ESE- 3轉(zhuǎn)錄因子與腫瘤發(fā)生

吳家焱，陶永清，韓之波

(1.天津商業(yè)大學(xué) 生物技術(shù)與食品科學(xué)學(xué)院 天津市食品生物技術(shù)重點實驗室， 天津 300134; 2.中國科學(xué)醫(yī)學(xué)院 血液病醫(yī)院(血液研究所)，天津 300041)

轉(zhuǎn)錄因子通過與基因啟動子區(qū)域的特異DNA序列結(jié)合的方式調(diào)節(jié)基因的表達, 影響細胞生長、分化和凋亡。ESE- 3(epithelium-specific ETS transcription subfamily factor 3)是一個重要的調(diào)節(jié)上皮細胞分化的轉(zhuǎn)錄因子，廣泛表達于哺乳動物的表皮，富含腺上皮的器官如乳腺、前列腺和胰腺等[1]。更重要的是，ESE- 3在調(diào)控細胞增殖[2]、衰老[3]和凋亡[4]以及在多種惡性腫瘤中起著至關(guān)重要的作用，現(xiàn)對ESE- 3因子及其在多種惡性腫瘤中研究進展作一綜述。

1 ESE- 3概述

ESE- 3也稱為EHF(ETS homologous factor)因子，能夠單獨與其效應(yīng)分子形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，增強或抑制不同下游靶基因的轉(zhuǎn)錄[5]。ESE- 3因子屬于ETS(E26 transformation-specific)超家族的ESE(epithelium-specific ETS transcription subfamily)亞家族， 與家族其他因子具有相同的高度保守的ETS結(jié)

構(gòu)域。在結(jié)構(gòu)上，ETS家族通常有兩個DNA結(jié)合域。一個是由高度保守的85個氨基酸組成的Ets結(jié)構(gòu)域結(jié)合域，由3個α螺旋和4個β折疊形成，呈翼狀螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)，按照H1-β1-β2-H2-H3-β3-β4方式排列。通過Ets域，ESE- 3能夠結(jié)合下游含有核心5′-GGA(A/T)-3′DNA序列的特異性調(diào)節(jié)元件，實現(xiàn)對靶基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用，從而參與各種不同通路的信號傳導(dǎo)級聯(lián)反應(yīng)；另一個是PNT(pointed domain)結(jié)合域，由65～82個氨基酸組成，呈翼狀螺旋-環(huán)-螺旋結(jié)構(gòu)，與其他蛋白質(zhì)結(jié)合形成多亞基復(fù)合物調(diào)節(jié)基因的表達，介導(dǎo)蛋白質(zhì)間的相互作用。

ESE亞家族有著3個已知的成員，分別是ESE- 1/ELF3/ESX、 ESE- 2/ ELF- 5/ASTH1-I和 ESE- 3/EHF/ASTH1-J。ESE- 3與ESE- 1、ESE- 2不僅具有較大的序列同源性，而且它們都在上皮組織中表達。具體地說，ESE- 1在小腸、肝臟和胰臟等多種器官均有表達，而ESE- 2和ESE- 3的表達僅限于腺體，如唾液腺、乳腺和前列腺等。

ESE- 3分為3個亞型，分別是ESE- 3a、ESE- 3b和ESE- 3j[6]，均含有ETS域及PNT域。ESE- 3通過3個高親和力結(jié)合位點作用反式激活c-MET啟動子，上調(diào)HGF(hepatocyte growth factor)的表達，促進腺上皮細胞如前列腺、唾液腺和胰腺等增殖分化[1]。同時ESE- 3表達下調(diào)多個參與生長停滯或衰老的基因的表達，如小干擾RNA介導(dǎo)的ESE- 3的敲降導(dǎo)致小鼠胚胎成纖維細胞和多種腫瘤細胞系過早衰老[3]，表明了其是抑制衰老的關(guān)鍵因子。此外，ESE- 3還可以通過上調(diào)dr- 5使癌細胞發(fā)生TRAIL(tumor necrosis factor related apoptosis inducing ligand)介導(dǎo)的細胞凋亡[4]。表明了ESE- 3對細胞的增殖、衰老和凋亡起著重要的調(diào)節(jié)作用。

2 ESE- 3 與腫瘤

ESE- 3作為上皮轉(zhuǎn)錄因子，特異性地表達在哺乳動物的表皮、富含上皮的器官以及上皮來源的細胞中，其在上皮或在富含腺上皮的組織中表達的異常導(dǎo)致了多種惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

2.1 ESE- 3與前列腺癌

前列腺癌是最常見的惡性腫瘤，并且是男性惡性腫瘤死亡最常見的原因。ESE- 3在前列腺上皮細胞中表達[7]，對前列腺上皮細胞的分化過程起著關(guān)鍵作用。在前列腺癌細胞系PC- 3存在著某種機制，能夠使ESE- 3啟動子區(qū)域的CpG位點特異性甲基化，從而使得ESE- 3表達的缺失，應(yīng)用5-Adc使ESE- 3啟動子去甲基化后，ESE- 3通過結(jié)合caspase- 3啟動子并上調(diào)caspase表達，從而導(dǎo)致PC- 3細胞的凋亡。Lin28A和Lin28 B促使腫瘤的發(fā)生并且能夠恢復(fù)體內(nèi)致瘤細胞干性，促進腫瘤發(fā)展。而ESE- 3是第一個已知的轉(zhuǎn)錄因子，對Lin28A基因和Lin28B基因都起著抑制作用[8]。ESE- 3的表達對前列腺上皮細胞的分化以及干性維持起重要的調(diào)控作用,其缺失會則會促進前列腺上皮細胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化從而具備干性特征，誘發(fā)腫瘤。且在致瘤性前列腺上皮細胞模型中對ESE- 3的敲除能夠抑制IL- 6誘導(dǎo)的前列腺惡性腫瘤的發(fā)生[9]。而ESE- 3表達上調(diào)則會抑制前列腺上皮細胞的干性特征，并降低腫瘤的發(fā)生，同時ESE- 3的下調(diào)與前列腺的術(shù)后復(fù)發(fā)及總生存期的降低密切相關(guān)。因此，ESE- 3因子可作為治療前列腺癌的新標(biāo)記。另外,旨在恢復(fù)ESE- 3表達或功能可能是一種增加前列腺癌對治療的敏感性的有效策略[10]。

2.2 ESE- 3與食管癌

食管癌是世界常見的惡性腫瘤之一[11]。目前，食管鱗狀細胞腫瘤的分子機制仍然不是非常清楚。ESE- 3在正常食管上皮細胞的細胞核中表達。ESE- 3定位于食管鱗狀細胞腫瘤的細胞質(zhì)中，是一個腫瘤抑制基因。ESE- 3可以通過過度表達來恢復(fù)在細胞核的位置，從而抑制了食管癌細胞的增殖、克隆形成、遷移和侵襲。ESE- 3a和ESE- 3b在食管細胞中略有不同，且兩種異構(gòu)體定位無顯著差別。ESE- 3的轉(zhuǎn)移可能是由于變性的蛋白的相互作用或者細胞核輸出系統(tǒng)的飽和引起的。恢復(fù)定位的ESE- 3抑制了食管鱗狀細胞腫瘤的生長和集落的形成，表明了ESE- 3作為抑癌基因可能與食管鱗狀細胞腫瘤的發(fā)生有關(guān)[12]。

2.3 ESE- 3與卵巢癌

卵巢癌是第二大常見的婦科腫瘤，并在婦科癌癥中死亡人數(shù)最高。這種疾病的高病死率主要是由于大部分患者被診斷時已經(jīng)是晚期，盡管有成功的初始治療，但是高復(fù)發(fā)率也讓卵巢癌有著高病死率[13]。研究表明，ESE- 3對卵巢腫瘤細胞的增殖、凋亡和轉(zhuǎn)移起著重要作用。從機制上來說，ESE- 3的敲降抑制了ERK的活性并且抑制了cyclin D1、ICAM 和 MMP- 2的表達，顯著地促進了卵巢癌細胞的凋亡，但增加了受損細胞的黏性和細胞的侵襲能力，表明了ESE- 3可能是通過 ERK和AKT信號通路來調(diào)節(jié)這些生物進程[14]。卵巢惡性腫瘤從固體形式到積液的發(fā)展及轉(zhuǎn)移過程中，ESE- 3表達水平隨之降低，且ESE- 3表達水平與患者生存率呈正相關(guān)，所以ESE- 3的表達可以是卵巢癌一個新的預(yù)后指標(biāo)，而且在治療卵巢癌時對ESE- 3的抑制可以作為一種新的治療策略。

2.4 ESE- 3與甲狀腺癌

甲狀腺癌是最常見的內(nèi)分泌系統(tǒng)中的惡性腫瘤，在過去的30年中患病人數(shù)迅速增加[14]。ETS家族轉(zhuǎn)錄因子與甲狀腺癌的發(fā)生發(fā)展有密切關(guān)聯(lián)[21]。ESE- 3在甲狀腺乳頭狀腫瘤中上調(diào)頻繁，ESE- 3的敲降顯著抑制甲狀腺癌細胞的致瘤潛力，而ESE- 3過表達則增強癌細胞的增殖及其運動性和侵襲能力。通過PI3K/AKT和MAPK/ERK信號通路，ESE- 3的敲降顯著地抑制了甲狀腺癌細胞的增殖、集落形成、遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移以及裸鼠致瘤潛能。ESE- 3可能通過結(jié)合EBS啟動子，激活HER家族受體酪氨酸激酶使甲狀腺腫瘤發(fā)揮致癌作用。所以，ESE- 3是一種在甲狀腺癌中轉(zhuǎn)錄調(diào)控HER2和HER3的新型功能基因，為甲狀腺癌的治療提供了一個潛在的治療靶點[15]。

2.5 ESE- 3與結(jié)腸癌

結(jié)腸癌是臨床常見的消化道惡性腫瘤，發(fā)病率逐年升高并呈年輕化的趨勢[16- 17]。瞬時轉(zhuǎn)染的ESE- 3增加結(jié)腸癌細胞中的dr- 5 mRNA和蛋白水平，ESE- 3外源表達提高了dr- 5啟動子活性[8]。ESE- 3基因在結(jié)腸癌中表達下調(diào)或缺失，通過結(jié)合位于EBSs區(qū)域啟動子,直接反式激活RUVBL1的表達，RUVBL1過表達導(dǎo)致的結(jié)腸腫瘤細胞免于p53介導(dǎo)的細胞凋亡，所以ESE- 3介導(dǎo)的RUVBL1表達使得結(jié)腸腫瘤細胞避免p53介導(dǎo)的細胞凋亡。所以ESE- 3和RUVBL1有望成為結(jié)腸腫瘤治療的靶向分子，為結(jié)腸癌的臨床分子靶向治療提供重要的理論及實驗依據(jù)[18]。

2.6 ESE- 3與胰腺導(dǎo)管腺癌

胰腺導(dǎo)管腺癌(pancreatic ductal adeno carcinoma, PDAC)是一種難治的惡性腫瘤，患者的5年生存率不高于6%[19]。盡管近來PDAC診斷和治療的有著極大改進，但大多數(shù)胰腺癌患者仍死于局部淋巴結(jié)和/或遠端器官的侵襲和轉(zhuǎn)移[20- 21]。而對PDAC的入侵和轉(zhuǎn)移的機制只有很少的了解。與相鄰的正常胰腺組織相比， PDAC中的ESE- 3表達顯著降低，PDAC這一特點與腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和血管侵襲增加密切相關(guān)，并且患者的無復(fù)發(fā)生存率和總生存率也隨之降低。在108例患者中，ESE- 3和E-鈣黏蛋白兩者表達都是陰性時，患者的生存時間更短，無復(fù)發(fā)生存率和總生存率分別是4個月和9個月；當(dāng)二者有其一表達陽性時，無復(fù)發(fā)生存率和總生存率則分別是5個月和12個月；當(dāng)二者表達均是陽性時，無復(fù)發(fā)生存率和總生存率顯著提高，分別是12個月和20個月。從機制上講，ESE- 3通過直接綁定和反式激活E-鈣黏蛋白啟動子，上調(diào)了PDAC細胞中的E-鈣黏蛋白的表達從而抑制了PDAC細胞的轉(zhuǎn)移，ESE- 3的下調(diào)促進了PDAC細胞遷移和入侵，也促進在原位小鼠模型中PDAC細胞的轉(zhuǎn)移。因此在治療轉(zhuǎn)移性胰腺導(dǎo)管腺癌患者時，可以通過減少ESE- 3啟動子的甲基化來維持ESE- 3的表達，從而降低胰腺導(dǎo)管腺癌細胞活力和細胞遷移和侵襲的能力[22]。

2.7 ESE- 3與胃癌

胃癌是世界上常見的難治性癌癥之一[23- 24]。與正常組織相比，ESE- 3在胃癌組織中的表達顯著上調(diào)和擴增，促進了胃癌細胞的增殖。此外， ESE- 3的表達與胃癌患者的生存率呈負相關(guān)，ESE- 3擴增顯著地縮短患者生存時間。ESE- 3是通過促進EMT過程從而使得胃癌細胞轉(zhuǎn)移，而ESE- 3的敲低顯著地抑制了裸鼠中胃癌細胞的增殖，集落形成，遷移，侵襲和致瘤潛力，并誘導(dǎo)細胞周期停滯和凋亡。ESE- 3作為HER2新的轉(zhuǎn)錄因子和胃癌HER3和HER4的調(diào)節(jié)劑，通過結(jié)合其啟動子內(nèi)的GGAA核心序列轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)HER2的表達來促進胃腫瘤發(fā)生，表明ESE- 3是通過調(diào)節(jié)人類表皮生長因子體HER家族的受體酪氨酸激酶的胃癌功能性的癌基因，其可能成為這種癌癥潛在的預(yù)后判斷的獨立指標(biāo)，為基因治療提供新靶點[25]。

3 問題與展望

基因表達涉及到多層次多角度的調(diào)控，ESE- 3因子作為一個重要的轉(zhuǎn)錄因子，在對上皮細胞及多種腫瘤的轉(zhuǎn)錄調(diào)控中發(fā)揮了舉足輕重的作用。如前所述,ESE- 3在前列腺癌，食管鱗狀細胞癌和胰腺導(dǎo)管腺癌中起抑癌作用，并經(jīng)常被啟動子甲基化沉默。另一方面，它在卵巢癌，胃癌，結(jié)腸癌和乳腺癌中過表達， 與卵巢癌預(yù)后不良相關(guān)，且ESE- 3促進甲狀腺腫瘤發(fā)生致癌作用。ESE- 3表達的異常與罹患這些惡性腫瘤的患者的生存率有著很大的聯(lián)系。當(dāng)然，可以認為ESE- 3的表達異常并不會直接導(dǎo)致疾病，而是因為其他致癌機制導(dǎo)致ESE- 3表達異常。然而，ESE- 3限制上皮細胞分化及在多種腫瘤中的異常表達，至少表明其可能是惡性腫瘤的一個標(biāo)志。但是，目前存在著ESE- 3在各種腫瘤對靶基因的具體調(diào)控機制，在結(jié)合藥物治療時對疾病的影響以及與其他基因聯(lián)合表達的研究仍不透徹的問題。今后應(yīng)深入ESE- 3因子及其靶基因的作用，進一步研究相關(guān)的細胞信號通路，將為深入研究其在多種生理和病理過程中的作用提供理論依據(jù), 有助于闡明ESE- 3在惡性腫瘤中的發(fā)展規(guī)律, 為從分子水平研究疾病的發(fā)病機制, 以及臨床的診斷和藥物的治療提供新的思路。

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鈣補充劑對心臟可能不健康

據(jù)美國WebMD醫(yī)學(xué)新聞網(wǎng)(2016- 10- 20)報道，一項研究指出，以補充劑的型態(tài)而不是吃富含鈣質(zhì)的食物來作為膳食中的鈣質(zhì)可能對心臟有害。

這篇研究不能證明補充劑會造成心臟問題，但研究人員相信，研究結(jié)果應(yīng)該能讓消費者停下來思考。

根據(jù)美國國家心臟協(xié)會的聲明，美國約有43%的成人服用補充劑，包括鈣在內(nèi)；超過一半的60歲以上婦女服用鈣補充劑來減少骨質(zhì)疏松癥風(fēng)險。

這項研究發(fā)現(xiàn)，相較于沒有服用鈣補充劑的人來說，服用鈣補充劑的人動脈中血塊堆積的風(fēng)險以及心臟病的概率顯著增加。

巴爾的摩約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Erin Michos博士團隊相信，這個研究結(jié)果讓大家對于鈣補充劑而不是食物中鈣質(zhì)的潛在危害更加關(guān)心。

研究人員相信，人們在吃這些產(chǎn)品之前，應(yīng)該先與信息充足的醫(yī)生討論。

專家指出，身體對于補充劑以及從膳食中攝取的鈣質(zhì)如何使用與反應(yīng)有些不同，這使得補充劑更具風(fēng)險；可能是補充劑含有鈣鹽，或是因為一次攝取大量讓身體無法利用。

然而，研究人員認為，雖然鈣補充劑可能對心臟有風(fēng)險，但天然含有大量鈣質(zhì)的食物并不會有風(fēng)險，甚至能夠保護心臟。

根據(jù)全國骨質(zhì)疏松基金會指出，富含鈣質(zhì)的食物包括牛奶以及乳制品、花椰菜、橙子、豆類等。

這篇研究刊登在2016- 10- 11《美國心臟協(xié)會雜志》。