PEA3轉(zhuǎn)錄因子在惡性腫瘤中的表達(dá)及作用

黃東良，謝菲嵐，劉 璐，劉錦濤※

(1.廣東醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院，廣東 湛江 524023； 2.深圳市寶安區(qū)人民醫(yī)院消化內(nèi)科，廣東 深圳 518101)

腫瘤是危害人類健康的重大疾病。研究數(shù)據(jù)顯示，2018年全球預(yù)計(jì)有1 810萬新發(fā)癌癥病例，其中有960萬人死于惡性腫瘤[1]。惡性腫瘤早期通常缺乏特異性癥狀，多數(shù)患者在確診時(shí)已處于中晚期，臨床治愈率較低。因此，早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療是治愈癌癥，提高患者生存率的關(guān)鍵。腫瘤的發(fā)生機(jī)制非常復(fù)雜，它涉及多基因、多分子及多種信號途徑的共同作用。目前，尋找腫瘤相關(guān)特異性標(biāo)志物，研究其作用機(jī)制，探索其臨床價(jià)值成為研究熱點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，多瘤病毒增強(qiáng)子激活劑3(polyomavirus enhancer activator 3，PEA3)在乳腺癌、前列腺癌、肺癌、結(jié)直腸癌等多種惡性腫瘤中異常表達(dá)，其高表達(dá)與腫瘤的侵襲性密切相關(guān)[2]。然而，針對PEA3與惡性腫瘤的研究往往局限于一些非特異性信號通路及信號因子，如胞外信號調(diào)節(jié)激酶-促分裂原活化的蛋白激酶-ETS(E26 transformation-specific)變異體4 軸激活調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)-2和MMP-9介導(dǎo)的上皮鈣黏素降解，促進(jìn)食管鱗狀細(xì)胞癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移[3]。故研究PEA3轉(zhuǎn)錄因子相關(guān)信號途徑，利用藥物抑制信號通路上游或下游的相關(guān)基因，可能為腫瘤患者提供有效的靶向輔助治療?，F(xiàn)就PEA3的結(jié)構(gòu)及功能，PEA3與惡性腫瘤之間的關(guān)系予以綜述。

1 PEA3概述

PEA 3又稱腺病毒增強(qiáng)子結(jié)合蛋白、ETS變異體4，屬于ETS轉(zhuǎn)錄因子家族。ETS轉(zhuǎn)錄因子是細(xì)胞內(nèi)最大的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子家族之一，目前已發(fā)現(xiàn)的ETS調(diào)控靶基因超過200多個(gè)，這些靶基因參與細(xì)胞增殖、分化、凋亡，造血及組織重構(gòu)等諸多重要生理過程，因此ETS蛋白的突變、基因易位、擴(kuò)增等常伴隨腫瘤發(fā)生發(fā)展的過程[4]。

人的PEA3基因位于第17號染色體長臂區(qū)域(17q21.31)，其序列全長約為51 kb，包含13個(gè)外顯子和12個(gè)內(nèi)含子，可編碼484個(gè)氨基酸。PEA3蛋白大致可分為3個(gè)區(qū)：N端區(qū)、中部區(qū)和C端區(qū)。其中，N端區(qū)和C端區(qū)各含有一個(gè)轉(zhuǎn)錄激活域，中部區(qū)含有一個(gè)高度保守的ETS結(jié)構(gòu)域，ETS結(jié)構(gòu)域能特異性識別并結(jié)合其靶基因DNA序列中的5′-GGAA-3′[5]。PEA3作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，存在分子內(nèi)的負(fù)調(diào)控機(jī)制。在靜息狀態(tài)下，N端轉(zhuǎn)錄激活域和ETS結(jié)構(gòu)域兩側(cè)的氨基酸序列能負(fù)向調(diào)控或抑制相鄰結(jié)構(gòu)域的活性。與其他ETS轉(zhuǎn)錄因子類似，PEA3能通過轉(zhuǎn)錄后的修飾或結(jié)合其他蛋白而改變其分子構(gòu)象，解除分子內(nèi)的自抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)，磷酸化、乙酰化、小泛素相關(guān)修飾物化修飾均可以激活PEA3的轉(zhuǎn)錄活性，其中以磷酸化修飾最為常見，且磷酸化修飾能促進(jìn)PEA3的乙酰化和小泛素相關(guān)修飾物化修飾，并增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄活性[6]。此外，Greenall等[7]利用酵母單雜交系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，上游刺激因子1能結(jié)合到PEA3蛋白的ETS結(jié)構(gòu)域協(xié)同活化上游刺激因子1和增強(qiáng)PEA3轉(zhuǎn)錄活性。

2 PEA3的生理功能

PEA3轉(zhuǎn)錄因子最重要的生理功能之一為參與組織器官的發(fā)育，與其他ETS成員不同，PEA3蛋白的表達(dá)具有明顯的時(shí)空特異性，在胚胎發(fā)育早期PEA3基因就開始表達(dá)，出生后其表達(dá)水平急劇降低，僅在腦、骨骼肌和結(jié)腸等少數(shù)組織和器官中存在[8]。PEA3參與組織器官發(fā)育的其中一個(gè)過程為分支形態(tài)的發(fā)生，這依賴于上皮細(xì)胞和相鄰間充質(zhì)之間的相互作用并在原始上皮胚芽分支產(chǎn)生樹枝狀管或腺泡結(jié)構(gòu)。腎臟、肺、乳腺等器官的發(fā)育均需要分支形態(tài)發(fā)生的參與，而PEA3被認(rèn)為是調(diào)控這一過程的關(guān)鍵基因。原位雜交結(jié)果顯示，在小鼠胚胎發(fā)育的第9.5天，PEA3存在于中腎管的內(nèi)皮頂端；第12.5天其廣泛分布在輸尿管芽分支及周圍間充質(zhì)區(qū)域；此后隨著腎小球的分化，PEA3表達(dá)水平逐漸降低[9]。Lu等[10]發(fā)現(xiàn)，敲除PEA3基因后，部分小鼠胚胎腎臟發(fā)育不全甚至發(fā)育完全失敗。PEA3基因除影響胚胎的分支形態(tài)發(fā)育外，還參與神經(jīng)元樹突和突觸的生長和分枝發(fā)育。Fontanet等[11]發(fā)現(xiàn)，PEA3主要在小鼠樹突和突觸形成期間大量表達(dá)，干擾或敲除PEA3基因均會(huì)影響樹突長度及其復(fù)雜性，損害小鼠的認(rèn)知功能。此外，Laing等[12]發(fā)現(xiàn)，敲除PEA3基因?qū)⒂绊懶坌孕∈蟮年幥o勃起和射精功能，故PEA3陰性表達(dá)的小鼠表現(xiàn)出雄性不育。

3 PEA3與惡性腫瘤

目前，已發(fā)現(xiàn)的PEA3調(diào)控靶基因包括MMP、骨橋蛋白、環(huán)加氧酶2、Muc4/Sialomucin復(fù)合物、血管內(nèi)皮生長因子等，而這些靶基因的異常表達(dá)與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[13]。PEA3的高表達(dá)促進(jìn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，細(xì)胞喪失極性和黏附力，導(dǎo)致上皮細(xì)胞獲得遷移和侵入性，從而使腫瘤獲得侵襲和轉(zhuǎn)移的能力。目前，較為熟知的促分裂原活化的蛋白激酶信號通路被認(rèn)為參與腫瘤的發(fā)展，其受多種受體酪氨酸激酶信號激活調(diào)節(jié)，PEA3轉(zhuǎn)錄因子位于這一信號通路的下游，一方面接受來自上游信號因子的調(diào)節(jié)，另一方面調(diào)控其下游的MMP、環(huán)加氧酶2等靶基因。下游相關(guān)靶基因的表達(dá)與腫瘤的發(fā)生進(jìn)展有密切聯(lián)系，如MMP通過降解細(xì)胞外基質(zhì)、釋放生物活性分子、調(diào)節(jié)生長因子和細(xì)胞因子信號、調(diào)控血管生成、調(diào)節(jié)炎癥作用、誘導(dǎo)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化等復(fù)雜過程，從而在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。PEA3在成人正常組織和器官中不表達(dá)或表達(dá)水平較低，但在乳腺癌[14]、卵巢癌[15]、前列腺癌[16]等多種惡性腫瘤組織中出現(xiàn)異常表達(dá)，提示異常表達(dá)的PEA3是驅(qū)動(dòng)腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要因素。

3.1乳腺癌 高表達(dá)的PEA3轉(zhuǎn)錄因子在乳腺癌組織中較為常見，在臨床乳腺癌組織標(biāo)本中，超過50%的乳腺癌組織樣本可以檢測到PEA3轉(zhuǎn)錄因子的存在[17]。Trimble等[18]在研究人類表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2，HER2/Neu)基因誘導(dǎo)乳腺癌模型時(shí)發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌組織中PEA3的表達(dá)量顯著提高，提示PEA3可能是HER2/Neu下游的效應(yīng)蛋白。HER2/Neu屬于表皮生長因子受體家族，20%～30%的乳腺癌患者存在HER2/Neu異常表達(dá)[19]。臨床研究發(fā)現(xiàn)，在HER2/Neu過表達(dá)的乳腺癌患者腫瘤組織中，PEA3的表達(dá)水平也顯著提高，且與腫瘤級別和不良預(yù)后等密切相關(guān)[20-21]。為進(jìn)一步驗(yàn)證PEA3在HER2/Neu誘導(dǎo)乳腺癌過程中的重要性，Shepherd等[22]構(gòu)建了一個(gè)過表達(dá)Neu和抑制PEA3功能的雙轉(zhuǎn)基因小鼠(MMTV-neu/ΔNPEA3En)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MMTV-neu/ΔNPEA3En小鼠的乳腺癌發(fā)生時(shí)間顯著延遲，且較MMTV-neu小鼠腫瘤數(shù)量減少、腫瘤尺寸縮小。這提示，在HER2/Neu介導(dǎo)乳腺癌的發(fā)生發(fā)展過程中PEA3發(fā)揮重要作用。

HER2/Neu作為受體酪氨酸激酶能夠活化促分裂原活化的蛋白激酶信號通路，其可使PEA3被磷酸化，從而激活PEA3的轉(zhuǎn)錄活性[23-24]。活化的PEA3能結(jié)合到PEA3和Neu基因的啟動(dòng)子，進(jìn)一步上調(diào)兩者的表達(dá)量。此外，PEA3還能調(diào)控多種MMP(MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-7和MMP-9)、環(huán)加氧酶2等在乳腺細(xì)胞中的表達(dá)。因此，PEA3表達(dá)水平的提高能促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的遷移和侵襲。

3.2卵巢癌 卵巢癌是女性常見的惡性腫瘤之一，其惡性程度高，容易發(fā)生腹腔轉(zhuǎn)移，晚期卵巢癌預(yù)后極差，病死率高。PEA3在正常卵巢組織中不表達(dá)，而在卵巢癌中表現(xiàn)為高表達(dá)[15]。Davidson等[25]發(fā)現(xiàn)，在大部分晚期卵巢癌標(biāo)本的腫瘤細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞中PEA3均有表達(dá)，且基質(zhì)細(xì)胞中過表達(dá)PEA3的比例更高；生存分析提示，PEA3的表達(dá)水平與患者存活期相關(guān)，故PEA3可作為預(yù)測卵巢癌不良預(yù)后的標(biāo)志物，這對指導(dǎo)臨床病情評估及治療具有重要價(jià)值。上皮組織來源的惡性腫瘤常伴隨表皮生長因子受體的過表達(dá)。Cowden Dahl等[26]發(fā)現(xiàn)，表皮生長因子受體活化能促進(jìn)PEA3在細(xì)胞核內(nèi)的積累和增加MMP的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，從而增強(qiáng)卵巢癌的侵襲轉(zhuǎn)移能力，提示PEA3在表皮生長因子受體介導(dǎo)的卵巢癌發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。另外，PEA3在激活血管內(nèi)皮生長因子的過程中也發(fā)揮重要作用，血管內(nèi)皮生長因子作為作用最強(qiáng)的一種促血管生長因子，不僅能調(diào)節(jié)腫瘤組織新生血管生成，還被報(bào)道與卵巢癌的進(jìn)展及預(yù)后有關(guān)[27]。

3.3尤文肉瘤(Ewing′s sarcoma，EWS) EWS是一類小圓形細(xì)胞的低分化惡性腫瘤，也是兒童和青少年常見的惡性原發(fā)性骨腫瘤。EWS沒有特定的形態(tài)學(xué)表型，它的發(fā)生與染色體易位密切相關(guān)，易位使得第22號染色體長臂的EWS基因連接到不同的ETS基因上，形成EWS-ETS融合基因[28]。目前共發(fā)現(xiàn)5種EWS-ETS融合基因，其中EWS-PEA3較為罕見，它涉及t(17;22) (q12;q12)易位。目前EWS-PEA3的轉(zhuǎn)化活性和致瘤機(jī)制仍不清楚，其可能通過調(diào)節(jié)端粒酶活性致使端粒重復(fù)序列添加到染色體中。EWS-ETS融合蛋白的N端是EWS的轉(zhuǎn)錄激活域，其C端包含ETS的DNA結(jié)合域[29]。與ETS相比，EWS-ETS融合蛋白的轉(zhuǎn)錄活性更強(qiáng)，故EWS-ETS誘導(dǎo)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的能力更強(qiáng)[28]。

3.4前列腺癌 研究發(fā)現(xiàn)，50%～70%的前列腺癌患者存在染色體易位，易位使得不同ETS基因連接到跨膜絲氨酸蛋白酶2(transmembrane protease serine 2，TMPRSS2)基因的5′非翻譯區(qū)末端[30]。TMPRSS2基因啟動(dòng)子存在雄激素響應(yīng)元件，其在前列腺細(xì)胞中表達(dá)水平較高，因此易位后ETS基因在前列腺組織中的表達(dá)水平顯著提高[31]。體內(nèi)和體外研究表明，融合基因TMPRSS2-ETS過表達(dá)能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖和惡性轉(zhuǎn)化[32]。在前列腺癌患者中，TMPRSS2-ETS相關(guān)基因融合突變最為常見(55%)，而TMPRSS2-PEA3頻率較低，占1.6%[33]。Qi等[34]通過研究148例前列腺癌組織標(biāo)本發(fā)現(xiàn)，2例存在PEA3融合突變，45例存在PEA3過表達(dá)。提示，PEA3異常表達(dá)在前列腺癌中高頻存在，但與ERG不同，染色體易位并非PEA3過表達(dá)的主要原因。功能研究表明，沉默PEA3基因能夠抑制雄激素非依賴性前列腺癌細(xì)胞的增殖，而其他類型ETS與TMPRSS2基因融合后過表達(dá)對腫瘤細(xì)胞的增殖能力無影響[16]。因此，與其他ETS相比，PEA3對前列腺發(fā)生發(fā)展的影響更為復(fù)雜。

3.5肺癌 在非小細(xì)胞肺癌中，腫瘤表達(dá)了PEA3轉(zhuǎn)錄因子的信使RNA，而正常肺組織和腫瘤中存在的正常細(xì)胞中沒有PEA3信使RNA的表達(dá)。為檢驗(yàn)PEA3轉(zhuǎn)錄因子在非小細(xì)胞肺癌中的生物學(xué)重要性，有學(xué)者將PEA3轉(zhuǎn)錄因子基因?qū)肴狈EA3轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)的非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PEA3轉(zhuǎn)錄因子對非小細(xì)胞肺癌的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和侵襲性有重要作用[35]。另一項(xiàng)研究顯示，PEA3轉(zhuǎn)錄因子能激活Rho/Rho激酶通路，該通路的激活在PEA3轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和侵襲以及非小細(xì)胞肺癌的形成和轉(zhuǎn)移中起重要作用[36]。此外，PEA3轉(zhuǎn)錄因子和半乳糖基轉(zhuǎn)移酶Ⅰ基因的表達(dá)與肺癌細(xì)胞高轉(zhuǎn)移表型有關(guān)，降低或干擾半乳糖基轉(zhuǎn)移酶Ⅰ的表達(dá)可抑制細(xì)胞黏附、體外侵襲潛能和黏著斑激酶的酪氨酸磷酸化[37]。雖然在PEA3亞家族中PEA3轉(zhuǎn)錄因子與肺癌關(guān)系最密切，但其相關(guān)報(bào)道極少，且在肺癌進(jìn)展中的機(jī)制尚不十分明確。

3.6消化道惡性腫瘤 晚期消化道惡性腫瘤的5年生存率極低，這在很大程度上是由于缺少有效的靶向治療，而PEA3與消化道惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展有潛在關(guān)聯(lián)。在正常結(jié)直腸和胃組織中，PEA3不表達(dá)或表達(dá)量極低，而在結(jié)直腸癌和胃癌組織中，PEA3的表達(dá)水平顯著提高，且與腫瘤分期、淋巴結(jié)或遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)及生存期密切相關(guān)[38-39]。結(jié)直腸癌最重要的一個(gè)病因?yàn)榻Y(jié)直腸腺瘤的癌變，正常結(jié)腸組織從腺瘤到惡性腫瘤的轉(zhuǎn)化過程中，PEA3的表達(dá)量明顯提高[40]。研究表明，PEA3過表達(dá)能促進(jìn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化和MMP的表達(dá)，從而增強(qiáng)結(jié)腸癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力[38,41]。胃腸道間質(zhì)瘤是一類起源于消化道間葉組織的腫瘤，占消化道腫瘤的0.2%[42]。PEA3在胃腸道間質(zhì)瘤中的表達(dá)水平與有絲分裂越活躍程度、轉(zhuǎn)移和耐藥等惡性特征密切相關(guān)[43]。敲低胃腸道間質(zhì)瘤細(xì)胞的PEA3能夠抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、侵襲及小鼠體內(nèi)腫瘤的生長；過表達(dá)PEA3則促進(jìn)了細(xì)胞周期蛋白D1的表達(dá)，活化Wnt/β聯(lián)蛋白信號通路，提示PEA3在胃腸道間質(zhì)瘤的惡性轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮重要作用。

目前，針對PEA3與食管癌的研究極少。研究認(rèn)為，與正常食道上皮相比，食管鱗狀細(xì)胞癌組織中PEA3的表達(dá)異常增多，且其表達(dá)水平越高，TNM分期越高，患者生存期越短[44]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，敲低PEA3能夠下調(diào)原癌基因蛋白激酶B的磷酸化和MMP-13的表達(dá)，抑制食管鱗狀細(xì)胞癌的增殖、遷移和侵襲，以及增加對化療藥物阿霉素的敏感性。同樣，PEA3轉(zhuǎn)錄因子在食管腺癌中也存在過表達(dá)。一項(xiàng)研究利用食管癌細(xì)胞系OE33展示了PEA3轉(zhuǎn)錄因子在促進(jìn)食管腺癌細(xì)胞侵襲和增殖方面發(fā)揮的重要作用，而參與這個(gè)過程的一個(gè)重要下游調(diào)控因子為MMP-1，激活其表達(dá)可能增加腫瘤細(xì)胞的侵襲力，影響患者的預(yù)后[45]。

3.7其他 除乳腺癌、卵巢癌等惡性腫瘤外，PEA3在肝癌[46]、胰腺癌[47]、口腔鱗狀細(xì)胞癌[48]等腫瘤組織中也存在高表達(dá)。目前普遍認(rèn)為，MMP是PEA3參與腫瘤惡性轉(zhuǎn)化和進(jìn)展的重要成員之一，PEA3能夠通過特定的信號通路途徑，上調(diào)MMP的表達(dá)，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化[3]。在一項(xiàng)針對PEA3與肝癌的研究中，PEA3-MMP-1軸被證明在肝癌的進(jìn)展中扮演重要角色[49]。理論上，研發(fā)能夠抑制MMP表達(dá)的藥物在一定程度上可以延緩惡性腫瘤疾病的發(fā)展，延長患者的生存時(shí)間。然而，類似肝癌、胰腺癌這些常見且惡性程度高的腫瘤，相關(guān)基因的研究極其缺乏，故PEA3可能成為研究的一個(gè)新方向。

4 小 結(jié)

PEA3轉(zhuǎn)錄因子作為ETS轉(zhuǎn)錄因子PEA3亞家族的成員，在正常生理活動(dòng)及組織器官的形成過程中發(fā)揮重要作用；同時(shí)，它是異常信號通路的參與者，促進(jìn)了惡性腫瘤的發(fā)生和進(jìn)展。PEA3與乳腺癌、前列腺癌、結(jié)直腸癌等諸多腫瘤細(xì)胞的增殖、浸潤轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，是驅(qū)動(dòng)腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要基因。此外，PEA3的表達(dá)水平與腫瘤惡性程度、臨床分期、淋巴轉(zhuǎn)移情況等密切相關(guān)，其可作為預(yù)測惡性腫瘤進(jìn)展及生存期等指標(biāo)。目前，PEA3促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制尚未完全闡明，有待進(jìn)一步研究。PEA3調(diào)控機(jī)制的研究將有助于靶向藥物的開發(fā)，從而阻斷PEA3介導(dǎo)的惡性轉(zhuǎn)化，改善腫瘤患者的預(yù)后。未來，PEA3轉(zhuǎn)錄因子有望作為某些惡性腫瘤的早期診斷及生存和預(yù)后的預(yù)測指標(biāo)，并可能成為腫瘤治療的新靶點(diǎn)。