遠(yuǎn)端上游元件結(jié)合蛋白1與消化道腫瘤的研究進(jìn)展*

沈?yàn)t然 葉 峰 張國新

南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科(210029)

遠(yuǎn)端上游元件結(jié)合蛋白1(far upstream element binding protein 1, FUBP1)是一種單鏈核酸結(jié)合蛋白，可通過調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄、翻譯、RNA復(fù)制和剪接，進(jìn)而影響細(xì)胞增殖、遷移、凋亡等生物學(xué)過程，在多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中扮演重要角色。本文就FUBP1與消化道腫瘤相關(guān)機(jī)制的研究現(xiàn)狀作一綜述。

一、FUBP1的概述

1. FUBP1的發(fā)現(xiàn)及其家族成員：1990年，Avigan等[1]在未分化的白血病細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)端上游元件(far upstream element, FUSE)及其連接蛋白可激活c-Myc表達(dá)，首次提出了FUBP1可作為原癌基因c-Myc的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。1994年，Duncan等[2]正式提出FUBP1通過與FUSE結(jié)合，在未分化細(xì)胞中調(diào)控c-Myc表達(dá)。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)FUBP干擾抑制物(FIR)和TFIIH等相關(guān)調(diào)控因子亦參與了c-Myc的調(diào)控過程[3]。

FUBP家族成員由氨基末端結(jié)構(gòu)域、中央結(jié)構(gòu)域和羧基末端結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，這三個(gè)結(jié)構(gòu)域由可變的連接區(qū)連接[4]。FUBP家族主要包括三個(gè)成員：FUBP1、FUBP2和FUBP3，均包含單鏈DNA結(jié)合家族的一般特質(zhì)，即序列和結(jié)構(gòu)的高度保守。三個(gè)成員的主要區(qū)別在于羧基末端的結(jié)構(gòu)域，F(xiàn)UBP1羧基末端結(jié)構(gòu)域中含有的酪氨酸基個(gè)數(shù)為3個(gè)，F(xiàn)UBP2和FUBP3分別為4個(gè)和2個(gè)。雖然FUBP家族成員在結(jié)構(gòu)上具有高度的相似性和保守性，但功能不盡相同。

FUBP1位于細(xì)胞核內(nèi)，分子質(zhì)量約為67 kDa(1 Da=0.992 1 u)，基因位于染色體1p31.1，具有DNA解旋酶Ⅴ活性[5]。FUBP2分子質(zhì)量約為74 kDa，基因位于染色體19p13.3，主要作為單鏈RNA結(jié)合蛋白維持mRNA的穩(wěn)定性[6]。FUBP3分子質(zhì)量約為67 kDa，基因位于染色體9q34.11，在轉(zhuǎn)錄后發(fā)揮功能。有研究發(fā)現(xiàn)肝癌細(xì)胞HUH7中FUBP3協(xié)同F(xiàn)UBP2維持凝血素酶的穩(wěn)定性，增強(qiáng)腫瘤的侵襲能力[7]。此外，在秀麗隱桿線蟲中發(fā)現(xiàn)存在與FUBP1同源的蛋白質(zhì)，被認(rèn)為是FUBP家族的第四個(gè)成員[8]，但目前并未見其他相關(guān)的研究。

2. FUBP1的結(jié)構(gòu)與功能：FUBP1蛋白由具有兩親性螺旋結(jié)構(gòu)的N端、富含酪氨酸的C端以及一個(gè)DNA結(jié)合區(qū)域構(gòu)成[9]。FUBP1的DNA結(jié)合區(qū)域包含了4個(gè)KH域(KH1、KH2、KH3、KH4)，F(xiàn)UBP1通過其KH域(主要為KH3和KH4域)與FUSE進(jìn)行結(jié)合。FUBP1主要通過三個(gè)模塊定位于細(xì)胞核，且每個(gè)模塊均被不同的核定位信號(NLS)賦予：一個(gè)典型NLS是位于N末端的雙分型NLS，另兩個(gè)非典型NLS分別位于KH3的α螺旋和C末端富含酪氨酸的轉(zhuǎn)錄激活區(qū)中[10]。但有研究發(fā)現(xiàn)在凋亡細(xì)胞中因caspase-7對FUBP1 N末端的雙分型NLS切割作用使FUBP1從細(xì)胞核中移出[11]；日本腦炎病毒感染患者早期亦可見FUBP1移位細(xì)胞質(zhì)的現(xiàn)象[12]。

從功能上，首先發(fā)現(xiàn)FUBP1可作為一種DNA結(jié)合蛋白，調(diào)控原癌基因c-Myc的轉(zhuǎn)錄[1]，后又證實(shí)其可作為RNA結(jié)合蛋白，影響mRNA的穩(wěn)定性，參與蛋白翻譯和病毒復(fù)制[4]。隨著在基因轉(zhuǎn)錄、翻譯、RNA復(fù)制、剪接等方面研究的深入，發(fā)現(xiàn)FUBP1可通過上調(diào)原癌基因(如c-Myc)或下調(diào)抑癌基因(如p21)的表達(dá)，進(jìn)而抑制細(xì)胞凋亡，刺激細(xì)胞增殖，增強(qiáng)細(xì)胞遷移能力，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展[13]。目前已有研究證實(shí)FUBP1與肝癌、膠質(zhì)瘤、結(jié)直腸癌、腎癌等腫瘤具有相關(guān)性[13-15]。

二、FUBP1與消化道腫瘤

1. FUBP1與食管癌：食管癌是臨床上常見的惡性腫瘤之一，全球范圍內(nèi)其發(fā)病率在惡性腫瘤中位居第八位，死亡率位居第六位[16]。劉世政等[17]通過免疫組化和熒光定量PCR法檢測37例食管癌組織、35例癌旁組織以及12例食管炎組織中FUBP1的表達(dá)水平，結(jié)果顯示食管癌中FUBP1表達(dá)明顯高于癌旁組織和食管炎組織，且FUBP1表達(dá)與食管癌的分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移有關(guān)。2016年Yang等[18]的研究亦發(fā)現(xiàn)FUBP1在食管鱗癌中的表達(dá)增高，與食管鱗癌分化程度相關(guān)，且高表達(dá)FUBP1提示患者預(yù)后不良；FUBP1能激活c-Myc，促進(jìn)細(xì)胞增殖，從而促進(jìn)食管鱗癌的發(fā)生、發(fā)展。上述研究表明在食管癌中FUBP1表達(dá)增高，且表達(dá)越高提示分化程度越差，F(xiàn)UBP1通過激活原癌基因c-Myc的轉(zhuǎn)錄，增強(qiáng)食管癌細(xì)胞增殖能力。因此，F(xiàn)UBP1可能在食管癌的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

2. FUBP1與胃癌：胃癌是消化系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤，因進(jìn)展期胃癌有較高的轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，其5年生存率為30%～50%，且預(yù)后較差[19]。Zhang等[20]通過免疫組化和RT-PCR法檢測了FUBP1在20例慢性非萎縮性胃炎、35例慢性萎縮性胃炎、23例中重度異型增生和33例胃癌組織中的表達(dá)情況，結(jié)果顯示胃癌中FUBP1表達(dá)明顯高于其他胃黏膜病變組織，且與年齡、性別、有無淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移具有相關(guān)性，F(xiàn)UBP1高表達(dá)預(yù)示患者預(yù)后不良。李丹等[21]在胃癌SGC7901細(xì)胞中沉默F(xiàn)UBP1表達(dá)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)胃癌細(xì)胞的增殖和侵襲能力受到抑制。上述研究表明FUBP1在胃癌的發(fā)生、發(fā)展中可能發(fā)揮促癌基因的作用，但上述研究的樣本量較少，且缺乏關(guān)于FUBP1促進(jìn)細(xì)胞增殖、侵襲能力的機(jī)制研究，仍需大樣本研究進(jìn)一步明確胃癌中FUBP1表達(dá)水平，并行相關(guān)促癌機(jī)制的探究。

對進(jìn)展期胃癌患者而言，術(shù)后常需接受放化療，但化療藥物的耐藥性一直是臨床醫(yī)師面臨的重大挑戰(zhàn)。Venturutti等[22]的研究發(fā)現(xiàn)在ErbB-2陽性的胃癌細(xì)胞株中，曲妥珠單抗和拉帕替尼這兩種化療藥物可通過ErbB-2介導(dǎo)而下調(diào)c-Myc表達(dá)，后者可上調(diào)miR-16表達(dá)繼而導(dǎo)致其靶基因FUBP1表達(dá)下降，從而抑制腫瘤的發(fā)展。Zhao等[23]亦發(fā)現(xiàn)miR-16-1通過調(diào)控FUBP1低表達(dá)，抑制細(xì)胞的增殖和侵襲能力，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，并可增加胃癌患者對阿霉素的敏感性。上述研究提示可通過外源性增強(qiáng)miR-16表達(dá)或干擾FUBP1表達(dá)，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對化療藥物的敏感性，從而抑制腫瘤的形成。故FUBP1有望作為對化療藥物耐藥的胃癌患者的新治療靶點(diǎn)。

3. FUBP1與結(jié)直腸癌：多數(shù)FUBP1與結(jié)直腸癌的研究局限于兩者是否具有相關(guān)性。Jia等[15]發(fā)現(xiàn)32例結(jié)直腸癌組織中FUBP1表達(dá)水平高于30例結(jié)直腸腺瘤、32例癌旁正常組織，但進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)FUBP1與臨床病理特征(如年齡、性別、分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移等)無相關(guān)性，其原因可能是由于研究樣本量太少。近年Guo等[24]對結(jié)直腸癌中漿細(xì)胞瘤變異易位1基因(PVT1)與c-Myc的相互作用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)PVT1在腫瘤組織中的表達(dá)與c-Myc調(diào)節(jié)基因FUBP1的表達(dá)呈正相關(guān)，推測結(jié)直腸癌中PVT1可能通過FUBP1來調(diào)控c-Myc表達(dá)，但該研究后續(xù)并未行進(jìn)一步的證實(shí)。

潰瘍性結(jié)腸炎患者的結(jié)直腸癌發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較正常人群增加。Tang等[25]以葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)小鼠結(jié)腸炎模型，并探討FUBP1在腸黏膜屏障中的機(jī)制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與腫瘤組織中FUBP1表達(dá)升高不同，小鼠結(jié)腸炎模型中FUBP1表達(dá)降低，可能是由于腸黏膜炎癥導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，從而使FUBP1從細(xì)胞核中被清除出去所致。同時(shí)該研究提出該實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪且粋€(gè)臨時(shí)的早期炎癥模型，如不斷給予持續(xù)炎癥誘導(dǎo)刺激，進(jìn)入慢性結(jié)腸炎階段甚至結(jié)直腸癌階段，則FUBP1的表達(dá)及其作用機(jī)制可能會產(chǎn)生新的變化，因此有待開展進(jìn)一步研究進(jìn)行探討。

上述研究表明FUBP1在動物結(jié)腸炎模型中呈低表達(dá)，而在人結(jié)直腸癌組織中呈高表達(dá)，因此是否在人結(jié)腸炎組織中同樣表達(dá)降低仍需進(jìn)一步研究。若FUBP1表達(dá)在結(jié)直腸炎的癌變中呈先降低后增高的變化，表明FUBP1在結(jié)腸炎和結(jié)直腸癌中扮演不同的角色，可作為結(jié)直腸炎癌變過程中一個(gè)潛在的預(yù)測因子。

4. FUBP1與肝癌：肝細(xì)胞癌是世界上第五大常見癌癥，在癌癥相關(guān)死亡率中位居第三位(每年死亡500 000例患者)[26]。與消化道其他腫瘤相比，目前FUBP1表達(dá)與肝癌關(guān)系的研究更深入。

2009年Malz等[13]的研究發(fā)現(xiàn)肝癌細(xì)胞中FUBP1表達(dá)增高，且FUBP1與FUBP2具有協(xié)同作用，能增強(qiáng)肝癌細(xì)胞的增殖和遷移能力，而FUBP1、FUBP2表達(dá)增高與預(yù)后不良相關(guān)。同時(shí)有研究[27]顯示在有慢性丙型肝炎史的肝癌患者組織中FUBP1表達(dá)顯著增加，F(xiàn)UBP1可通過下調(diào)抑癌基因p53的表達(dá)，促進(jìn)丙肝病毒的復(fù)制，從而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。有研究[28]發(fā)現(xiàn)，不同于其他腫瘤，F(xiàn)IR在肝癌細(xì)胞中不通過與FUSE/FBP復(fù)合體連接而負(fù)向調(diào)節(jié)FUBP1表達(dá)，而是通過TFDP1/E2F1途徑正反饋刺激FUBP1表達(dá)，增強(qiáng)肝癌細(xì)胞增殖和遷移的能力。JTV1可作為一種腫瘤抑制劑，與轉(zhuǎn)錄蛋白p38形成人類tRNA合成酶復(fù)合物的支架蛋白p38/JTV1，可與FUBP1相互作用來下調(diào)c-Myc表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞凋亡[29]。有研究指出，與肝癌形成相關(guān)的前列腺素E2(PGE2)可降低JTV1表達(dá)，與FUBP1的結(jié)合減少，導(dǎo)致FUBP1泛素化減少，增高FUBP1表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)肝癌細(xì)胞的生長[30]。一項(xiàng)研究[31]顯示一種新型靶向化療藥物吡唑并[1,5a]嘧啶(Pyrazolo[1,5a]pyrimidines)可在肝癌細(xì)胞中通過干擾FUBP1與FUSE的結(jié)合，導(dǎo)致細(xì)胞增殖減少和凋亡增加，故該化療藥物未來有可能成為FUBP1的新型抑制劑。綜上所述，F(xiàn)UBP1在肝癌中表達(dá)增高，通過下調(diào)抑癌基因p53來上調(diào)原癌基因c-Myc的表達(dá)，發(fā)揮促癌作用，抑制劑JTV1和化療藥物吡唑并[1,5a]嘧啶可通過干擾FUBP1表達(dá)，發(fā)揮抗腫瘤的作用。因此，F(xiàn)UBP1可作為肝癌治療的一個(gè)潛在靶基因。

但考慮到化療藥物的毒副作用且目前外源性si-FUBP1僅限于細(xì)胞實(shí)驗(yàn)或動物實(shí)驗(yàn)，尚未見運(yùn)用于人體的報(bào)道。Zhang等[32]用綠茶提取物中的茶多素EGCG處理肝癌細(xì)胞HCCLM6，結(jié)果顯示FUBP1表達(dá)較對照組明顯下降，從而抑制細(xì)胞增殖和腫瘤轉(zhuǎn)移，為原發(fā)性肝癌的治療開辟了一個(gè)新視角。但目前尚未見茶多素EGCG調(diào)控FUBP1表達(dá)，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞增殖相關(guān)機(jī)制的研究。

三、總結(jié)與展望

總之，越來越多的證據(jù)表明FUBP1作為一個(gè)原癌基因在腫瘤中扮演重要角色，可作為某些癌癥的潛在生物標(biāo)記物和治療靶標(biāo)。FUBP1與消化道腫瘤的相關(guān)研究越來越多，已證實(shí)FUBP1在食管癌、胃癌、結(jié)直腸癌和肝癌中的表達(dá)增高，可通過激活原癌基因c-Myc轉(zhuǎn)錄，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞增殖的能力，發(fā)揮促癌作用。但多數(shù)研究仍局限于淺層的相關(guān)性研究，關(guān)于調(diào)控機(jī)制研究以及FUBP1在癌前病變、腫瘤早期中作用的研究甚少見。隨著近年代謝組學(xué)、腸道微生態(tài)研究的逐漸發(fā)展，可探究FUBP1在炎癌通路中的調(diào)控機(jī)制以及FUBP1對代謝產(chǎn)物和腸道菌群的影響，為FUBP1抑制劑早日在臨床相關(guān)疾病的治療應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。