E2F1在婦科常見(jiàn)惡性腫瘤中的作用研究進(jìn)展

劉婷，肖巍

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院婦產(chǎn)科，哈爾濱 150001)

目前，經(jīng)過(guò)一級(jí)預(yù)防措施干預(yù)后的婦科惡性腫瘤發(fā)病率仍較高，且極具侵襲性，特別是系統(tǒng)療法的效果較差，近30年來(lái)，惡性腫瘤晚期患者的預(yù)后并未明顯改善。晚期婦科惡性腫瘤的致死率逐漸升高，與大量腫瘤細(xì)胞從腫瘤部位向周?chē)M織擴(kuò)散并引起參與細(xì)胞存活調(diào)節(jié)的關(guān)鍵分子的改變而導(dǎo)致的化學(xué)抗性產(chǎn)生有關(guān)[1]。迄今為止，驅(qū)動(dòng)腫瘤進(jìn)展的具體分子機(jī)制尚不明確，因此，了解促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵機(jī)制對(duì)提高腫瘤治療效果、控制轉(zhuǎn)移擴(kuò)散并最終預(yù)防死亡結(jié)局具有重要意義。E2F轉(zhuǎn)錄因子1(E2F transcription factor 1，E2F1)是E2F轉(zhuǎn)錄因子家族的成員，通過(guò)E2識(shí)別位點(diǎn)與二聚化伴侶(dimerization partner，DP)蛋白結(jié)合到DNA上，進(jìn)而調(diào)控下游基因的表達(dá)[2]。與卵巢癌蛋白解離的E2F1的轉(zhuǎn)錄活性恢復(fù)，使細(xì)胞周期從G1期進(jìn)入S期[3]。此外，E2F1能夠參與婦科惡性腫瘤(如卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、宮頸癌)的細(xì)胞增殖、分化和凋亡，同時(shí)還參與了卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌的轉(zhuǎn)移和化學(xué)耐藥性[4-5]?，F(xiàn)對(duì)E2F1在婦科惡性腫瘤中的作用予以綜述。

1 E2F1概述

1.1E2F1結(jié)構(gòu) E2F家族是細(xì)胞調(diào)控周期中極其重要的核轉(zhuǎn)錄因子，最早由Rovesdi等于1986年研究腺病毒時(shí)發(fā)現(xiàn)[2]。E2F家族的成員較多，目前已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)的主要包括E2F1～8[3]，根據(jù)蛋白結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)錄特性等結(jié)構(gòu)和功能的不同，又將其分為轉(zhuǎn)錄促進(jìn)因子(E2F1～3)和轉(zhuǎn)錄抑制因子(E2F4～8兩類(lèi))。1992年，Helin等[6]首次分離且成功克隆了第一個(gè)E2F家族蛋白。E2F1是一種重要的轉(zhuǎn)錄促進(jìn)因子，位于人染色體20q11，大小約11 kb，主要由6個(gè)內(nèi)顯子和7個(gè)外顯子組成，可編碼400多個(gè)氨基酸大小的蛋白質(zhì)。E2F1具有非常明顯的組織特異性，可與DP(DP-1、DP-2)或視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(retinoblastoma，Rb)組成異二聚體，并結(jié)合至相應(yīng)DNA序列上，從而增強(qiáng)或抑制E2F1的活性。轉(zhuǎn)錄因子E2F1能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞分化等生物過(guò)程[7]。E2F1通過(guò)調(diào)控血小板衍生生長(zhǎng)因子受體、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體以及基質(zhì)金屬蛋白酶9、基質(zhì)金屬蛋白酶16和解整合素-金屬蛋白酶12的表達(dá)，參與腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移[8-10]。

1.2E2F1的生物學(xué)功能

1.2.1調(diào)控細(xì)胞周期 E2F1在調(diào)控細(xì)胞周期中也發(fā)揮重要作用。在G1期，Ras主要通過(guò)活化周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinase，CDK)抑制Rb蛋白的活化，而E2F1轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)主要與Rb蛋白的調(diào)節(jié)密切相關(guān)[11]。在G1早期，E2F1可通過(guò)結(jié)合DP以及Rb前體形成復(fù)合物，使Rb蛋白維持低磷酸化甚至無(wú)磷酸化水平，該狀態(tài)下的E2F1生物活性已被抑制，進(jìn)而產(chǎn)生穩(wěn)定而持久的細(xì)胞周期抑制作用；G1期細(xì)胞生長(zhǎng)因子可結(jié)合相應(yīng)受體并產(chǎn)生受體活化信號(hào)，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞周期蛋白(Cyclin)D-CDK4-CDK6無(wú)活性酶復(fù)合物的形成；而在G1中晚期，上述復(fù)合物被激活，底物Rb前體發(fā)生底物水平磷酸化，復(fù)合物結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致E2F1與DP-1釋放，從而正向調(diào)節(jié)相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄。有關(guān)研究表明，敲除E2F1基因的細(xì)胞的增殖過(guò)程停止，因此通過(guò)干預(yù)E2F1的表達(dá)過(guò)程可為細(xì)胞增殖性疾病的治療提供新思路。

1.2.2誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 E2F1誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡主要通過(guò)p53依賴方式和p53非依賴方式調(diào)控細(xì)胞凋亡，Rb前體的失活或E2F1的過(guò)表達(dá)與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)，該過(guò)程中凋亡的誘導(dǎo)需要p53蛋白的參與，p53一旦缺失，細(xì)胞凋亡過(guò)程即被抑制，但與ARF基因的抑制過(guò)程不相關(guān)，表明E2F1可通過(guò)ARF非依賴途徑上調(diào)p53的表達(dá)，進(jìn)而參與細(xì)胞凋亡[12]。而E2F1同時(shí)可通過(guò)上調(diào)胱天蛋白酶3、胱天蛋白酶7以及p73等基因的活性誘導(dǎo)相應(yīng)細(xì)胞凋亡，此過(guò)程不需要p53的參與，為p53非依賴途徑。

1.2.3參與新生血管生成 E2F1轉(zhuǎn)錄因子家族在機(jī)體細(xì)胞增殖以及細(xì)胞調(diào)控方面均發(fā)揮調(diào)控作用，近年來(lái)，對(duì)E2F1在新生血管方面的研究逐漸深入。Wang等[13]對(duì)E2F1基因敲除小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，造模后小鼠機(jī)體皮膚創(chuàng)面顯著縮小，且創(chuàng)面愈合率明顯升高，新生血管的密度隨之增加，結(jié)果表明，E2F1可通過(guò)基因調(diào)節(jié)過(guò)程中的抑制作用促進(jìn)機(jī)體缺血缺氧的發(fā)生；相反，若E2F1因子表達(dá)升高，則新生血管的形成受到抑制，機(jī)體血管密度隨之降低，導(dǎo)致創(chuàng)面愈合延緩，證實(shí)E2F1通過(guò)負(fù)反饋?zhàn)饔脜⑴c了機(jī)體新生血管的形成。進(jìn)一步研究表明，E2F1可能通過(guò)調(diào)控機(jī)體血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子參與新生血管形成，當(dāng)機(jī)體處于缺血缺氧狀態(tài)時(shí)，血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子表達(dá)可被E2F1特異性下調(diào)，進(jìn)而負(fù)性調(diào)節(jié)血管生成[12]。目前對(duì)于上述可能機(jī)制尚無(wú)統(tǒng)一定論，其相關(guān)機(jī)制還未具體闡明，對(duì)E2F1更深入的新生功能血管生成作用的研究將為診治血管相關(guān)性疾病提供新思路。

2 E2F1與婦科常見(jiàn)惡性腫瘤

2.1E2F1與卵巢癌 卵巢癌是一種高發(fā)病率、高死亡率的女性惡性腫瘤[14]，早期癥狀隱匿，發(fā)現(xiàn)時(shí)多為疾病晚期，因此應(yīng)重視尋找可作為卵巢癌發(fā)病機(jī)制研究的新指標(biāo)。韓靜等[15]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，E2F1轉(zhuǎn)錄因子能結(jié)合到細(xì)胞周期蛋白A2轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)下游216 bp附近，說(shuō)明E2F1可直接調(diào)控細(xì)胞周期蛋白A2的表達(dá)，從而影響卵巢癌細(xì)胞增殖?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，E2F1表達(dá)與miR-106b-5P呈負(fù)相關(guān)，且E2F1在卵巢癌組織中呈高表達(dá)[16]。通過(guò)在卵巢癌細(xì)胞中轉(zhuǎn)染E2F1并檢測(cè)Ras同源基因C(Ras homolog gene C,RhoC)的表達(dá)發(fā)現(xiàn)，RhoC水平明顯升高，而對(duì)卵巢癌細(xì)胞進(jìn)行E2F1+miR-106b-5P雙轉(zhuǎn)染后發(fā)現(xiàn)，RhoC水平明顯下降。同理，沉默E2F1表達(dá)后，RhoC水平明顯下降。以上結(jié)果提示，E2F1與RhoC可能存在正相關(guān)性，其機(jī)制可能與調(diào)節(jié)miR-106b-5P有關(guān)，對(duì)卵巢癌起促進(jìn)作用[17]。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，miR-98可通過(guò)下調(diào)人卵巢癌干細(xì)胞中E2F1的表達(dá)顯著抑制細(xì)胞增殖，提示E2F1在卵巢癌發(fā)展中具有增殖作用[18]。但Gao等[19]認(rèn)為，在HO-8910細(xì)胞(另一種人類(lèi)卵巢癌細(xì)胞系)中，Aspidin BB可以通過(guò)上調(diào)E2F1引起S期阻滯和細(xì)胞凋亡，表明E2F1可能在卵巢癌中起促凋亡作用。由此可見(jiàn)，E2F1可能在卵巢癌調(diào)控中具有多重作用，但其確切作用仍存在爭(zhēng)議。黃雪艷和李福琴[20]的實(shí)驗(yàn)顯示，E2F1的突變超表達(dá)是上皮性卵巢癌早期演進(jìn)過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。

2.2E2F1與子宮內(nèi)膜癌 子宮內(nèi)膜癌是最常見(jiàn)的婦科腫瘤之一，也是全球女性死亡的重要原因。子宮內(nèi)膜癌常發(fā)生于圍絕經(jīng)期，患者往往表現(xiàn)為不規(guī)則陰道出血。近年來(lái)，子宮內(nèi)膜癌的發(fā)病率逐年增加，且患者趨于年輕化[21]。由于CT、磁共振成像和正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像等技術(shù)判斷子宮內(nèi)膜癌病變位置及其在子宮肌層、宮頸或淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移浸潤(rùn)深度的特異性較低，且目前子宮內(nèi)膜癌的確診基于子宮內(nèi)膜活組織檢查，以上檢查均不能反映疾病的腫瘤分子水平特點(diǎn)[22]，表明通過(guò)組織病理學(xué)診斷和影像學(xué)技術(shù)診斷子宮內(nèi)膜癌具有局限性，故需要尋找能夠反映子宮內(nèi)膜腫瘤的生物標(biāo)志物。確定新的預(yù)后指標(biāo)對(duì)于子宮內(nèi)膜癌輔助診斷具有重要意義，可為治療和隨訪期間子宮內(nèi)膜癌患者提供重要的參考價(jià)值[23]。

糖尿病是子宮內(nèi)膜癌發(fā)病的高危因素之一[24-25]。研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤組織中線粒體核糖體蛋白MRPS18-2 (S18-2)和游離E2F1蛋白的表達(dá)明顯高于增生或正常子宮內(nèi)膜，這與S18-2與Rb蛋白競(jìng)爭(zhēng)E2F1結(jié)合有關(guān)，有助于消除小亞基相的進(jìn)入障礙[26]。子宮內(nèi)膜癌患者S18-2水平明顯高于正?；蜃訉m內(nèi)膜增生患者。重要的是，子宮內(nèi)膜癌中游離E2F1的高表達(dá)與S18-2的高表達(dá)密切相關(guān)[27]。徐夢(mèng)婕等[28]發(fā)現(xiàn)，E2F1的激活可通過(guò)增加丙酮酸脫氫酶激酶同種型4表達(dá)抑制葡萄糖的氧化代謝。周海霞等[29]的實(shí)驗(yàn)表明，E2F1過(guò)表達(dá)在一定程度上可以反映子宮內(nèi)膜癌的生物學(xué)特性，E2F1的表達(dá)水平直接影響了腫瘤的侵襲力和惡性程度。

2.3E2F1與宮頸癌 宮頸癌是導(dǎo)致全球婦科惡性腫瘤相關(guān)死亡的第三大原因，也是全球第二大婦科惡性腫瘤，每年新發(fā)病例約52 900例，死亡275 000例，嚴(yán)重危害女性健康，宮頸癌是目前病因最明確的婦科惡性腫瘤，通常與高危人乳頭瘤病毒(human papilloma virus，HPV)感染有關(guān)[30-32]。

HPV是在鱗狀上皮復(fù)制的小型DNA病毒。HPV致癌蛋白E6和E7分別與腫瘤抑制因子p53和Rb蛋白結(jié)合并降解，從而調(diào)節(jié)許多關(guān)鍵的細(xì)胞過(guò)程，如增殖和轉(zhuǎn)化[33-34]。高危型HPV(如HPV-16、18)，E7蛋白在宮頸癌中持續(xù)表達(dá)，并具有主要的轉(zhuǎn)化活性，可消除細(xì)胞周期檢查點(diǎn)并誘發(fā)基因組不穩(wěn)定[35]。盡管已鑒定出許多E7相互作用蛋白，但仍有許多未知蛋白可能參與E7介導(dǎo)的細(xì)胞周期調(diào)控和轉(zhuǎn)化。研究表明，染色體濃縮調(diào)節(jié)因子1(regulator of chromosome condensation 1，RCC1)是一種鳥(niǎo)嘌呤核苷酸交換因子，可作用于Ras相關(guān)核蛋白GTP酶[36]。RCC1表達(dá)的增加可能使細(xì)胞的Ras相關(guān)核蛋白GTP水平升高，并增強(qiáng)輸入蛋白β和輸出蛋白1的功能，從而加速細(xì)胞周期進(jìn)程并調(diào)節(jié)細(xì)胞對(duì)DNA損傷的反應(yīng)[37]。RCC1是關(guān)鍵的細(xì)胞周期調(diào)節(jié)劑，并且是GTP酶開(kāi)關(guān)的一個(gè)組件，該開(kāi)關(guān)可監(jiān)測(cè)DNA合成過(guò)程，并將DNA合成的完成與有絲分裂的發(fā)生聯(lián)系起來(lái)[38-41]。RCC1還參與有絲分裂后的核質(zhì)運(yùn)輸、有絲分裂紡錘體形成以及核包膜組裝[42-43]。Qiao等[44]的研究中，宮頸癌組織中的RCC1免疫染色輕度升高，而表達(dá)HPV E7的細(xì)胞中RCC1免疫染色明顯上調(diào)。有報(bào)道顯示，E7激活E2F1轉(zhuǎn)錄并增加E2F1蛋白水平[45]。因此，通過(guò)誘導(dǎo)E7蛋白水平的降低來(lái)促使E2F1的下調(diào)。RCC1通過(guò)E2F1調(diào)節(jié)CDK1表達(dá)水平，以促進(jìn)G1/S期的過(guò)渡。在受損DNA存在情況下，E7/c-Jun/RCC1/E2F1/CDK1途徑導(dǎo)致了G1檢查點(diǎn)的廢止，這可能導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致HPV致癌。

糖原合酶激酶3β是一種多功能的蘇氨酸/絲氨酸類(lèi)激酶。研究發(fā)現(xiàn)，糖原合酶激酶3β對(duì)E2F1的絲氨酸磷酸化促進(jìn)了E2F1與去泛素化酶USP11的結(jié)合，從而消除了K63連接的泛素鏈，防止了E2F1 在細(xì)胞核中的降解[46]。Hong等[47]通過(guò)研究拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱβ結(jié)合蛋白1(topoisomerase Ⅱ beta binding protein 1，TopBP1)對(duì)HPV生命周期的影響發(fā)現(xiàn)，TopBP1可以正向調(diào)節(jié)HPV陽(yáng)性細(xì)胞中E2F1、TopBP1結(jié)合伴侶和p73的表達(dá)。蛋白激酶B可調(diào)節(jié)TopBP1的轉(zhuǎn)錄活性，蛋白激酶B抑制劑可抑制E2F1和p73的表達(dá)。值得注意的是，HPV陽(yáng)性細(xì)胞中p73水平升高，敲低p73會(huì)損害HPV基因組的擴(kuò)增，表明E2F1是HPV生命周期的重要調(diào)節(jié)劑，它受到多功能TopBP1蛋白轉(zhuǎn)錄激活特性的控制。Wu等[48]通過(guò)動(dòng)態(tài)測(cè)量裸鼠腫瘤生長(zhǎng)情況發(fā)現(xiàn)，絲裂原和應(yīng)激激活激酶2通過(guò)激活PAX8/Rb-E2F1/CyclinA2信號(hào)通路促進(jìn)子宮頸鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞增殖和腫瘤生長(zhǎng)。

作為參與細(xì)胞周期進(jìn)程的重要信號(hào)途徑之一，CDK4/6-CyclinD-Rb-E2F1途徑是CyclinD是CDK4和CDK6的催化劑，并與CDK4/CDK6相互作用形成CyclinD-CDK4/6復(fù)合物[49-50]，經(jīng)常在癌癥中被過(guò)度激活[51]，包括CyclinD1、D2和D3的CyclinD與CDK4或CDK6結(jié)合，使腫瘤抑制蛋白R(shí)b磷酸化[52]，通過(guò)激活轉(zhuǎn)錄因子E2F1，這種磷酸化作用進(jìn)而導(dǎo)致從G1期過(guò)渡到S期，最后導(dǎo)致細(xì)胞增殖[53-54]。有研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)抑制CDK4或CyclinD1靶向CDK4/6-CyclinD-Rb-E2F1途徑是一種有效治療宮頸癌的策略[55]。Xiong等[56]發(fā)現(xiàn)，瑞博西尼(Ribociclib)可誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞停滯在G0～G1期或?qū)е录?xì)胞凋亡，故Rb-E2F途徑被認(rèn)為是宮頸癌發(fā)病的重要因素。

Xu等[57]發(fā)現(xiàn)，HPV16或HPV18感染可改變?nèi)岁幍篮桶そ琴|(zhì)形成細(xì)胞中8個(gè)RBP基因(CDKN2A、ELAVL2、GRB7、HSPB1、KHSRP、NOVA1、PTBP1和RNASEH2A)的表達(dá)。因此，通過(guò)病毒E7和E2F1誘導(dǎo)RNASEH2A的表達(dá)可能促進(jìn)DNA復(fù)制和癌細(xì)胞增殖。病毒E6和E7減少NOVA1表達(dá)，但E7通過(guò)E2F1增加RNASEH2A表達(dá)。這些基因表達(dá)的改變可作為高危HPV致癌和進(jìn)展的生物標(biāo)志物。

Qiao等[58]發(fā)現(xiàn)，敲低非抑制性5降低了轉(zhuǎn)錄因子E2F1的穩(wěn)態(tài)水平。E2F1耗盡導(dǎo)致G1阻滯，而E2F1過(guò)表達(dá)改變了敲低非抑制性5對(duì)HPV E7表達(dá)細(xì)胞中G1/S進(jìn)程的抑制作用，表明升高的非抑制性5乙?；M蛋白和c-Myc能夠調(diào)節(jié)E2F1表達(dá)和細(xì)胞周期進(jìn)程。

3 E2F1與其他惡性腫瘤的相關(guān)性

子宮內(nèi)膜癌與結(jié)腸癌、乳腺癌的大部分患病因素相同，故子宮內(nèi)膜癌患者的結(jié)腸癌及乳腺癌患病風(fēng)險(xiǎn)增加了2～7倍[59]。嚴(yán)林海等[60]發(fā)現(xiàn)，HCT116/L中過(guò)表達(dá)E2F1可降低細(xì)胞對(duì)化療藥的敏感性，上調(diào)多藥耐藥基因1等的表達(dá)，引起細(xì)胞的多藥耐藥性，因此，E2F1基因可能是引起結(jié)腸癌多藥耐藥性的重要基因和治療靶點(diǎn)；通過(guò)檢測(cè)E2F1的表達(dá)有助于評(píng)估乳腺浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌患者的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及預(yù)后[61]。有研究表明，p53能激活p21，使CDK失活、Rb蛋白磷酸化、E2F1釋放[62]；而p53的表達(dá)受E2F1的調(diào)控[63]，所以E2F1在胃癌發(fā)生發(fā)展中也發(fā)揮著重要作用。

Farra等[8]研究認(rèn)為，在肝癌中，E2F1的增殖和凋亡功能可能共存，但促癌效應(yīng)較促凋亡效應(yīng)更明顯，最終E2F1表現(xiàn)為促癌效果。Zhan等[64]發(fā)現(xiàn)，E2F1是一種促增殖調(diào)控因子，能夠控制卵巢癌的發(fā)生發(fā)展。E2F1高表達(dá)可導(dǎo)致嚴(yán)重的卵巢癌，E2F1低表達(dá)與無(wú)病生存和總生存率相關(guān)，其機(jī)制與p53和調(diào)控pRb的基因突變?nèi)笔А⒁种?包括BBCA1、ARHI、miR-98在內(nèi)的部分抑癌基因表達(dá))有關(guān)。

4 小 結(jié)

E2F1 在多種腫瘤組織和細(xì)胞中的表達(dá)均較高，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移及預(yù)后密切相關(guān)。而E2F1促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的機(jī)制可為惡性腫瘤的治療提供新的靶點(diǎn)。目前有關(guān)E2F1在腫瘤中作用機(jī)制的研究尚不深入，依然面臨諸多問(wèn)題和挑戰(zhàn)。E2F1具有促增殖和促凋亡的雙重特性，但E2F1的促凋亡能力較弱，故功能學(xué)上最終表現(xiàn)為促癌效果，關(guān)于促凋亡在腫瘤中發(fā)揮的作用仍需探究。隨著對(duì)E2F1的進(jìn)一步深入研究，對(duì)E2F1的生物學(xué)功能將有全新認(rèn)識(shí)，能夠使E2F1在婦科惡性腫瘤的早期診斷及治療取得新的進(jìn)步。