guān)。實(shí)時定量PCR結(jié)果顯示，83例肝癌組織中52例(62.65%)GRIM-19表達(dá)低于對應(yīng)癌旁組織，亦低于8例正常肝組織[15]。GRIM-19表達(dá)與臨床分期、微血管浸潤和包膜浸潤有關(guān)。

2.3乳腺癌20例乳腺癌患者的108個癌組織樣本和20個癌旁組織樣本免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示[16]，GRIM-19在癌組織中的表達(dá)低于癌旁組織，STAT3在癌組織中表達(dá)高于癌旁組織，GRIM-19、STAT3表達(dá)呈負(fù)相關(guān)性；GRIM-19低表達(dá)和STAT3高表達(dá)是乳腺癌發(fā)生與發(fā)展的影響因素之一。GRIM-19在乳腺癌Ⅰ/Ⅱ期患者的表達(dá)高于Ⅲ期，與GRIM-19表達(dá)陽性者相比，GRIM-19表達(dá)陰性者更容易發(fā)生乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，表明GRIM-19與乳腺癌的臨床分期和淋巴結(jié)是否轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。該研究同時顯示，年齡、組織分型與GRIM-19表達(dá)無相關(guān)性。

2.4宮頸癌20例正常子宮頸組織、35例子宮頸上皮內(nèi)瘤變Ⅰ(cervical intraepithelial neoplasia Ⅰ,CINⅠ)、30例CINⅡ、30例CIN Ⅲ、20例子宮頸癌組織免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示[17]，GRIM-19陽性表達(dá)率分別為100%、80.0%、76.7%、43.3%、5.0%，表明GRIM-19陽性表達(dá)率與子宮頸病變惡性程度呈負(fù)相關(guān)。Cheng等[17]對200例子宮頸非典型鱗狀細(xì)胞增生、200例低度鱗狀上皮內(nèi)病變、200例高度鱗狀上皮內(nèi)病變、200例鱗狀細(xì)胞癌研究后發(fā)現(xiàn)，GRIM-19陽性表達(dá)率分別為83.5%、68.0%、39.5%、2.5%，高危型人乳頭狀瘤病毒(high-risk human papillomaviruses，HR-HPV)感染陰性者和陽性者，GRIM-19陽性表達(dá)率分別為67.2%(160/238)和40.4%(227/562)，表明GRIM-19陽性表達(dá)率與HR-HPV感染呈負(fù)相關(guān)，GRIM-19表達(dá)減少可能是HR-HPV感染的結(jié)果，而HR-HPV持續(xù)感染是子宮頸癌發(fā)生的關(guān)鍵因素之一。GRIM-19 N端的第1-35位氨基酸殘基與HPV E6蛋白結(jié)合，抑制E6-E6AP復(fù)合體形成，減少p53蛋白泛素化降解，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[18]。

2.5其他腫瘤同樣，在胃癌[19]、食管癌[20]、前列腺癌[21]、膀胱癌[22]、卵巢上皮性癌[23]、神經(jīng)膠質(zhì)瘤[24]、甲狀腺Hurthle細(xì)胞腫瘤[25]中，GRIM-19均有不同程度的表達(dá)降低、缺失甚至突變。因此，GRIM-19在多種人類惡性腫瘤中表達(dá)明顯降低，且其表達(dá)與腫瘤的惡性程度和預(yù)后密切相關(guān)。

3　GRIM-19與腫瘤治療

單用全反式維甲酸(all-trans retinoic acid，ATRA)、單用IFN-β和聯(lián)合應(yīng)用ATRA+IFN-β對人骨肉瘤細(xì)胞株MG-63的48 h生長增殖抑制率分別為(0.215±0.010)%、(0.225±0.005)%和(0.705±0.014)%，與單用藥組比較，ATRA+IFN-β組對細(xì)胞的抑制作用明顯增強(qiáng)[7]。ATRA組、IFN-β組和ATRA+IFN-β組，GRIM-19 mRNA表達(dá)分別為1.020±0.147、1.090±0.055和1.620±0.095，STAT3 mRNA表達(dá)分別為0.700±0.047、0.670±0.029、0.120±0.032，與單用藥組比較，ATRA+IFN-β組中GRIM-19表達(dá)增高、STAT3表達(dá)降低。ATRA+IFN-β聯(lián)合應(yīng)用對MG-63細(xì)胞的促凋亡作用明顯增強(qiáng)，可能與GRIM-19高表達(dá)，與STAT3特異性結(jié)合，使STAT3低表達(dá)有關(guān)。王同等[26]成功構(gòu)建穩(wěn)定表達(dá)GRIM-19的肺腺癌SPC-A1細(xì)胞株(SPC-A1/GRIM-19)，腫瘤細(xì)胞增殖明顯受到抑制。與對照組SPC-A1/CON比較，SPC-A1/GRIM-19組48 h吸光度值降低，GRIM-19蛋白升高，STAT3蛋白降低，腫瘤體積較小。與空載體對照組比較，GRIM-19能增強(qiáng)順鉑耐藥人肺腺癌A549細(xì)胞對化療藥物的敏感度，耐藥逆轉(zhuǎn)倍數(shù)為3.70±0.91，可能與下調(diào)STAT3、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子和P-糖蛋白的表達(dá)有關(guān)[27]。Hao等[15]研究顯示，高侵襲力肝癌細(xì)胞株MHCC-97H、Huh-7中GRIM-19的表達(dá)低于低侵襲力細(xì)胞株HL-7702、MHCC-97L，GRIM-19低表達(dá)可能與增強(qiáng)肝癌細(xì)胞的侵襲力有關(guān)。存活素(Survivin)屬于凋亡抑制蛋白，在大多數(shù)惡性腫瘤組織中高表達(dá)，在正常人體組織中無表達(dá)或低表達(dá)，利用RNA干擾技術(shù)可降低細(xì)胞內(nèi)Survivin 的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)抑制腫瘤生長[28]。Liu等[21]將GRIM-19和siRNA-Survivin共表達(dá)質(zhì)粒轉(zhuǎn)染至人前列腺癌DU145細(xì)胞，高表達(dá)GRIM-19同時沉默Survivin，兩個基因之間可協(xié)同殺傷腫瘤細(xì)胞，較單基因治療更有效抑制腫瘤生長。psi-Survivin、pGRIM-19和pGRIM-19-si-Survivin轉(zhuǎn)染DU145細(xì)胞，Survivin表達(dá)水平分別為0.55±0.05、0.62±0.08和0.35±0.05，GRIM-19表達(dá)水平分別為1.93±0.14、2.57±0.20和4.12±0.21，轉(zhuǎn)染72 h后細(xì)胞增殖率分別為(43.4±4.3)%、(51.3±6.7)%和(26.8±7.1)%，與psi-Survivin和pGRIM-19組比較，pGRIM-19-si-Survivin抑制細(xì)胞增殖作用明顯增強(qiáng)。3組重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)染DU145細(xì)胞并接種至裸鼠，至70 d處死裸鼠時，腫瘤體積分別為(671.36±165.11)mm3、(857.29±170.07)mm3和(284.33±57.33)mm3，瘤體重量分別為(2.04±0.71)g、(2.62±0.75)g和(1.26±0.42)g，pGRIM-19-si-Survivin組腫瘤體積明顯縮小，瘤重明顯減輕。p-SiRNA Survivin/GRIM-19轉(zhuǎn)染人喉癌Hep-2細(xì)胞[29]、pSi-Stat3-GRIM-19轉(zhuǎn)染甲狀腺癌SW579細(xì)胞[30]，亦可促進(jìn)細(xì)胞凋亡，延緩腫瘤生長。

4　結(jié)語與展望

GRIM-19異常表達(dá)或突變，可能與多種腫瘤形成有關(guān)，在腫瘤放化療過程中有重要作用。目前對GRIM-19研究取得一定進(jìn)展，但仍有許多問題需進(jìn)一步研究，如GRIM-19表達(dá)調(diào)控和細(xì)胞定位、GRIM-19與其他凋亡基因的關(guān)系、有無其他分子彌補(bǔ)GRIM-19功能等需進(jìn)一步研究。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2016.14.039

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81201118、81301250)。作者簡介：趙禎(1982-)，主治醫(yī)師，博士，主要從事分子影像研究?！?/p>

，E-mail:hw.cai@yahoo.com。

R730.2

A

1671-8348(2016)14-1984-03

2015-11-15

2016-02-29)