脂肪酸合成相關(guān)的固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子1在腫瘤中的研究進展

綜述 審校

脂肪酸合成增加是腫瘤細胞的第三大代謝表型。通過構(gòu)成細胞的生物膜，以脂滴的形式儲存能量，再經(jīng)過脂肪酸氧化提供三磷酸腺苷以及參與細胞內(nèi)信號傳遞，脂肪酸合成途徑的增加對于滿足腫瘤細胞快速增殖的物質(zhì)和能量需要起到重要作用。除此之外，脂肪酸合成增加與腫瘤的發(fā)生發(fā)展，腫瘤細胞的增殖、凋亡、侵襲、遷移及自噬等都存在相關(guān)性。

固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子（sterol regulatory element binding transcription factor 1，SREBPs）是細胞內(nèi)調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝基因的重要核轉(zhuǎn)錄因子，最早在1993年從Hela細胞的核抽提物中純化得到，對維持細胞內(nèi)脂質(zhì)代謝平衡起重要作用［1］。研究表明，SREBP1在多種腫瘤中有異常表達，并在腫瘤細胞的增殖、凋亡、侵襲、耐藥性及能量代謝等方面發(fā)揮著重要作用［2-3］。SREBP1包括SREBP1a和SREBP1c兩種亞型。一般認為SREBP1c是腫瘤細胞內(nèi)脂肪酸合成的重要轉(zhuǎn)錄因子，而SREBP1a則參與調(diào)控甘油三酯生成。但目前尚未成功制備出針對SREBP1a和SREBP1c亞型設(shè)計的抗體，這可能部分導(dǎo)致了SREBP1的研究在亞型分類上不是很清楚。本文就SREBP1的結(jié)構(gòu)、功能，在腫瘤細胞中SREBP1的表達、作用及相關(guān)通路進行綜述。

1 SREBP1的結(jié)構(gòu)和功能

SREBP1a和SREBP1c來源于17號染色體上的SREBP-1基因，該基因有19個外顯子和18個內(nèi)含子，在轉(zhuǎn)錄過程中由于轉(zhuǎn)錄起始位點不同，使得兩種亞型mRNA的第一個外顯子出現(xiàn)差異［4］。這種差異在蛋白水平上則表現(xiàn)為兩者在N端的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)域出現(xiàn)差異-SREBP1c比SREBP1a的氨基酸序列少（24：42）。此外，在蛋白翻譯過程中，由于亞型mRNA在3’端的剪切不同，使得兩種亞型在蛋白序列最末端有133個氨基酸不同［4］。SREBP1屬于堿性-螺旋-環(huán)-螺旋-亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成SREBP1前體（flSREBP1），隨后與SREBP裂解激活蛋白SCAP結(jié)合形成復(fù)合物，鑲嵌于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上［5］。SREBP1前體無功能，當其進入高爾基體，經(jīng)1位蛋白酶（S1P）和2位蛋白酶（S2P）的剪切后則形成有功能的成熟體（mSREBP）。mSREBP進入細胞核，與固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合參與靶基因的調(diào)控［5］。

在功能上，SREBP1a既參與膽固醇合成，又參與脂肪酸合成，而SREBP1c則以調(diào)節(jié)脂肪酸合成為主［6］。糖酵解產(chǎn)生的檸檬酸進入細胞質(zhì)后，在三磷酸腺苷檸檬酸裂解酶作用下生成乙酰輔酶A，經(jīng)過乙酰輔酶A羧化酶作用生成丙二酰輔酶A，最后在脂肪酸合成酶催化下，生成以棕櫚酸為主的飽和軟脂酸［7］。飽和脂肪酸又經(jīng)過硬脂酰輔酶A去飽和酶生成不飽和脂肪酸［7］。上述提及的一系列酶均可經(jīng)由SREBP1c調(diào)控［8］。此外有研究表明，SREBP1a也可通過SREBP1c介導(dǎo)間接參與脂肪酸合成，但在腫瘤領(lǐng)域尚未發(fā)現(xiàn)［6］。

2 SREBP1在腫瘤中的表達情況

腫瘤細胞最重要的生物學(xué)特征是無限制快速增殖，而其浸潤、轉(zhuǎn)移的特性則是影響治療效果和預(yù)后的重要因素。研究發(fā)現(xiàn)，SREBP1在前列腺癌［9］、肝癌［10］、胰腺癌［11-12］、卵巢癌［13］、子宮內(nèi)膜癌［14-15］、乳腺癌［16］、人腦膠質(zhì)細胞瘤［17］、非小細胞肺癌［18］、結(jié)直腸癌［19］、黑色素瘤［20］等腫瘤中均有異常高表達，腫瘤細胞增殖、浸潤、轉(zhuǎn)移等與SREBP1表達呈正相關(guān)。此外，在子宮內(nèi)膜的不典型增生組織中，SREBP1同樣高表達［14］。結(jié)合臨床資料的分析發(fā)現(xiàn)，SREBP1還與胰腺癌［11］、卵巢癌［13］、乳腺癌［16］等患者的預(yù)后密切相關(guān)，腫瘤患者SREBP1高表達可預(yù)測其不良預(yù)后。而在前列腺癌中，SREBP1表達還與腫瘤的惡性度分級呈正相關(guān)，具有一定的診斷意義［9］。

除此之外，腫瘤中SREBP1的相關(guān)通路研究也為SREBP1的深入探索提供了很多支持。

3 SREBP1在腫瘤中的相關(guān)調(diào)節(jié)機制

3.1 細胞內(nèi)脂肪酸合成對SREBP1的調(diào)節(jié)

正常組織中，SREBP1可針對細胞內(nèi)固醇含量做出反饋，調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的脂質(zhì)平衡［21］。而在癌細胞中的研究發(fā)現(xiàn)，SREBP1可能還受到細胞內(nèi)脂肪酸含量的調(diào)節(jié)。有研究分別用藥物阻斷丙二酰輔酶A在脂肪酸合成過程中的上下游，均可見細胞內(nèi)的脂肪酸合成減少，但隨著藥物作用時間的推移，SREBP1和脂肪酸合成酶的含量增加［19］。推測SREBP1主要對細胞內(nèi)脂肪酸合成的減少進行反饋，而不是脂肪酸合成中間產(chǎn)物的變化。

3.2 PI3K-Akt通路在SREBP1中的研究

PI3K-Akt-mTORC1是SREBP1研究較多的通路之一。PI3K-Akt在多種腫瘤中激活，參與細胞的生長、存活及代謝等，是腫瘤研究及臨床治療中的重要靶點。PI3K-Akt一方面通過正向調(diào)控葡萄糖轉(zhuǎn)運體、己糖激酶等促進腫瘤細胞葡萄糖攝取及糖酵解，增加葡萄糖來源的乙酰輔酶A參與脂肪酸合成［22-23］，另一方面通過對SREBP1的調(diào)控密切參與腫瘤細胞內(nèi)脂肪酸的合成。

目前研究表明PI3K-Akt對SREBP1的調(diào)控主要在兩方面：1）活化的Akt通過Fwb-7（一種泛素酶E3）介導(dǎo)SREBP1的N端降解，穩(wěn)定核內(nèi)成熟的SREBP1［24-25］。2）PI3K-Akt活化后激活下游mTORC1，通過Lipin參與SREBP1的核定位以及轉(zhuǎn)錄活性［26］。但有研究表明，腫瘤細胞中SREBP1對mTORC1抑制的敏感性不高，這可能與mTORC1抑制可導(dǎo)致上游Akt的活化，反過來又激活SREBP1有關(guān)［3］。而這也部分解釋了mTORC1靶向抑制劑雷帕霉素在抗癌的臨床應(yīng)用中易出現(xiàn)耐藥性，難以取得很好的療效［27］。而與之相應(yīng)的是越來越多的研究提出聯(lián)合抑制mTORC1和mTORC2的必要性，以及相關(guān)藥物在腫瘤研究中取得的進展［25，27-28］。SREBP1作為PI3K-Akt活化的結(jié)局之一，也可能是靶向mTOR抑制劑出現(xiàn)耐藥性的原因之一。

上述研究表明，SREBP1的抑制在抗腫瘤，尤其是對內(nèi)源性脂肪酸依賴性較強的腫瘤細胞中有著重要意義。

3.3 SREBP1的其他相關(guān)通路

3.3.1 EGFR通路 EGFR突變與SREBP1的相關(guān)性在惡性腦腫瘤中研究較為深入。對EGFRⅧ突變型的多形性神經(jīng)母細胞瘤研究發(fā)現(xiàn)，SREBP1在癌組織中高表達，通過抑制SREBP依賴性的膽固醇攝取可抑制其細胞增殖和腫瘤形成。而在惡性膠質(zhì)瘤（glioblastoma multiforme，GBM）細胞系的研究中進一步證實發(fā)現(xiàn)，這一過程由PI3K-SREBP1-LDLR途徑介導(dǎo)完成［29］。值得注意的是，上述兩項研究均強調(diào)的是膽固醇合成在腫瘤中的作用，一般認為膽固醇合成由SREBP1a主要參與，但研究中未對SREBP1的亞型進行區(qū)分。而同樣在GBM方面的另一項研究指出，PI3K-Akt介導(dǎo)了EGFR調(diào)控的SREBP1核定位，且這一過程不經(jīng)過mTORC1的介導(dǎo)［17］。但該研究通過比較GBM細胞系對HMG-CoA還原酶抑制劑阿托伐他汀和FAS抑制劑C75的應(yīng)答后指出，EGFR-PI3KAkt-SREBP1對GBM細胞系的主要作用是以影響脂肪酸合成為主，而不是膽固醇合成［17］。

在非小細胞肺癌的體內(nèi)外研究中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用小分子抑制劑或者SREBP1沉默技術(shù)抑制SREBP1可以提高腫瘤對EGFR抑制劑索拉非尼的敏感性，可能與降低細胞膜的流動性，從而降低了EGFR的酪氨酸磷酸化有關(guān)［18］。

雖然EGFR對SREBP1的調(diào)控機制尚不明確，但EGFR通路與SREBP1在腫瘤研究中具有一定的研究價值，靶向聯(lián)合可能會有更好的抗癌效果。

3.3.2AMPK通路 活化的AMPK可直接通過SREBP1c的磷酸化抑制細胞內(nèi)脂肪酸合成，也可通過mTOR介導(dǎo)參與抑制SREBP1。水飛薊素處理前列腺癌細胞后可激活A(yù)MPK磷酸化，增加磷酸化SREBP1水平，抑制SREBP1核轉(zhuǎn)錄和脂質(zhì)累積，添加AMPK抑制劑后可逆轉(zhuǎn)這種抑制作用［30］。而在HepG2中，腫瘤壞死因子-α（TNF-α）則通過抑制AMPK-mTOR通路提高SREBP1水平，增加脂質(zhì)合成［31］。值得注意的是，AMPK還可通過乙酰輔酶A羧化酶的磷酸化直接阻止脂肪酸合成，也可以通過磷酸化SREBP1間接調(diào)控脂肪酸合成相關(guān)酶的表達［32］。

此外，腫瘤細胞內(nèi)參與SREBP1調(diào)節(jié)的還有MAPK通路、基因突變、miRNA表達等。研究發(fā)現(xiàn)，β2微球蛋白單克隆抗體（β2M mAb）通過使MAPK失活，下調(diào)SREBP1，從而降低腫瘤細胞的雄激素受體（androgen receptor，AR）活性和脂肪酸生成［33］。而p53基因突變可通過SREBP1調(diào)節(jié)脂質(zhì)生成，參與乳腺癌發(fā)生和乳腺組織的重建；對合并p53突變的AR陰性/去勢抵抗性前列腺癌使用SREBP抑制劑或者聯(lián)合多西他賽有可能取得更好的治療效果［34］。在肝癌的研究中發(fā)現(xiàn)，抑癌基因TIP30通過負性調(diào)控Akt/mTOR通路，可以下調(diào)SREBP1表達，通過抑制TIP30表達可以促進肝癌細胞的增殖［35］。另一項在子宮內(nèi)膜癌的體外研究中發(fā)現(xiàn)，叉狀頭轉(zhuǎn)錄因子1（fork head transcription factor 1，F(xiàn)OXO1）過表達可以抑制腫瘤生長，同時細胞內(nèi)SREBP1表達明顯降低，但具體機制尚不明確［36］。而在GBM的研究中發(fā)現(xiàn)，SREBP1可以促進miRNA-29家族成員miRNA-29a、miRNA-29b和miRNA-29c的表達，而miRNA-29反過來可以抑制SREBP1的表達［37］。

SREBP1的相關(guān)通路研究（圖1）目前尚有較多不明確的地方，但這同時也對SREBP1在未來的研究中提供了更多的可能性，值得進一步深入研究。

圖1 SREBP1的相關(guān)調(diào)控通路

4 SREBP1與低氧

實體腫瘤內(nèi)部通常存在氧和營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)不足的情況，而SREBP1有望成為這方面的新的研究熱點。在惡性膠質(zhì)瘤的研究中發(fā)現(xiàn)，低氧可以誘導(dǎo)SREBP1的表達，提高細胞內(nèi)脂肪酸合成，而抑制SREBP1可以使低氧環(huán)境中的腫瘤細胞脂肪酸合成減少，細胞死亡增加［38］。在乳腺癌的研究中，發(fā)現(xiàn)低氧通過Akt和HIF激活，誘導(dǎo)SREBP1的表達，而低氧誘導(dǎo)的腫瘤耐藥性則與SREBP1調(diào)控的脂肪酸合成酶上調(diào)有一定關(guān)系［39］。

5 結(jié)語

隨著SREBP1相關(guān)研究的深入展開，SREBP1在腫瘤方面的重要性也越來越受到重視，但同時SREBP1的未知面也逐漸增多。未來有關(guān)SREBP1在更多腫瘤中的表達情況、功能及其具體的調(diào)節(jié)機制和調(diào)控細節(jié)等，需要更進一步的研究探討。臨床方面則期待SREBP1能夠協(xié)助進行腫瘤的診斷及預(yù)后，希望SREBP1靶向藥物單用或者聯(lián)合其他藥物能夠最終在臨床腫瘤治療中發(fā)揮作用。

[1]Briggs MR,Yokoyama C,Wang X,et al.Nuclear protein that binds sterol regulatory element of low density lipoprotein receptor promoter.I.Identification of the protein and delineation of its target nucleotide sequence[J].J Biol Chem,1993,268(19):14490-14496.

[2]Xiao X,Song BL.SREBP:a novel therapeutic target[J].Acta Biochim Biophys Sin(Shanghai),2013,45(1):2-10.

[3]Griffiths B,Lewis CA,Bensaad K,et al.Sterol regulatory element binding protein-dependent regulation of lipid synthesis supports cell survival and tumor growth[J].Cancer Metab,2013,1(1):3.

[4]Horton JD,Shimomura I,Brown MS,et al.Activation of cholesterol synthesis in preference to fatty acid synthesis in liver and adipose tissue of transgenic mice overproducing sterol regulatory elementbinding protein-2[J].J Clin Invest,1998,101(11):2331-2339.

[5]Yokoyama C,Wang X,Briggs MR,et al.SREBP-1,a basic-helix-loophelix-leucine zipper protein that controls transcription of the low density lipoprotein receptor gene[J].Cell,1993,75(1):187-197.

[6]Bitter A,Nussler AK,Thasler WE,et al.Human sterol regulatory element-binding protein 1a contributes significantly to hepatic lipogenic gene expression[J].Cell Physiol Biochem,2015,35(2):803-815.

[7]Currie E,Schulze A,Zechner R,et al.Cellular fatty acid metabolism and cancer[J].Cell Metab,2013,18(2):153-161.

[8]Shimano H.Sterol regulatory element-binding proteins(SREBPs):transcriptional regulators of lipid synthetic genes[J].Prog Lipid Res,2001,40(6):439-452.

[9]Huang WC,Li X,Liu J,et al.Activation of androgen receptor,lipogenesis,and oxidative stress converged by SREBP-1 is responsible for regulating growth and progression of prostate cancer cells[J].Mol Cancer Res,2012,10(1):133-142.

[10]Li C,Yang W,Zhang J,et al.SREBP-1 has a prognostic role and contributes to invasion and metastasis in human hepatocellular carcinoma[J].Int J Mol Sci,2014,15(5):7124-7138.

[11]Sun Y,He W,Luo M,et al.SREBP1 regulates tumorigenesis and prognosis of pancreatic cancer through targeting lipid metabolism[J].Tumour Biol,2015,36(6):4133-4141.

[12]Siqingaowa,Sekar S,Gopalakrishnan V,et al.Sterol regulatory element-binding protein 1 inhibitors decrease pancreatic cancer cell viability and proliferation[J].Biochem Biophys Res Commun,2017,488(1):136-140.

[13]Nie LY,Lu QT,Li WH,et al.Sterol regulatory element-binding protein 1 is required for ovarian tumor growth[J].Oncol Rep,2013,30(3):1346-1354.

[14]Li W,Tai Y,Zhou J,et al.Repression of endometrial tumor growth by targeting SREBP1 and lipogenesis[J].Cell Cycle,2012,11(12):2348-2358.

[15]Shafiee MN,Mongan N,Seedhouse C,et al.Sterol regulatory element binding protein-1(SREBP1)gene expression is similarly increased in polycystic ovary syndrome and endometrial cancer[J].Acta Obstet Gynecol Scand,2017,96(5):556-562.

[16]Bao J,Zhu L,Zhu Q,et al.SREBP-1 is an independent prognostic marker and promotes invasion and migration in breast cancer[J].Oncol Lett,2016,12(4):2409-2416.

[17]Guo D,Prins RM,Dang J,et al.EGFR signaling through an Akt-SREBP-1-dependent,rapamycin-resistant pathway sensitizes glioblastomas to antilipogenic therapy[J].Sci Signal,2009,2(101):ra82.

[18]Li J,Yan H,Zhao L,et al.Inhibition of SREBP increases gefitinib sensitivity in non-small cell lung cancer cells[J].Oncotarget,2016,7(32):52392-52403.

[19]Li J N,Mahmoud MA,Han WF,et al.Sterol regulatory element-binding protein-1 participates in the regulation of fatty acid synthase expression in colorectal neoplasia[J].Exp Cell Res,2000,261(1):159-165.

[20]Giampietri C,Petrungaro S,Cordella M,et al.Lipid storage and autophagy in melanoma cancer cells[J].Int J Mol Sci,2017,18(6):e1271.

[21]Horton JD,Goldstein JL,Brown MS.SREBPs:activators of the complete program of cholesterol and fatty acid synthesis in the liver[J].J Clin Invest,2002,109(9):1125-1131.

[22]Cong LN,Chen H,Li Y,et al.Physiological role of Akt in insulin-stimulated translocation of GLUT4 in transfected rat adipose cells[J].Mol Endocrinol,1997,11(13):1881-1890.

[23]Katome T,Obata T,Matsushima R,et al.Use of RNA interferencemediated gene silencing and adenoviral overexpression to elucidate the roles of AKT/protein kinase B isoforms in insulin actions[J].J Biol Chem,2003,278(30):28312-28323.

[24]Bengoechea-Alonso MT,Ericsson J.The phosphorylation-dependent regulation of nuclear SREBP1 during mitosis links lipid metabolism and cell growth[J].Cell Cycle,2016,15(20):2753-2765.

[25]Li S,Oh YT,Yue P,et al.Inhibition of mTOR complex 2 induces GSK3/FBXW7-dependent degradation of sterol regulatory element-binding protein 1(SREBP1)and suppresses lipogenesis in cancer cells[J].Oncogene,2016,35(5):642-650.

[26]Peterson TR,Sengupta SS,Harris TE,et al.mTOR complex 1 regulates lipin 1 localization to control the SREBP pathway[J].Cell,2011,146(3):408-420.

[27]Li J,Kim SG,Blenis J.Rapamycin:one drug,many effects[J].Cell Metab,2014,19(3):373-379.

[28]Ahmed M,Hussain AR,Bavi P,et al.High prevalence of mTOR complex activity can be targeted using Torin2 in papillary thyroid carcinoma[J].Carcinogenesis,2014,35(7):1564-1572.

[29]Guo D,Reinitz F,Youssef M,et al.An LXR agonist promotes glioblastoma cell death through inhibition of an EGFR/AKT/SREBP-1/LDLR-dependent pathway[J].Cancer Discov,2011,1(5):442-456.

[30]Nambiar DK,Deep G,Singh RP,et al.Silibinin inhibits aberrant lipid metabolism,proliferation and emergence of androgen-independence in prostate cancer cells via primarily targeting the sterol response element binding protein 1[J].Oncotarget,2014,5(20):10017-10033.

[31]Lv Q,Zhen Q,Liu L,et al.AMP-kinase pathway is involved in tumor necrosis factor alpha-induced lipid accumulation in human hepatoma cells[J].Life Sci,2015,131:23-29.

[32]Li Y,Xu S,Mihaylova MM,et al.AMPK phosphorylates and inhibits SREBP activity to attenuate hepatic steatosis and atherosclerosis in diet-induced insulin-resistant mice[J].Cell Metab,2011,13(4):376-388.

[33]Huang WC,Zhau HE,Chung LW.Androgen receptor survival signaling is blocked by anti-beta2-microglobulin monoclonal antibody via a MAPK/lipogenic pathway in human prostate cancer cells[J].J Biol Chem,2010,285(11):7947-7956.

[34]Li X,Wu JB,Chung LW,et al.Anti-cancer efficacy of SREBP inhibitor,alone or in combination with docetaxel,in prostate cancer harboring p53 mutations[J].Oncotarget,2015,6(38):41018-41032.

[35]Yin F,Sharen G,Yuan F,et al.TIP30 regulates lipid metabolism in hepatocellular carcinoma by regulating SREBP1 through the Akt/mTOR signaling pathway[J].Oncogenesis,2017,6(6):e347.

[36]Zhang Y,Zhang L,Sun H,et al.Forkhead transcription factor 1 inhibits endometrial cancer cell proliferation via sterol regulatory element-binding protein 1[J].Oncol Lett,2017,13(2):731-737.

[37]Ru P,Guo D.microRNA-29 mediates a novel negative feedback loop to regulate SCAP/SREBP-1 and lipid metabolism[J].RNA Dis,2017,4(1):e1525.

[38]Lewis CA,Brault C,Peck B,et al.SREBP maintains lipid biosynthesis and viability of cancer cells under lipid-and oxygen-deprived conditions and defines a gene signature associated with poor survival in glioblastoma multiforme[J].Oncogene,2015,34(40):5128-5140.

[39]Furuta E,Pai SK,Zhan R,et al.Fatty acid synthase gene is up-regulated by hypoxia via activation of Akt and sterol regulatory element binding protein-1[J].Cancer Res,2008,68(4):1003-1011.