Egr1在肝癌中的研究進(jìn)展

孫興璐 綜述 陳徹 審校

根據(jù)國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(International Agency for Research on Cancer，IARC)發(fā)布的2020年癌癥相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，全球肝癌發(fā)病率與死亡率分別居于第六位和第三位[1]，嚴(yán)重威脅著人類健康，目前尚無有效的治療方法。早期生長反應(yīng)因子1(Early growth response 1，Egr1)是一種立即早期的鋅指轉(zhuǎn)錄因子，可特異性識別和結(jié)合靶基因并調(diào)控其轉(zhuǎn)錄[2]。本文主要闡述Egr1在肝癌發(fā)生發(fā)展及治療中的作用，并探討Egr1可能參與的信號途徑，為肝癌治療提供新的視角，同時為探索新的高療效抗肝癌藥物提供新的作用靶點。

1 Egr1的結(jié)構(gòu)概述

Egr1是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子，是Egr家族的成員，其他家族成員包括Egr2、Egr3和Egr4[2]。Egr1也被稱為NGFI-A、Zif268、Krox-24和TIS85，其基因位于人類染色體區(qū)域5q23-31，該蛋白包含一個激活調(diào)節(jié)區(qū)、一個抑制調(diào)節(jié)區(qū)和三個Cys2-His2亞類鋅指結(jié)構(gòu)，可特異性識別和結(jié)合靶基因并調(diào)控其轉(zhuǎn)錄[3]，位于C-端的三個鋅指成分保守區(qū)與富含特定GC共識序列的靶基因相互作用[4]，轉(zhuǎn)錄激活域位于N-末端，擁有增強(qiáng)Egr1轉(zhuǎn)錄控制的其他蛋白質(zhì)的結(jié)合位點[5]，連接激活區(qū)和DNA結(jié)合區(qū)的抑制區(qū)為轉(zhuǎn)錄協(xié)同抑制因子NGFI-A結(jié)合蛋白1和2提供結(jié)合位點，抑制Egr1、Egr2、Egr3的轉(zhuǎn)錄活性，并可能協(xié)同調(diào)控Egr1的靶基因[6-8]。據(jù)報道，Egr1在人類癌癥中異常表達(dá)，多項研究表明Egr1具有兩種相反的作用，即腫瘤抑制基因和癌基因[9-11]，同樣，Egr1在肝癌中的作用也是一個有爭議的話題[12]，一些差異可能說明Egr1在癌癥中的爭議性結(jié)果，如不同的病理類型、不同的信號途徑中Egr1發(fā)揮的作用不同[3]。深入研究Egr1在肝癌中作用機(jī)制有望為肝癌提供新的治療策略。

2 Egr1在肝癌發(fā)生發(fā)展中的作用

2.1 Egr1在肝癌細(xì)胞凋亡中的作用

細(xì)胞凋亡是在生理條件下發(fā)生的細(xì)胞程序性死亡過程[3]。肝癌細(xì)胞凋亡機(jī)制受損，其潛在的機(jī)制需要進(jìn)一步研究[13]。最近的研究表明，Egr1是轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGFβ1)和p53等腫瘤抑制因子的直接調(diào)控因子，可抑制腫瘤細(xì)胞增殖或?qū)е履[瘤細(xì)胞死亡[14]。非甾體抗炎藥(NSAID)激活基因-1(NAG1)是非甾體抗炎藥等新型化療藥物的重要靶點，近年來得到了廣泛的研究，NAG1是轉(zhuǎn)化生長因子β超家族的遠(yuǎn)系成員，具有重要的抗腫瘤活性[15]。研究發(fā)現(xiàn)，在NAG1的啟動子中有兩個Egr1結(jié)合位點[16]。Egr1的表達(dá)明顯促進(jìn)了NAG1介導(dǎo)的結(jié)腸癌細(xì)胞和肝癌細(xì)胞的凋亡，且非甾體抗炎藥在結(jié)腸癌中通過激活PPARγ/Egr1/NAG1信號通路誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[13，17]。但非甾體抗炎藥在肝癌中是否通過激活此信號通路誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡尚無研究報道。

Egr1在不同的信號途徑中作用不同。組蛋白去乙酰化酶(HDAC)具有多種生化活性，在肝癌中高表達(dá)[18]；p53是一種眾所周知的腫瘤抑制基因，在細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)中起著至關(guān)重要的作用[19]，激活p53可以觸發(fā)肝癌細(xì)胞凋亡[20]；研究表明，HDAC11可誘導(dǎo)Egr1去乙?；瑢?dǎo)致TP53啟動子位點上的Egr1減少，抑制TP53轉(zhuǎn)錄，從而抑制肝癌細(xì)胞凋亡[16]。有研究發(fā)現(xiàn)，SNHG16在肝癌中高表達(dá)，其通過上調(diào)Egr1抑制miR-23b-3p的表達(dá)從而抑制Hep3B細(xì)胞凋亡[21]。

2.2 Egr1在肝癌細(xì)胞增殖中的作用

眾所周知，微小RNA(miRNAs)是一種短的非編碼RNA，通過影響miRNAs的穩(wěn)定性和翻譯參與多細(xì)胞生物中基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，miRNAs的失調(diào)在人類腫瘤發(fā)生中發(fā)揮著重要作用[22]。在肝癌患者中，Egr1高表達(dá)與肝功能不良和疾病嚴(yán)重程度相關(guān)，Egr1的低表達(dá)降低了肝癌細(xì)胞的增殖和侵襲能力[23]。miR-675在腫瘤發(fā)展中起著關(guān)鍵作用，并且具有很強(qiáng)的致癌特性；在肝癌組織和細(xì)胞中，Egr1和miR-675高表達(dá)，Egr1通過結(jié)合miR-675啟動子增加其轉(zhuǎn)錄，miR-675通過結(jié)合Sestrin蛋白(SESN3)mRNA誘導(dǎo)其下調(diào)，因此，Egr1通過介導(dǎo)miRNA-675/SESN3/Wnt/β-連環(huán)蛋白(Wnt/β-catenin)軸促進(jìn)肝癌細(xì)胞的惡性行為，在肝癌的進(jìn)展中發(fā)揮積極作用[24]。miR-181a-5p在肝癌中低表達(dá)，是一種抑癌因子，相反，Egr1高表達(dá)增強(qiáng)了肝癌細(xì)胞的增殖，研究表明，miR-181a-5p是Egr1的直接上游調(diào)節(jié)因子，通過抑制Egr1的表達(dá)來對抗肝癌的進(jìn)展[12]。另外，有報道稱，TGF-β在腫瘤中既是癌基因又是抑制因子[25]，隨著疾病進(jìn)展為惡性腫瘤，肝癌選擇性地降低TGF-β的抑制活性并增加其致癌活性[26]。上調(diào)Egr1通過激活TGF-β1/Smad信號通路可誘導(dǎo)細(xì)胞增殖，因此有文獻(xiàn)研究表明，miR-181a-5p可通過靶向Egr1/TGF-β1/Smad途徑抑制肝癌細(xì)胞的增殖，從而抑制肝癌的進(jìn)展[27]。然而，另有研究表明，Egr1在肝癌中發(fā)揮抑癌作用；CD24A是肝癌中主要的CD24亞型，在肝癌組織中顯著上調(diào)，促進(jìn)肝癌細(xì)胞增殖，Egr1是CD24A轉(zhuǎn)錄調(diào)控的關(guān)鍵角色，通過下調(diào)CD24A抑制肝癌細(xì)胞增殖，從而發(fā)揮抗肝癌作用[28]。

2.3 Egr1在肝癌血管生成中的作用

血管生成是一個復(fù)雜的過程，通過促血管生成因子和血管抑素的協(xié)調(diào)作用來維持，當(dāng)平衡被打破時，血管系統(tǒng)被激活，進(jìn)而激活或抑制血管生成過程，血管變性與腫瘤的發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移有關(guān)[29]。肝細(xì)胞生長因子(HGF)與腫瘤血管生成密切相關(guān)[30]，其中，血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)啟動子中有多個Egr1結(jié)合位點的簇，因此其在VEGF表達(dá)中發(fā)揮重要作用[31]，HGF可通過上調(diào)Egr1在肝癌細(xì)胞中誘導(dǎo)促血管生成因子VEGF和白細(xì)胞介素-8(IL-8)的上調(diào)，參與介導(dǎo)肝癌的血管生成[32]。

Egr1在不同的研究背景下扮演不同的角色。鼻咽癌相關(guān)基因6(NGX6)是一種主要位于核膜和細(xì)胞膜上的膜蛋白，作為一種腫瘤抑制因子，其在肝癌中表達(dá)下調(diào)[33]，研究表明，NGX6可抑制血管生成，Egr-1與NGX6啟動子中轉(zhuǎn)錄因子特殊蛋白-1(Sp1)/Egr-1的重疊位點結(jié)合，然后通過增強(qiáng)啟動子轉(zhuǎn)錄提高NGX6 mRNA水平，從而抑制肝癌血管生成[34]。

2.4 Egr1在肝癌表觀遺傳學(xué)中的作用機(jī)制

隨著年齡的增長或環(huán)境的影響，細(xì)胞正常的表現(xiàn)遺傳狀態(tài)可能被打破，從而導(dǎo)致促癌基因的異?；罨蛞职┗虻氖Щ?，促進(jìn)腫瘤形成[35]。長鏈非編碼RNA(long non-coding RNAs，lncRNAs)被認(rèn)為是包括肝細(xì)胞癌在內(nèi)的多種腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中的一組生物標(biāo)志物，Egr1通過與lncRNA FOXD2-AS1啟動子結(jié)合，增強(qiáng)了FOXD2-AS1的轉(zhuǎn)錄活性，其高表達(dá)預(yù)示著肝細(xì)胞癌患者預(yù)后不良，F(xiàn)OXD2-AS1已被證實與EZH2(位于7號染色體的基因)結(jié)合，以表觀遺傳沉默DKK1的表達(dá)，進(jìn)而激活Wnt/β-catenin信號通路，因此，Egr1誘導(dǎo)的lncRNA FOXD2-AS1上調(diào)通過表觀遺傳沉默DKK1激活Wnt/β-catenin信號通路促進(jìn)肝細(xì)胞癌的進(jìn)展[36]。miR-675可在表觀遺傳上改變Egr1的表達(dá)，通過miR-675異染色蛋白1α(HP1α)-Egr1-lncRNAH19(H19)-丙酮酸激酶M2(PKM2)級聯(lián)信號通路促進(jìn)肝癌的發(fā)生發(fā)展且miR-675、HP1α、H19、Egr1、PKM2在肝癌患者中的表達(dá)水平均上調(diào)；在機(jī)制上，miR-675抑制人類肝癌細(xì)胞中異染色質(zhì)1亞型(HP1α、HP1β、HP1γ)的表達(dá)，導(dǎo)致組蛋白H3賴氨酸9總?cè)谆?H3K9me3)、組蛋白H3賴氨酸27三甲基化(H3K27me3)和組蛋白H3賴氨酸27乙?；?H3K27Ac)的顯著降低，接下來，H3K9me3和H3K27me3的顯著減少以及Egr1啟動子區(qū)域H3K27Ac占有率的增加觸發(fā)Egr1轉(zhuǎn)錄、翻譯、磺?；图せ睿瑥亩险{(diào)H19，最終，H19可能誘導(dǎo)和激活腫瘤共靶點特異性PKM2，在肝癌發(fā)生過程中對其二聚體的沃堡格效應(yīng)和其三聚體的基因表達(dá)至關(guān)重要，從而影響肝癌發(fā)生發(fā)展[37]。

2.5 Egr1在肝癌治療中的應(yīng)用

Egr1在肝癌治療中同樣發(fā)揮著重要作用。B細(xì)胞慢性淋巴細(xì)胞白血病/淋巴瘤6成員B(BCL6B)是一種潛在的人胃癌抑癌因子，在人肝細(xì)胞癌細(xì)胞系中甲基化率為100%，其甲基化與HBV陽性相關(guān)，在人肝細(xì)胞癌中，BCL6B通過Egr1激活p53信號通路，使肝細(xì)胞癌細(xì)胞對5-氟尿嘧啶(5-FU)敏感，從而抑制肝癌進(jìn)展[38]。近年來，基因治療中的自殺基因在癌癥治療領(lǐng)域顯示出良好的應(yīng)用前景，自殺基因治療最常用的是單純皰疹病毒型胸苷激酶(HSV-TK)基因，其通過表達(dá)胸苷激酶將無毒的前藥更昔洛韋(GCV)轉(zhuǎn)化為有毒性的GCV-TP殺傷腫瘤細(xì)胞，大量研究證明HSV-TK/GCV系統(tǒng)具有抗癌作用，且與放療聯(lián)合使用可取得較好的療效[39-40]；Egr1的啟動子在電離輻射后可誘導(dǎo)其下游基因的表達(dá)，從而實現(xiàn)對靶基因表達(dá)的時空調(diào)控[41]；單克隆抗體AFP(AntiAFPMcAb)對肝癌細(xì)胞具有較高的特異性和親和力，可用于攜帶各種“彈頭”，如化療劑、放射性核素或毒素，選擇性攻擊AFP陽性癌細(xì)胞[42-43]。放射性核素免疫白蛋白納米球(131I-antiAFPMcAb-GCV-BSA-NPs)，GCV被包覆在牛血清白蛋白(BSA)納米顆粒中，將放射性131I標(biāo)記的單克隆抗體AFP移植到GCV-BSA納米粒上，以增強(qiáng)131I和GCV對AFP過表達(dá)腫瘤的靶向性[44]，利用PEI-熱敏錳鋅鐵氧體(Mn0.5Zn0.5Fe2O4，MZF-NPs)納米顆粒(PEI-MZF-NPs)開發(fā)了一種肝癌的聯(lián)合治療方案：pHRE-Egr1-HSV-TK/131I-單克隆抗體AFP-GCV/MFH，PEI-熱敏錳鋅鐵氧體納米顆粒用于熱療治療，在殺傷肝癌細(xì)胞的同時，131I可以激活Egr1啟動子誘導(dǎo)HSV-TK基因表達(dá)，在低氧實體癌中缺氧響應(yīng)原件(HRE)尤其能促進(jìn)HSV-TK基因表達(dá)，因此可以啟動基因治療，單克隆抗體AFP賦予治療的靶向性，可以實現(xiàn)多靶點殺傷基因、放射性核素和高熱抗肝癌[45]。

Egr1在不同的途徑中作用不同。綜合治療是一種很有前途的癌癥治療策略。MET癌基因編碼HGF的酪氨酸激酶受體，在癌細(xì)胞耐藥中發(fā)揮重要作用[46]，HGF與MET的結(jié)合導(dǎo)致受體酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域的磷酸化，然后激活多種細(xì)胞內(nèi)通路[47]；最近的一項研究表明，在肝癌細(xì)胞中，HGF通過激活MET激活蛋白激酶B(Akt)/ERK1/2-Egr1途徑誘導(dǎo)對索拉非尼的耐藥，降低了索拉非尼對肝癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲等的抑制能力，Egr1的表達(dá)被下調(diào)，顯著抑制了SLUG的表達(dá)和對索拉非尼的耐藥性[48]，值得注意的是，索拉非尼的抗增殖和抗轉(zhuǎn)移作用可以通過MET抑制劑或下調(diào)Egr1來恢復(fù)，這些結(jié)果為索拉非尼和MET抑制劑聯(lián)合治療肝細(xì)胞癌提供了理論依據(jù)[49]。

3 小結(jié)與展望

Egr1是許多途徑中的關(guān)鍵分子。在某些情況下，Egr1是一種抑癌因子，促進(jìn)肝癌細(xì)胞凋亡，增強(qiáng)放療和化療。而在另一些情況下，Egr1表達(dá)增加可維持肝癌細(xì)胞增殖、轉(zhuǎn)移和腫瘤血管生成。Egr1的異常表達(dá)在人類多種腫瘤中都很常見，但其作用有待進(jìn)一步研究，本綜述從不同視角闡述了Egr1作為促癌因子和抑癌因子的情況，與肝癌的發(fā)生發(fā)展及治療密切相關(guān)。毫無疑問，進(jìn)一步研究Egr1信號串?dāng)_的潛在分子機(jī)制和特定調(diào)節(jié)因子對于有效的抗肝癌策略是必要的，探究Egr1在肝癌中的作用將有助于開發(fā)肝癌的新療法。