SIRT6在非小細(xì)胞肺癌中的表達(dá)調(diào)控及對其抑制機(jī)理的研究進(jìn)展

陳耀豐 黃志秋 魏曉群 溫業(yè)良

近些年來，肺癌成為了發(fā)病率最高的腫瘤，同時也是癌癥患者最常見的死亡原因之一，而非小細(xì)胞肺癌（Non-small cell lung cancer，NSCLC）是肺癌最常見的類型之一，約占所有肺癌的80%[1]。統(tǒng)計分析顯示，約40%的NSCLC患者為疾病晚期，5年生存率僅為2%[2]。雖然近幾十年來肺癌的研究取得了很大進(jìn)展，但其發(fā)病的分子機(jī)制仍不清楚。手術(shù)和鉑類為基礎(chǔ)的方案一直是早期NSCLC患者的主要治療手段。隨著腫瘤分子生物學(xué)研究的不斷深入，最新研究發(fā)現(xiàn)的新的治療藥物，如表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑，在表皮生長因子受體發(fā)生突變的腫瘤患者中療效顯著[3，4]，但仍未明顯改善NSCLC患者預(yù)后，5年生存率仍不超過15%。因此，深入研究NSCLC 的發(fā)病機(jī)制，并尋找高療效的靶標(biāo)藥物迫在眉睫。

Sirtuin 家族由7個成員組成，它們是依賴于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）的蛋白去乙?；负?或單核腺苷二磷酸（Adenosine di phosphate，ADP）轉(zhuǎn)移酶[5～7]。研究顯示，Sirtuins 在多種細(xì)胞的代謝過程中均發(fā)揮了重要作用，如細(xì)胞代謝、脂肪動員、炎癥應(yīng)激反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、腫瘤發(fā)生發(fā)展等。作為去乙酰化酶，Sirtuins 將蛋白賴氨酸側(cè)鏈上的乙?；D(zhuǎn)移到輔酶NAD+上，生成去乙?；孜颫AADPr（2'-O-acetyl-ADP-ribose）和煙酰胺（Nicotinamide，NAM）[8]。在Sirtuins 家族中，SIRT6是多種過程的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，包括DNA 修復(fù)、基因表達(dá)、端粒維護(hù)、新陳代謝和衰老。SIRT6 通過乙?；烷L鏈脂肪酸?；?如豆蔻?；?的脫酰作用，并成為單ADP-核糖轉(zhuǎn)移酶[9，10]。在小鼠中敲除SIRT6 基因后發(fā)現(xiàn)，基因缺陷小鼠體型變小，在嬰幼兒時期（2～3 周齡）即出現(xiàn)皮下脂肪丟失、前凸畸形等衰老相關(guān)表型，壽命均不超過4 周齡[11]。相反，SIRT6 基因過表達(dá)的雄性小鼠壽命明顯長于野生型小鼠[12]。IGF1 信號通路是調(diào)節(jié)壽命的關(guān)鍵因素[13]。因此，僅在男性SIRT6 過表達(dá)中觀察到的壽命延長可能可以通過IGF1 信號的減少來解釋。除了對壽命的影響外，SIRT6 基因過表達(dá)小鼠可以抵抗由肥胖所造成的一系列生理損傷，主要包括減少內(nèi)臟脂肪的積累，提高脂質(zhì)代謝水平、葡萄糖耐量和胰島素分泌等[14]。因此，SIRT6是連接能量穩(wěn)態(tài)和壽命的調(diào)節(jié)器。本研究著重介紹SIRT6在NSCLC 的化療及免疫治療中的作用，初步闡述SIRT6 誘導(dǎo)NSCLC化療及靶向藥物耐藥機(jī)制，對SIRT6 作為NSCLC逆轉(zhuǎn)耐藥新靶點的可能性進(jìn)行探討。

1 SIRT6 信號通路

人類SIRT6 基因由8個外顯子組成，定位于染色體19p13.3，分子大小為60～838bp[15]。在蛋白數(shù)據(jù)庫（PDB）中有57種不同的Sirtuins 晶體結(jié)構(gòu)，其中4個是SIRT6。SIRT6是一種多功能蛋白，參與調(diào)控多種細(xì)胞和系統(tǒng)過程。除了與多個蛋白發(fā)生相互作用以外，它也有能力催化蛋白翻譯后修飾過程，從而影響蛋白表達(dá)和功能。因此，SIRT6 可以參與調(diào)控基因組的穩(wěn)定性和DNA 修復(fù)，癌癥的發(fā)生發(fā)展過程、新陳代謝和老化。如何調(diào)控SIRT6 轉(zhuǎn)錄、表達(dá)和活性的機(jī)制是目前研究熱點之一。在營養(yǎng)脅迫下，SIRT1 可以正向調(diào)控SIRT6 表達(dá)水平，其主要機(jī)制是結(jié)合SIRT6 啟動子上的核呼吸因子1（NRF1）并形成復(fù)合物，從而啟動SITR6 蛋白翻譯過程[16]。FOXO3a 已被證明與壽命和調(diào)節(jié)代謝有關(guān)[17～19]。NRF1是一種正向調(diào)節(jié)關(guān)鍵代謝基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子[20～22]，另一個監(jiān)管水平是P53 依賴。在正常營養(yǎng)條件下，P53 可以正向調(diào)節(jié)SIRT6 蛋白水平；但在饑餓狀態(tài)下，P53 可以與FOXO3a 結(jié)合，共同調(diào)控SIRT6 表達(dá)。SIRT6在饑餓狀態(tài)下也被上調(diào)[23，24]。這些發(fā)現(xiàn)提示SIRT6 的調(diào)控機(jī)制是由SIRT1 和FOXO3a 介導(dǎo)的。SIRT6 的另一個陽性轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子是原癌基因c-Fos。c-Fos 與激活蛋白-1（AP-1）結(jié)合位點(TAAGTCA)在堿基對位置SIRT6 啟動子（promoter）上[25]。此外，SIRT6 蛋白水平被micro RNAmiR-33b 下調(diào)，而SIRT6 的3個非翻譯區(qū)（UTR）miR-33b 靶點的突變可以增加SIRT6的表達(dá)；而過表達(dá)miR-33b 則可以顯著抑制SIRT6表達(dá)，而通過anti-ir-33 抑制內(nèi)源性miR-33b 則會增加SIRT6的表達(dá)[26，27]，說明miR-33b 在SIRT6 表達(dá)中發(fā)揮重要作用。

2 SIRT6在NSCLC 中表達(dá)

研究發(fā)現(xiàn)，SIRT6在非小細(xì)胞肺癌中的表達(dá)可能是一個有用的預(yù)后標(biāo)記，而SIRT6 可能是預(yù)測肺腺癌化療敏感性的一個新的靶基因[28，29]。戴彭辰[30]研究結(jié)果顯示SIRT6在NSCLC組織及肺癌細(xì)胞中的表達(dá)顯著下降，而過表達(dá)SIRT6 可以抑制NF-κB的活化。同樣發(fā)現(xiàn)NSCLC患者癌組織中的SIRT6表達(dá)顯著低于正常組織，其機(jī)制可能與SIRT6 抑制EMT 轉(zhuǎn)錄因子Twist的表達(dá)，從而抑制NSCLC 細(xì)胞增殖有關(guān)[31]。除此以外，NSCLC患者癌組織和A549 細(xì)胞株SIRT6 mRNA 和蛋白水平均顯著低于癌旁組織和16HBE 細(xì)胞株，而過表達(dá)SIRT6 基因可以顯著抑制A549 細(xì)胞增殖，并促進(jìn)細(xì)胞凋亡，其具體機(jī)制可能是通過抑制IGF1R/AKT 信號通過的異?；罨?，從而影響細(xì)胞增殖和凋亡[32]。深入研究其可能的分子機(jī)制發(fā)現(xiàn)，SIRT6 能抑制A549 細(xì)胞株和H1299 細(xì)胞株的侵襲和遷移，并抑制上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（Epithelial-mesenchymal transition，EMT）相關(guān)標(biāo)志物N-cadherin、vimentin 的轉(zhuǎn)錄水平，同時促進(jìn)E-cadherin 轉(zhuǎn)錄；敲除SIRT6 基因后，A549 細(xì)胞株形態(tài)也發(fā)生明顯變化；除此以外，該研究發(fā)現(xiàn)SIRT6可以抑制NF-κB 信號通路，從而抑制A549 細(xì)胞炎癥反應(yīng)[33]。其他研究顯示SIRT6在肺癌中的作用與其在細(xì)胞中的定位相關(guān)。NSCLC 臨床樣本中定位SIRT6 發(fā)現(xiàn)，腫瘤惡性程度更高的患者SIRT6 傾向于在胞質(zhì)中高表達(dá)，而在細(xì)胞核內(nèi)表達(dá)較低，說明SIRT6的表達(dá)位置可能與NSCLC 惡性程度有關(guān)[28]。研究發(fā)現(xiàn)，SIRT6 表達(dá)升高與臨床病理參數(shù)如T 和N 分類在NSCLC患者腫瘤中相關(guān)[34]。NSCLC 細(xì)胞系中的過表達(dá)SIRT6 基因可以增加細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(p-ERK)1/2 的磷酸化水平，并激活基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP9)，從而促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲。研究報道SIRT6 基因缺失會抑制A549和H1299細(xì)胞中轉(zhuǎn)化生長因子β1（Transforming growth factor-β1，TGF-β1）誘導(dǎo)的EMT；而SIRT6能使Snail 蛋白發(fā)生乙?；柚蛊涞鞍酌赴l(fā)生降解，從而抑制NSCLC 細(xì)胞遷移和侵襲；與此同時，SIRT6 缺失會上調(diào)克魯普樣因子4（Kruppel-like factor 4，KLF4），并降低Snail 蛋白與KLF4 啟動子的結(jié)合，而KLF4 下調(diào)可以拮抗SIRT6 誘導(dǎo)的NSCLC轉(zhuǎn)移[35]。研究發(fā)現(xiàn)MiR-186 可以與NSCLC 細(xì)胞中SIRT6 mRNA 的3'-UTR 結(jié)合，靶向SIRT6，從而抑制NSCLC 的發(fā)展[36]。在人PC9 和H1975 NSCLC 細(xì)胞中，二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic acid，DHA）誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡與SIRT6 激活Hedgehog 信號通路有關(guān)。該研究發(fā)現(xiàn)，DHA 可以顯著上調(diào)SIRT6 表達(dá)，下調(diào)Hh 信號通路，從而調(diào)控NSCLC 細(xì)胞凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，長鏈非編碼RNAHMMR-AS1 可以抑制NSCLC組織中SIRT6 表達(dá)，導(dǎo)致NSCLC患者腫瘤生長并轉(zhuǎn)移[37]。

3 SIRT6 對NSCLC 化療或放療敏感性影響

蔡勇等[38]對過表達(dá)NSCLC 細(xì)胞株A549 中的SIRT6 基因研究發(fā)現(xiàn)，PKM2、LDHA 各HK 的mRNA表達(dá)水平均下降，培養(yǎng)基葡萄糖消耗速度降低，說明SIRT6 可以調(diào)控A549 細(xì)胞能量代謝，從而影響癌細(xì)胞對放療的敏感性。周子洋[39]研究發(fā)現(xiàn)，SIRT6 蛋白在NSCLC 中的表達(dá)顯著高于癌旁組織，SIRT6 可以抑制A549 細(xì)胞增殖和遷移，并影響其細(xì)胞周期，S 期縮短而G1 期延長，并能促進(jìn)放射治療后A549細(xì)胞凋亡。而過表達(dá)腺病毒介導(dǎo)SIRT6 對NSCLC的A549 細(xì)胞有放射增敏作用，可抑制A549 細(xì)胞的增殖引起G0/G1 期延遲，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[40]；而SIRT6基因下調(diào)會導(dǎo)致NSCLC患者對化療和放療敏感性增加，深入研究其可能的機(jī)制發(fā)現(xiàn)，通過抑制Raf-MEK-ERK 通路，cAMP 信號通路可以激活SIRT6的泛素-蛋白酶降解過程，抑制SIRT6 表達(dá)，提高細(xì)胞對放療藥物誘導(dǎo)的凋亡或自噬的敏感性[41]。近些年來關(guān)于SIRT6 與NSCLC 化療耐藥性之間的研究不多，但實驗證實，乳腺癌治療藥物紫杉醇及表柔比星可以引起乳腺癌細(xì)胞發(fā)生DNA 損傷，而SIRT6 可以抑制該過程，從而使乳腺癌細(xì)胞獲得耐藥性[25]；除此以外，有研究卻發(fā)現(xiàn)SIRT6 Ser338 位點發(fā)生磷酸化后會引起SIRT6 發(fā)生降解，抑制SITR6表達(dá)，從而抑制乳腺癌細(xì)胞對曲妥單抗的敏感性，而增加一個SIRT6 Ser338 位點非磷酸化的突變體則會增加乳腺癌耐藥株對曲妥單抗的敏感性[42]。因此，SIRT6在癌癥中可能扮演抑癌基因或促癌基因雙重角色，該基因與NSCLC 耐藥性的關(guān)系仍需要進(jìn)一步實驗驗證。

綜上所述，SIRT6 信號通路在NSCLC 的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。在大多數(shù)情況下，SIRT6 可以作為抑癌基因，控制NSCLC 的發(fā)生發(fā)展過程；但SIRT6 功能具有多樣性，大量體內(nèi)外實驗證明上調(diào)或者下調(diào)SIRT6的表達(dá)都可以降低NSCLC 細(xì)胞的耐藥性，說明SIRT6 可以作為NSCLC 的潛在治療靶點，但其在NSCLC 中的具體作用機(jī)制仍需要更深入的研究。