組蛋白去乙酰化酶SIRT6在乳腺癌中的研究進展*

覃慶洪

（廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院乳腺外科，南寧 530021）

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤，最新數(shù)據(jù)顯示，乳腺癌仍然高居女性惡性腫瘤發(fā)病率第一位，并且發(fā)病率、死亡率均呈上升趨勢，嚴重威脅女性健康[1]。近年來分子生物學(xué)及乳腺癌治療學(xué)上的長足進步使乳腺癌治療帶來重要進展，但乳腺癌發(fā)生和進展機制仍處在不斷探索中。

研究發(fā)現(xiàn)，組蛋白去乙?；窼IRT6 與多種惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后有密切關(guān)系，影響途徑和方式因不同的腫瘤或不同時期而異[2-7]。本文主要對SIRT6在乳腺癌發(fā)生、發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移能力以及化療耐藥等方面的影響作綜述，以期為進一步明確乳腺癌的病理機制，尋找抑制乳腺癌侵襲和轉(zhuǎn)移的靶點提供新思路。

1 SIRT6 結(jié)構(gòu)

人SIRT6 基因位于染色體19p13.3 區(qū)域，單拷貝，全長8 427 bp，包含8個外顯子，啟動子區(qū)缺乏經(jīng)典的TATA 框和CAAT 框，有300 bp 左右的CpG 島存在。SIRT6 蛋白包含355 個氨基酸殘基，包括了1～42位的N端延伸域，43～276位的核心催化域以及位于277～355的C端延伸域[8-9]。去乙?；富钚院蛦蜛DP 核糖基轉(zhuǎn)移酶活性，這兩個酶活性與SIRT6功能實現(xiàn)有重要關(guān)系，可通過對組蛋白和非組蛋白以及多種轉(zhuǎn)錄因子的去乙?；饔?，影響多條信號通路，其在抗衰老、染色質(zhì)調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、糖脂代謝、DNA 損傷修復(fù)等生物學(xué)過程中起著重要的作用[10]。

2 SIRT6 與乳腺癌的發(fā)生、進展以及耐藥

乳腺癌被認為是乳腺導(dǎo)管或乳腺小葉上皮的長期異常增生的結(jié)果，并且具備惡性腫瘤的重要特征，如基因組的損傷、不穩(wěn)定以及糖酵解為主的代謝改變和細胞增殖的不可控等。SIRT6可通過調(diào)節(jié)內(nèi)皮功能影響心血管系統(tǒng)相關(guān)疾病[11-12]。以依賴或不依賴于去乙酰化酶活性的形式，通過作用于腫瘤相關(guān)因子，SIRT6在轉(zhuǎn)錄調(diào)控、DNA修復(fù)、代謝調(diào)節(jié)等多個方面影響乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后。

2.1 SIRT6 與乳腺癌發(fā)生 依靠去乙?；富钚?，SIRT6可通過去乙?；揎椄淖冝D(zhuǎn)錄因子活性而影響乳腺癌發(fā)生。轉(zhuǎn)錄因子ELF5在乳腺癌發(fā)生和發(fā)展中起重要作用，而其活性受到乙酰化和去乙?；{(diào)節(jié)，被p300 乙?；蟠龠M泛素化降解，抑制腫瘤細胞增殖和腫瘤發(fā)生，而SIRT6與ELF5發(fā)生直接相互作用，通過去乙酰化負性調(diào)控ELF5活性，一定程度上在促進乳腺癌發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮作用[13]。促進基因修飾是SIRT6 影響腫瘤發(fā)生的重要方式，SIRT6 促進雙鏈DNA 修復(fù)與自身的乙酰化水平相關(guān)，SIRT1去乙?；疭IRT6的第33位賴氨酸殘基，促進低乙?；降腟IRT6 聚合并且向斷裂雙鏈移動，隨后，去乙?；腟IRT6 與γH2AX 錨和而促進其停留在局部染色質(zhì)上并促進染色質(zhì)重構(gòu)，發(fā)揮DNA修復(fù)功能。第33位賴氨酸的突變模擬低乙?；癄顟B(tài)的SIRT6能夠挽救因SIRT1缺失而導(dǎo)致缺陷DNA修復(fù)[14]。SIRT6可能依賴自身或與其他因子的協(xié)同作用的方式，通過促進DNA修復(fù)而影響乳腺癌的發(fā)生。

2.2 SIRT6 與乳腺癌代謝 有氧糖酵解的激活和線粒體氧化磷酸化的抑制是惡性腫瘤的重要代謝特點，也是促進腫瘤細胞迅速增殖和轉(zhuǎn)移的重要基礎(chǔ)。乳腺癌代謝方式與其他惡性腫瘤相似，以有氧糖酵解的代謝方式為主。RUNX2 在導(dǎo)管乳腺癌細胞中的高表達促進糖酵解基因的表達以及葡萄糖攝取增加和對葡萄糖饑餓的敏感性，促成了乳腺癌的代謝轉(zhuǎn)換[15]，而三陰乳腺癌中敲除RUNX2抑制乳腺球的形成和葡萄糖依賴，同時，敲除RUNX2抑制糖酵解相關(guān)基因如LDHA、HK2 和GLUT1 表達，而升高乳腺丙酮酸脫氫酶的mRNA表達水平和活性，促進了乳腺癌的骨轉(zhuǎn)移[15]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，RUNX2 對乳腺癌代謝的影響依賴于SIRT6 的介導(dǎo)。RUNX2 在轉(zhuǎn)錄和翻譯后水平上顯著抑制SIRT6，表達引起的pAkt、HK2 和PDHK1 糖酵解蛋白水平的升高能夠被過表達SIRT6逆轉(zhuǎn)，同時，過表達SIRT6 增加RUNX2 陽性細胞的呼吸，但敲除SIRT6 則加劇RUNX2 引起的低呼吸水平。這些研究表明SIRT6 可能是RUNX2 改變?nèi)橄侔┐x而介導(dǎo)乳腺癌骨轉(zhuǎn)移的重要因子[15]。另外，SIRT6 影響氧化磷酸化相關(guān)基因表達以及呼吸鏈復(fù)合體活性和ATP/AMP 比例，保障了腫瘤細胞的能量供應(yīng)，促進乳腺癌相關(guān)細胞增殖。在MDA-MB-231和MCF-7 細胞中，野生型而非酶活性缺失型SIRT6 能夠增加丙酮酸脫氫酶表達水平和活性以及氧化磷酸化和ATP/AMP比例[16]。相反，沉默SIRT6則降低呼吸鏈蛋白編碼基因的表達如UQCRFS1、COX5B、NUDFB8和UQCRC2，同時促進AMPK激活。體內(nèi)研究也進一步表明SIRT6 通過能量代謝影響乳腺癌。在MMTV-PyMT 小鼠BC 模型中，雜合子Sirt6缺失延長了腫瘤潛伏期和小鼠生存期，而SIRT6 沉默可以減緩MDA-MB-231 BC 細胞異種移植的生長[16]。

2.3 SIRT6與乳腺癌侵襲和進展能力 SIRT6除了影響腫瘤細胞代謝、抑制促癌基因而影響腫瘤形成外[4,17]，SIRT6與多種惡性腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移能力呈負相關(guān)關(guān)系，在腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中起重要作用。目前認為，乳腺癌上皮細胞向以成纖維細胞為主的間質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化，使細胞外基質(zhì)硬度增加，與乳腺癌的進展和侵襲力呈正相關(guān)關(guān)系，而腫瘤細胞向間質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化并促進基質(zhì)增長的機制尚未完全明了[18]。腫瘤細胞遷移、定植發(fā)生在腫瘤周圍的局部即為侵襲，腫瘤細胞能夠穿透內(nèi)皮基底膜進入血管或淋巴管內(nèi)，隨循環(huán)進入遠隔臟器或組織并進行克隆性生長則形成轉(zhuǎn)移[19]。淋巴轉(zhuǎn)移途徑是乳腺癌轉(zhuǎn)移的主要途徑，并預(yù)示著不良預(yù)后[19]。SIRT6 表達水平以及SIRT6 的磷酸化水平與乳腺癌的侵襲力有關(guān)。Song等[20]研究發(fā)現(xiàn)，天然黃酮苷淫羊藿能夠通過上調(diào)SIRT6抑制NF-κB途徑而促進線粒體凋亡途徑和氧化應(yīng)激的激活，同時改善腫瘤微環(huán)境，進而抑制乳腺癌細胞遷移和侵襲，SIRT6 抑制劑則減弱了淫羊藿抗遷移和抗侵襲的作用。Uzelac 等[21]發(fā)現(xiàn)，低表達水平的SIRT6 和SIRT1 與ER/PR 陽性和Her2陰性患者的不良總體生存率相關(guān)，但具體作用機制仍有待進一步研究。Bae 等[22]則發(fā)現(xiàn)，細胞核內(nèi)的高水平SIRT6預(yù)示著更短的總生存期和無復(fù)發(fā)生存期，敲除SIRT6能夠減少乳腺癌細胞的增殖和侵襲，過表達SIRT6 則促進乳腺癌細胞增殖，說明SIRT6對乳腺癌侵襲力的影響可能與乳腺癌分型有關(guān)。不同分型的乳腺癌在，侵襲和轉(zhuǎn)移能力可由不同因子介導(dǎo)，SIRT6 在其中發(fā)揮不同作用。在超過600個乳腺癌的樣本分析中發(fā)現(xiàn)，高表達的FOXM1 與高水平的SIRT1和SIRT6顯著相關(guān)，F(xiàn)OXM1與多種腫瘤的不良預(yù)后相關(guān)，同時也是是激素受體陽性/HER2陰性亞型無病和總生存率的獨立不良預(yù)后因素，說明SIRT6 可能通過影響FOXM1 促進特定表型乳腺癌的進展[23]，提示SIRT6 對乳腺癌細胞遷移和侵襲具有重要作用。然而，SIRT6 自身修飾狀態(tài)如磷酸化、乙?；雀淖円灿绊懫湓谌橄侔┌l(fā)展中的作用。Thirumurthi 等[24]研究發(fā)現(xiàn)，SIRT6 表達水平和翻譯后修飾的變化對乳腺癌發(fā)展影響不同，乳腺癌患者的生存期與SIRT6 表達水平呈正相關(guān)，但與第338 位絲氨酸磷酸化的SIRT6 呈負相關(guān)關(guān)系。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌細胞系中，SIRT6的第338絲氨酸可被AKT1磷酸化，導(dǎo)致SIRT1與MDM2發(fā)生相互作用并發(fā)生泛素化，進而導(dǎo)致SIRT6 發(fā)生蛋白依賴的降解。抑制AKT 或通過突變第338 位絲氨酸抑制SIRT6 磷酸化，可抑制MDM2 介導(dǎo)的SIRT6降解，同時，抑制乳腺癌細胞增殖并抑制乳腺移植瘤在小鼠體內(nèi)生長[24]。Bae 等[22]也發(fā)現(xiàn)SIRT6特定位點的磷酸可降低乳腺癌的侵襲力，如突變第338位絲氨酸的磷酸化位點能夠抑制MCF-7細胞的增殖，敲除和突變SIRT6 的磷酸化位點均降低了促進乳腺癌侵襲和轉(zhuǎn)移相關(guān)的基質(zhì)金屬蛋白酶9、βcatenin、cyclin D1 和NF-κB 等的表達水平，降低了乳腺癌的侵襲力。CSNK2A1 可通過與SIRT6 發(fā)生直接相互作用促進SIRT6 磷酸化參與乳腺癌進展[22]。

SIRT6在不同表型乳腺癌中對侵襲和轉(zhuǎn)移的影響不同，針對不同的表型，通過改變SIRT6表達水平或翻譯后修飾可能對改善乳腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移能力。

2.4 SIRT6與乳腺癌耐藥性 SIRT6與乳腺癌化療耐藥性和預(yù)后相關(guān)，通過多種方式參與乳腺癌耐藥調(diào)節(jié)。許多腫瘤化療建立在腫瘤細胞DNA 損傷的基礎(chǔ)上，因此，DNA 損傷的修復(fù)能力是影響腫瘤患者化療敏感性的重要因素。通過影響組蛋白以及相關(guān)因子乙?；榷喾N途徑參與DNA 修復(fù)是SIRT6 影響乳腺癌耐藥性的重要方式。SIRT6 是雙鏈DNA斷裂最早引入的因子之一，SIRT6將染色質(zhì)重塑者SNF2H招募至斷裂雙鏈DNA并使組蛋白發(fā)生乙?；℉3K56）介導(dǎo)損傷的修復(fù)[25]。缺乏SIRT6和SNF2H損傷染色質(zhì)重構(gòu)，細胞對基因毒性損傷的敏感性增加，同時使下游因子如53BP1 和乳腺癌1（BRCA1）聚集，這可能是導(dǎo)致乳腺癌化療患者耐藥的重要原因[25]。SIRT6在介導(dǎo)乳腺癌常用化療藥物包括多柔比星、紫杉醇、拉帕替尼等的耐藥性中均發(fā)揮重要作用。核受體NR1D1 表達水平與接受化療的乳腺癌患者的臨床預(yù)后呈正相關(guān)關(guān)系，體內(nèi)、外的NR1D1水平下調(diào)可導(dǎo)致MCF-7細胞對多柔比星產(chǎn)生耐藥性，而SIRT6 是其耐藥性調(diào)節(jié)的目標之一[26]。NR1D1 除了抑制非同源端連接和同源重組雙鏈DNA 修復(fù)，延緩多柔比星治療后形成的γH2AX DNA 修復(fù)病灶的清除外，NR1D1 通過抑制DNA 損傷反應(yīng)復(fù)合物如SIRT6、pNBS1 和BRCA1招募至DNA區(qū)域，減少修復(fù)而增加乳腺癌細胞對化療藥的敏感性。SIRT6 表達水平較高的MCF-7 細胞，對紫杉醇和多柔比星的敏感性顯著下降，而敲低和敲除SIRT6均能增加細胞對紫杉醇和多柔比星的敏感性，相反，過表達SIRT6則進一步降低細胞對藥物的敏感性[27]。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，SIRT6 可能通過去乙?；疐OXO蛋白，促進上皮細胞DNA修復(fù)而抵抗多柔比星引起的DNA損傷，進而導(dǎo)致耐藥的發(fā)生。在乳腺癌患者中，免疫組化顯示細胞核內(nèi)高表達的SIRT6 與總體生存率呈負相關(guān)關(guān)系[27]。SIRT6 影響腫瘤抑制因子FOXO3 活性而影響乳腺癌的進展和預(yù)后。不同亞型的乳腺癌免疫組化檢測結(jié)果均發(fā)現(xiàn)，高表達的SIRT6 和SIRT1 水平與持續(xù)高表達的FOXO3 相關(guān)，而FOXO3 高表達與乳腺癌患者樣本中FOXO3 失活和不良預(yù)后相關(guān)。進一步通過采用干擾SIRT1/SIRT6或采用抑制劑的方法發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)OXO3乙?；脚c其對拉帕替尼的敏感性正相關(guān)，SIRT6 和SIRT1 改變FOXO3 的乙酰化水平和對拉帕替尼的敏感性，進而影響乳腺癌患者的預(yù)后[28]。SIRT6 還可通過BRD4 介導(dǎo)耐藥。延長AKT抑制對導(dǎo)管乳腺癌細胞的處理時間后，導(dǎo)致FOXO3a 去磷酸化并轉(zhuǎn)位入核，同時其與SIRT6 的相互作用減少，促進FOXO3a 的乙?；虰RD4 辨認，將BRD4/RNAPⅡ復(fù)合物招募至CDK6 基因啟動子，促進其轉(zhuǎn)錄[29]。體內(nèi)外實驗結(jié)果顯示，BRD4/FOXO3a 相互作用抑制劑或CDK 抑制劑均能克服AKT抑制引起的導(dǎo)管乳腺癌細胞耐藥[29]。

2.5 SIRT6 甲基化與乳腺癌 DNA 和蛋白質(zhì)的甲基化在調(diào)節(jié)基因表達和蛋白質(zhì)功能中起重要作用。DNA 和蛋白質(zhì)的甲基化可影響SIRT6 的功能活性[30]。SIRT6 啟動子及其蛋白均可發(fā)生甲基化SIRT6甲基化基因同時存在于乳腺癌組織和周圍組織中，高度甲基化的SIRT6 啟動子也同時存在原位癌和周圍組織中，但在有限的樣本分析中，SIRT6及其啟動子的甲基化水平乳腺癌病灶和周圍組織中的表達水平比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義，它們的甲基化水平與乳腺癌的侵襲性直接無明顯相關(guān)性[31]。筆者考慮這與研究設(shè)計樣本不足及未能針對不同分型乳腺癌細化研究相關(guān)，SIRT6 甲基化對乳腺癌的影響仍待進一步研究。

2.6 SIRT6 抑制劑及激動劑與乳腺癌 越來越多的研究提示，SIRT6在乳腺癌中可能扮演重要角色，除了繼續(xù)發(fā)現(xiàn)SIRT6 在乳腺癌的更多相關(guān)細節(jié)外，嘗試通過改變SIRT6 進行乳腺癌的治療也在進行中。但SIRT6 在乳腺癌中具有雙重功能，目前尚無特異性的SIRT6抑制劑或激動劑應(yīng)用于乳腺癌的治療中，與乳腺癌相關(guān)研究尚處在探索階段[32]。Sinha等[33]通過計算機擬合和體外研究探索了靶向三陰性乳腺癌的新型SIRT6抑制劑的結(jié)構(gòu)特點以及對乳腺癌細胞的增殖抑制作用。如結(jié)合檢測手段明確SIRT6不同乳腺癌表型中的作用及變化并進一步設(shè)計特異性的抑制劑或激動劑，或可將進一推動SIRT6在乳腺癌治療中應(yīng)用。

3 總結(jié)與展望

SIRT6可能通過依賴或非依賴去乙酰化酶活性和ADP 酶活性的形式，參與DNA 修復(fù)、代謝調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)等在乳腺癌發(fā)生、進展以及耐藥等方面發(fā)揮重要作用。然而，SIRT6 能否成為乳腺癌治療的靶點，其在乳腺癌尤其是不同類型乳腺癌的角色有待進一步研究，同時，特異性抑制劑或激動劑的設(shè)計和篩選仍有待進一步探索。