PHF5A在腫瘤發(fā)生發(fā)展中作用的研究進展

辛夢陽，王嘉倍

(1.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，哈爾濱 150001； 2.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院肝膽外科，哈爾濱 150001)

隨著人類社會的進步和科技的發(fā)展，人們對腫瘤的認(rèn)識從個體和組織階段深入到細胞和基因水平，發(fā)現(xiàn)了許多能夠影響腫瘤進程的基因及其產(chǎn)物?；蛲蛔兪悄[瘤的發(fā)生機制之一，可直接導(dǎo)致相應(yīng)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)紊亂，與錯誤的受體結(jié)合，從而導(dǎo)致細胞生命周期或其他功能發(fā)生改變。分子靶向治療是指在分子生物學(xué)水平上，針對業(yè)已明確的致癌位點的分子結(jié)構(gòu)研發(fā)對應(yīng)的藥物，這些藥物一旦進入體內(nèi)就會特異性地選擇識別相應(yīng)致癌位點并與之結(jié)合而發(fā)揮藥理作用，或改變相應(yīng)的分子結(jié)構(gòu)，或使腫瘤細胞特異性死亡，此種效果不會對病變周圍的正常組織細胞產(chǎn)生作用[1]。許多對乳腺癌、白血病、結(jié)直腸癌、肺癌和卵巢癌的分子靶向治療均取得了顯著的臨床療效，且獲得美國食品藥品管理局批準(zhǔn)[2]。

某些特定基因的改變可以作為區(qū)分腫瘤細胞和正常細胞的標(biāo)志，分子靶向藥物以特定基因作為靶點發(fā)揮作用，消滅腫瘤細胞和阻斷腫瘤細胞的生長、擴散。分子靶向治療獲得顯著效果的核心環(huán)節(jié)是明確理想的分子位點。植物同源結(jié)構(gòu)域蛋白5a(plant homeodomain finger protein 5A，PHF5A)作為一種分子位點，在胚胎形成和組織形態(tài)發(fā)生中起著不可或缺的作用?，F(xiàn)就PHF5A在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用進行綜述，以評估其作為分子靶點的可行性。

1 PHF5A的結(jié)構(gòu)和功能

鋅指蛋白(zinc finger protein，ZNF)是一類重要的功能蛋白質(zhì)，參與體內(nèi)各種生物學(xué)活動，可影響胚胎的發(fā)育，調(diào)節(jié)細胞的增殖、分化等，也是某些腫瘤發(fā)生的始動因子。Xie等[3]對肝癌細胞進行分析發(fā)現(xiàn)，ZNF233的表達水平明顯升高，多見于晚期肝癌患者，且其表達水平越高，腫瘤惡性程度越高，預(yù)后越差。隨后的深入研究發(fā)現(xiàn)，在SMMC-7721中，ZNF233過表達可以促進細胞周期向G1/S期轉(zhuǎn)化，從而加速細胞生長；在QGY-7701中，敲低ZNF233會導(dǎo)致腫瘤細胞的增殖被抑制[3]。近年來，ZNF281也被證實為一種上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子，間接影響某些基因的表達、干擾細胞的自我修復(fù)，進而影響細胞對毒性應(yīng)激的反應(yīng)[4-5]。

植物同源結(jié)構(gòu)域(plant homeodomain，PHD結(jié)構(gòu)域)是真核細胞生物體中一類高度保守的鋅指結(jié)構(gòu)域，細胞內(nèi)的許多生理功能均離不開PHD結(jié)構(gòu)域，如信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細胞周期的調(diào)節(jié)、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)修飾等，其中對核小體組蛋白的影響尤為重要[6]。研究表明，某種組蛋白結(jié)構(gòu)的變化或幾種蛋白相互結(jié)合可導(dǎo)致染色體狀態(tài)改變，由此提出了組蛋白的對應(yīng)理論[7]。PHD結(jié)構(gòu)域可以一一對應(yīng)和修飾組蛋白的甲基化，這可能是組蛋白密碼的一種特異性表達形式。有實驗證實，PHD結(jié)構(gòu)域是多種已知鋅指結(jié)構(gòu)域中的一種[8]，具有典型的C4HC3(cys4-His-cys3)鋅結(jié)合基序[9-10]。

Rzymski等[11]實驗發(fā)現(xiàn)，PHF5A可以與依賴ATP的解旋酶EP400和DEAD-box解旋酶(DEAD-box RNA helicases，DDX)1相互作用，類似于一個與剪接因子U2小核RNA輔助因子1、精氨酸/色氨酸富集的剪切因子5、解旋酶EP400和DDX1相互作用的蛋白。Begum等[12]利用小干擾RNA功能缺失篩選預(yù)測編碼PHD鋅指基序蛋白的基因，證實剪接因子PHF5A/SF3b14b是抗體類開關(guān)重組DNA修復(fù)步驟的新調(diào)節(jié)因子。PHF5A的缺失嚴(yán)重可損害胞苷脫氨酶誘導(dǎo)的重組，但不會干擾DNA斷裂和體細胞的突變。PHF5A通過控制染色質(zhì)的完整性來調(diào)節(jié)非同源末端連接依賴的DNA修復(fù)，從而引出最佳的DNA修復(fù)機制，并隨后在S區(qū)招募非同源末端連接因子。PHF5A通過穩(wěn)定p400組蛋白伴侶復(fù)合物促進H2A變體的沉積，這對早期DNA修復(fù)機制和非同源末端連接至關(guān)重要。PHF5A或p400的缺失阻斷了胞苷脫氨酶誘導(dǎo)的DNA雙鏈斷裂的修復(fù)，表明PHF5A在程序化和異常重組時發(fā)揮重要作用。PHF5A也參與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展進程，包括調(diào)節(jié)腫瘤細胞周期、參與腫瘤細胞間的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等[13]。

PHF5A是一種從酵母到人均高度保守的蛋白質(zhì)，含有110個氨基酸，是一個典型的PHD結(jié)構(gòu)域，在細胞核中廣泛表達，參與細胞分化的調(diào)控[14]，是神經(jīng)膠質(zhì)瘤干細胞生存和腫瘤形成所必需的[15]。PHF5A具有基本和必要的細胞功能，可能作為染色質(zhì)相關(guān)蛋白[16]。有研究表明，PHF5A在骨骼形態(tài)發(fā)育和肌肉功能中發(fā)揮重要作用[17]。

2 PHF5A在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用

PHF5A在胚胎發(fā)育和組織形態(tài)發(fā)生中發(fā)揮重要作用，并參與調(diào)節(jié)細胞多能性和基因的轉(zhuǎn)錄伸長[11，14]。PHF5A還參與選擇性剪接，對SF3b剪接體的穩(wěn)定性有重要作用，且可以將剪接體與組蛋白連接起來[17]。超過90%的人類基因產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄會相互重合，其中60%的剪接變異體編碼不同的蛋白質(zhì)亞型[18]。在腫瘤中異常剪接較常見，腫瘤細胞通常利用這種靈活性來產(chǎn)生蛋白質(zhì)，促進腫瘤生長和生存。所有腫瘤均受到異常剪接的影響，剪接失調(diào)本身被認(rèn)為是腫瘤的表觀遺傳特征之一，也是一個有價值的治療靶點。

2.1PHF5A與乳腺癌 近年來，我國乳腺癌的發(fā)病率呈逐年升高趨勢。在我國東部沿海地區(qū)及內(nèi)陸經(jīng)濟發(fā)達城市乳腺癌發(fā)病率較高[19]。目前治療乳腺癌的分子靶向藥物包括內(nèi)分泌治療藥物、多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶抑制劑、細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑、抗血管生成藥物等[20]。

Zheng等[21]通過篩選RNA結(jié)合蛋白的規(guī)律間隔成簇短回文重復(fù)序列發(fā)現(xiàn)，PHF5A是參與腫瘤進展的關(guān)鍵剪接因子，并作為乳腺癌患者的獨立預(yù)后因素。PHF5A在乳腺癌中表達上調(diào)且與患者生存期密切相關(guān)，而PHF5A下調(diào)可顯著抑制腫瘤細胞增殖、遷移。PHF5A是SF3b剪接體穩(wěn)定性所必需的，并可將復(fù)合物與組蛋白連接，所形成的PHF5A-SF3b復(fù)合物可以調(diào)節(jié)細胞凋亡。此外，在PHF5A消融后，F(xiàn)as激活的短截斷絲氨酸/蘇氨酸激酶蛋白表達升高，促進Fas通路介導(dǎo)的細胞凋亡。PHF5A調(diào)節(jié)的Fas激活絲氨酸/蘇氨酸激酶軸廣泛存在于乳腺癌標(biāo)本，特別是三陰性乳腺癌。因此，PHF5A可作為細胞凋亡的表觀遺傳抑制因子，可能成為有價值的乳腺癌治療靶點。

2.2PHF5A與結(jié)腸癌 結(jié)腸癌目前被認(rèn)為是世界第三大癌癥，其臨床表現(xiàn)隱匿，診斷發(fā)現(xiàn)時大多出現(xiàn)肝轉(zhuǎn)移，故化療被認(rèn)為是最重要的傳統(tǒng)治療方法。然而，化療存在一定的局限性，如目標(biāo)選擇性差、腫瘤組織濃度低、耐藥性、全身毒性。因此，研制出能夠特異性阻止結(jié)腸癌細胞增殖并不損傷正常細胞的靶向藥物才能從根本上控制腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移[22]。

選擇性前信使RNA剪接誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄后基因表達調(diào)控是腫瘤在應(yīng)激狀態(tài)下維持惡性表型增殖速率的途徑之一。當(dāng)出現(xiàn)營養(yǎng)不良或饑餓時，乙酰輔酶A水平急劇下降[23]。PHF5A是U2小核核糖核蛋白的一個組成部分，可以在賴氨酸相應(yīng)位點乙?；皂憫?yīng)多種細胞應(yīng)激。PHF5A乙?；稍鰪奤2單核苷酸多態(tài)性之間的相互作用，并影響前體信使RNA的整體剪接模式和廣泛的基因表達。PHF5A高乙酰化誘導(dǎo)的選擇性剪接穩(wěn)定KDM3A信使RNA并促進其蛋白表達。從病理上分析，結(jié)腸癌的預(yù)后可能與PHF5A高乙?；唾嚢彼崛ゼ谆?A上調(diào)有關(guān)，PHF5A的乙?；梢蕴岣呓Y(jié)腸癌細胞的抗應(yīng)激能力，從而導(dǎo)致結(jié)腸癌的發(fā)生。

雖然近年來結(jié)直腸癌的治療取得了一定進展，患者的生存率有所提高，但結(jié)直腸癌一旦發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移或通過血管遠處播散，通過手術(shù)完整切除腫瘤的概率則大大降低，同時，放化療的效果也十分有限，所以晚期患者很少能被治愈，只能接受維持治療。不同于細胞毒類化療藥物的應(yīng)用，分子靶向治療更適用于某些通路過度活躍的細胞，如表皮生長因子受體等[24]。

2.3PHF5A與胰腺癌 胰腺癌的遺傳異質(zhì)性較為突出，不同患者的疾病進展、臨床表現(xiàn)、對藥物的反應(yīng)、對放化療的敏感性及預(yù)后等方面存在較大差異，因此，深入探究胰腺癌的分子生物學(xué)特性及開發(fā)更為敏感且療效顯著的治療方式尤為重要，分子靶向治療是胰腺癌從傳統(tǒng)治療模式轉(zhuǎn)變?yōu)榛蚍肿訉用嬷委熌Ｊ降囊粋€主要方向[25-26]。

胰腺癌細胞是一種具有干細胞特征的癌細胞。Nimmakayala等[27]研究發(fā)現(xiàn)，聚合酶相關(guān)因子1(polymerase-associated factor 1，PAF1)以一種復(fù)雜的獨立方式在識別胚胎干細胞中起重要作用,PAF1維持小鼠胚胎干細胞的多能性和自我更新，PHF5A被證明可以調(diào)節(jié)胚胎干細胞的自我更新，內(nèi)源性PAF1通過與PHF5A相互作用調(diào)節(jié)多能基因座RNA聚合酶Ⅱ的延伸，激活胚胎干細胞中600多個多能基因。長期接觸香煙煙霧的人類和小鼠胰腺腫瘤中PAF1水平升高，香煙煙霧通過膽堿能受體神經(jīng)煙堿α7基因信號和FOS樣抗原1激活PAF1表達，增加PHF5A的表達及其與PAF1的相互作用，進一步導(dǎo)致胰腺癌的發(fā)生。

Karmakar等[28]研究發(fā)現(xiàn)在胰腺腫瘤干細胞中，PAF1與DDX3和PHF5A相互作用可以調(diào)控干細胞基因的表達，敲除PAF1基因可減少胰腺腫瘤干細胞的數(shù)量，從而降低小鼠原位胰腺腫瘤的發(fā)生發(fā)展能力。靶向PAF1-PHF5A-DDX3復(fù)合物的策略可能成為減緩或抑制胰腺癌發(fā)展的新趨勢。

2.4PHF5A與肺癌 近年肺癌已成為我國最常見的惡性腫瘤之一，具有較高的致死率。由于肺癌早期無明顯特異性臨床癥狀，易被患者忽視，許多患者在首診時已處于肺癌晚期，腫瘤發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移、手術(shù)切除困難且術(shù)后易復(fù)發(fā)。以鉑類藥物為基礎(chǔ)的一線化療方案的有效率約為20%，總生存期為8～10個月[29]。分子靶向治療藥物在肺癌治療中療效顯著，且相對于放化療，不良反應(yīng)更少[30]。

PHF5A對剪接因子的調(diào)控在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起關(guān)鍵作用。Mao等[31]研究發(fā)現(xiàn)，與正常組織相比，PHF5A在非小細胞肺癌中顯著上調(diào)，且PHF5A上調(diào)與肺腺癌患者的總生存期呈負相關(guān)。PHF5A基因敲除可抑制非小細胞肺癌細胞的增殖、侵襲和遷移。RNA測序分析發(fā)現(xiàn)，PHF5A可以選擇性剪接參與細胞調(diào)節(jié)的必需基因，使之異常表達，包括細胞周期相關(guān)基因和凋亡相關(guān)基因。此外，pladienolide作為一種PHF5A的小分子抑制劑，以劑量依賴的方式抑制肺腺癌細胞增殖，驗證了PHF5A在肺腺癌患者中通過選擇性剪接發(fā)揮致癌作用，提示PHF5A可能是一個潛在的藥物靶點，具有較好的治療效果[31]。PHF5A水平升高通常也預(yù)示非小細胞肺癌患者的預(yù)后不良。

Yang等[32]實驗發(fā)現(xiàn)，PHF5A在肺腺癌組織中高表達，敲除PHF5A基因不僅會導(dǎo)致肺腺癌細胞增殖減少、凋亡增加、細胞周期阻滯，還會抑制肺腺癌細胞的遷移和侵襲。PHF5A沉默也可抑制小鼠肺腺癌的生長。微陣列和生物信息學(xué)分析顯示，PHF5A缺失可導(dǎo)致多種腫瘤信號通路失調(diào)。PHF5A通過調(diào)節(jié)多種信號通路參與肺腺癌進展，未來可能成為肺癌治療和預(yù)后評估的一個分子靶點。

染色質(zhì)解旋酶DNA結(jié)合蛋白4已被證明有助于DNA修復(fù)和參與細胞周期的調(diào)控，但其在腫瘤起始和進展中的作用仍不明確。Xu等[33]實驗證明，染色質(zhì)解旋酶DNA結(jié)合蛋白4促進非小細胞肺癌細胞增殖和遷移的機制可能是通過與PHF5A相互作用，激活Ras同源基因家族蛋白A/Rho相關(guān)卷曲螺旋蛋白激酶信號通路。

2.5PHF5A與肝癌 肝癌是臨床常見的惡性腫瘤，嚴(yán)重威脅患者的生命健康。隨著對肝癌發(fā)生發(fā)展機制研究的深入，研發(fā)出了多種分子靶向藥物：一類為抗血管生成藥物，代表藥物包括索拉非尼和樂伐替尼，兩者均能有效延長晚期肝癌患者的生存期；另一類為免疫檢查點抑制劑，主要包括程序性細胞死亡蛋白1及其配體抑制劑和細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原4抑制劑，兩者均可抑制免疫檢查點來阻止腫瘤細胞的免疫逃逸，延長晚期肝癌患者的生存期，正逐步被應(yīng)用于肝癌的臨床治療[34]。

肝癌的發(fā)病機制涉及不同的遺傳基因突變以及多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的改變。肝癌患者體內(nèi)PHF5A表達上調(diào)，PHF5A的缺失可抑制肝癌細胞的遷移和侵襲。Yang等[35]通過實驗表明，PHF5A參與核因子κB信號通路，PHF5A下調(diào)可降低核因子κB通路的活性，從而抑制腫瘤的發(fā)展。證實PHF5A在核因子κB信號通路中發(fā)揮重要作用，表明PHF5A可作為肝癌治療的新靶點。

2.6PHF5A與腦腫瘤 大腦是人體內(nèi)各項生物學(xué)功能的神經(jīng)中樞。為了確定人類腦腫瘤維持和起始的關(guān)鍵調(diào)控因子，Hubert等[13]對患者來源的多形性膠質(zhì)母細胞瘤干細胞進行了多個全基因組RNA干擾篩選，與未轉(zhuǎn)化的神經(jīng)干細胞和成纖維細胞相比，PHF5A是多形性膠質(zhì)母細胞瘤干細胞擴增所需的差異蛋白，且可促進多形性膠質(zhì)母細胞瘤干細胞在體內(nèi)的惡性增殖。PHF5A參與調(diào)節(jié)腦腫瘤起始細胞中外顯子的識別，并為多形性膠質(zhì)母細胞瘤的治療提供了新方向。

3 小 結(jié)

PHF5A作為ZNF家族的成員之一，主要參與對基因表達的調(diào)節(jié)和修飾、多種信號通路過程中的選擇性剪接、維持細胞的多能性等。PHF5A參與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展進程，包括調(diào)控腫瘤細胞周期、參與腫瘤細胞間信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、與某些特定分子選擇性結(jié)合或選擇性剪接特定分子等，同樣也維持正常細胞的基本生物學(xué)功能。隨著醫(yī)療水平的提高以及科技的進步，惡性腫瘤的診斷、治療以及預(yù)后評估均取得了突破性進展，但多樣的致病因素以及復(fù)雜的病程導(dǎo)致惡性腫瘤的特異性治療仍是目前醫(yī)學(xué)界所面臨的難題。