SETDB1 與腫瘤關(guān)系的研究

楊 靜，艾力·伊敏，閆 駿

（1.天津市寧河區(qū)醫(yī)院病理科，天津 301500；2.民豐縣人民醫(yī)院病理科，新疆 民豐 848599；3.天津市第一中心醫(yī)院病理科，天津 300192）

SETDB1 作為組蛋白-賴氨酸N-甲基轉(zhuǎn)移酶SET 家族的一份子，是H3K9 甲基化轉(zhuǎn)移酶[1，2]。特異性異染色質(zhì)蛋白與染色質(zhì)組裝因子以及SETDB1 關(guān)聯(lián)而成的復(fù)合物可促使H3 點位上的K9 單甲基化，誘導(dǎo)形成組蛋白3 賴氨酸9 的三甲基化，進而推進腫瘤的發(fā)生和演進過程[3]。在乳腺癌和大腸癌等腫瘤組織中，該基因均呈異常表達，其上調(diào)強化癌細(xì)胞的增殖、遷移及侵襲浸潤的能力，并對患者預(yù)后造成不良影響[4-6]。本文對多系統(tǒng)惡性腫瘤中SETDB1 蛋白的相關(guān)研究作一綜述，以期為該蛋白在其他腫瘤中的深入研究提供指導(dǎo)及思路。

1 SETDB1 的分子結(jié)構(gòu)及功能

1.1 結(jié)構(gòu)特征 SETDB1 又稱為ESET 或KMT1E，該基因作為組蛋白賴氨酸特異性的甲基轉(zhuǎn)移酶，屬于Suvar3-9 基因家族中的成員。在人染色體lq21(20)區(qū)域發(fā)現(xiàn)SETDB1 基因片段，該基因長度為50 kbp，其助力H3K9 位點三甲基化沉默腫瘤的抑制基因?qū)е掳l(fā)生癌變。SETDB1 在各種人類癌癥條件下異常表達，增強腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，對腫瘤的發(fā)生、發(fā)展起到了促進作用，并且與患者預(yù)后不良緊密相關(guān)[7]。

1.2 功能特征 人的SETDB1 蛋白有6 個結(jié)構(gòu)域[8]，操控著H3K9 的基因沉默乃至轉(zhuǎn)錄抑制程序[9，10]。DNA 沉默與轉(zhuǎn)錄抑制程序被N-末端區(qū)域這一結(jié)構(gòu)域控制，而CpG-甲基化過程受甲基化-CpG 島結(jié)合結(jié)構(gòu)域支配，C-末端區(qū)協(xié)助H3K9 特異性賴氨酸甲基化[11，12]。SETDB1 基因修飾H3K9 的甲基化過程由ATP 酶輔助完成，調(diào)控二甲基化轉(zhuǎn)換為三甲基化[13，14]，在DNA 甲基化與轉(zhuǎn)錄控制程序X 染色體的沉默機制和異染色質(zhì)形成過程等方面均發(fā)揮重要意義。

SETDB1 基因不僅參與常染色質(zhì)基因的沉默及轉(zhuǎn)錄，還調(diào)節(jié)靶基因和嵌合轉(zhuǎn)錄體沉默前病毒體，調(diào)控胚胎干細(xì)胞的發(fā)育機制，維持胚胎干細(xì)胞的發(fā)育狀態(tài)[15-17]。SETDBl 蛋白對骨和軟骨細(xì)胞的生殖分化以及胎兒的生長發(fā)育有重要意義[18]。Beyer S 等[19]研究顯示，SETDB1 基因通過Wnt/β-catenin 信號通路，動態(tài)調(diào)節(jié)骨骼肌干細(xì)胞的分裂和增殖，促進形成肌肉組織，下調(diào)其表達并降低了肌原性分化，該結(jié)論表明SETDB1 基因的表達和分化是肌原性分化所必需的因子。因此，SETDB1 基因在機體的正常發(fā)育以及細(xì)胞分化成熟等過程中具有重要作用。

2 SETDB1 與腫瘤的關(guān)系

在惡性腫瘤中，SETDB1 主要從以下3 方面發(fā)揮致病作用：①促腫瘤細(xì)胞增殖和遷移并抗癌細(xì)胞凋亡，阻礙抑癌基因Bax 和TP53 的表達[20，21]、激活WNT 信號通路[20]和降低HoxA 基因的表達[7]等；②免疫逃逸機制：SETDB1 能夠使急性白血病細(xì)胞逃避先天免疫防御機制，該過程通過沉默其逆轉(zhuǎn)座子來實現(xiàn)[22]；③促進上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化：在生理情況下，SETDB1 可以抑制EMT[23]，然而SETDB1 蛋白在乳腺癌中不僅促進上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，并且在組蛋白3 賴氨酸9 位點上異常的組蛋白甲基化促進了腫瘤抑制基因的沉默，從而促進了癌變發(fā)展過程[7]。

2.1 SETDB1 與肝癌的關(guān)系 原發(fā)性肝癌中肝細(xì)胞癌約占90%[24]，在腫瘤相關(guān)的死亡原因中排第3 位[25]。雖然近年來原發(fā)性肝癌的診治取得了一定成效，但術(shù)后復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移仍是導(dǎo)致肝癌患者預(yù)后不良的關(guān)鍵因素。據(jù)報道[26]，肝癌患者5 年生存率僅有5%。因此，探究肝細(xì)胞癌演進的分子機制，尋找新的生物靶標(biāo)已成為當(dāng)下臨床研究重點。李征等[27]研究顯示，SETDB1 在肝細(xì)胞癌中表達明顯高于對照組織，且在腫瘤直徑＞5 cm、伴微血管浸潤和pTNM 分期Ⅲ+Ⅳ者中該基因的上調(diào)表達顯著異于腫瘤直徑＜5 cm、無微血管浸潤和pTNM 分期Ⅰ+Ⅱ者。Wong CM 等[28]用轉(zhuǎn)錄子測序方法在乙肝病毒感染相關(guān)的肝細(xì)胞癌中檢測多個分子標(biāo)記物，結(jié)果顯示SETDB1 基因上調(diào)最為顯著；肝細(xì)胞癌中在常染色體1q21 位點該基因擴增，SP1 作為轉(zhuǎn)錄因子從轉(zhuǎn)錄水平上促進了其活性，而轉(zhuǎn)錄后水平中SETDB1 與miR-2 呈負(fù)相關(guān)；此外，體內(nèi)外實驗研究證實，敲除該基因在肝癌細(xì)胞株中的表達可有效抑制腫瘤細(xì)胞增殖、遷移和浸潤侵襲的潛能，臨床病理分析提示該基因異常高表達者，腫瘤進展速度快、侵襲性強合并患者預(yù)后差。Shao YJ 等[29]研究表明，miR-621 在肝細(xì)胞癌組織與細(xì)胞中均呈低表達趨勢，而其與SETDB1 表達呈負(fù)相關(guān)。陳靜等[30]通過shRNA 慢病毒轉(zhuǎn)染構(gòu)建SETDB1穩(wěn)定敲除MHCC97H 細(xì)胞系，表明下調(diào)SETDB1 可抑制肝癌MHCC97H 細(xì)胞的增殖能力，促進細(xì)胞凋亡，而敲除該基因的表達可減弱動物模型皮下肝細(xì)胞癌移植瘤的生長走勢?？傊?，下調(diào)SETDB1 能發(fā)揮抗腫瘤生長作用，推測SETDB1 可能是肝細(xì)胞癌浸潤、轉(zhuǎn)移以及預(yù)測不良預(yù)后和指導(dǎo)治療的重要標(biāo)記物。

2.2 SETDB1 與乳腺癌的關(guān)系 Xiao JF 等[31]研究表明，SETDB1 基因呈現(xiàn)過度擴增且高表達，敲除該基因后乳腺癌細(xì)胞的貼壁依賴性病灶形成受阻，其通過促進內(nèi)部核糖體進入相應(yīng)位點介導(dǎo)MYC/CCND1 mRNA 的翻譯過程，強化c-MYC 和cyclinD1 的表達，致使c-MYC 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)增強，加速細(xì)胞周期進程。由SETDB1 參與激活的c-MYC-BMI1 軸對乳腺腫瘤發(fā)生至關(guān)重要，其在啟動子區(qū)直接與c-MYC結(jié)合增強其轉(zhuǎn)錄，表明SETDB1 和c-MYC 之間存在正調(diào)控作用。乳腺癌中SETDB1 基因的高表達趨勢推進癌細(xì)胞遷移、增殖及侵襲過程[32]。王小利等[33]研究利用穩(wěn)定轉(zhuǎn)染技術(shù)沉默乳腺靶細(xì)胞株上SETDB1基因的表達，篩選出沉默的乳腺克隆細(xì)胞株，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在乳腺癌組織及T47D 乳腺癌細(xì)胞珠中SETDB1基因呈異常增高趨勢；在MCF7 細(xì)胞株中敲除該基因與T47D 的克隆細(xì)胞株，發(fā)現(xiàn)sh2 以及sh4 對數(shù)生長期細(xì)胞的增殖數(shù)顯著減少，而平板克隆及軟瓊脂克隆形成試驗顯示阻滯G0/G1期和（或）G2/M 期細(xì)胞數(shù)目大量減少，以致腫瘤細(xì)胞遷移、侵襲能力明顯變?nèi)?。該基因表達僅與雌激素受體（ER）關(guān)系密切，與其他臨床因素?zé)o相關(guān)性，推測其可能作為致癌因子助力了乳腺癌發(fā)生發(fā)展演進過程，該基因有望成為乳腺癌診治及評估預(yù)后的關(guān)鍵指標(biāo)。

2.3 SETDB1 與胃癌的關(guān)系 李金梅等[34]研究了161例胃癌以及對照組織中SETDB1 基因的表達，結(jié)果顯示其陽性表達分別定位于細(xì)胞質(zhì)以及細(xì)胞質(zhì)伴細(xì)胞核兩種情況，而細(xì)胞核表達與腫瘤組織浸潤深度、pTNM 分期以及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況關(guān)系密切，其胞核陽性組患者預(yù)后更差；預(yù)后分析結(jié)果得出，SETDB1基因細(xì)胞核陽性、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況以及pTNM 分期是影響胃癌患者術(shù)后總生存率的因素；但只有pTNM分期是獨立因素。因此，胃癌組織中該基因胞核的異常表達可能與胃癌的發(fā)生發(fā)展以及惡性生物學(xué)行為息息相關(guān)。

2.4 SETDB1 與卵巢癌的關(guān)系 卵巢癌患者中SETDB1的表達水平較高時，可能會對腫瘤細(xì)胞遷移、增殖及侵襲過程發(fā)揮促進作用[35]。董紅玲[36]研究發(fā)現(xiàn)，該基因的mRNA 以及蛋白表達水平均呈增高趨勢，并與淋巴結(jié)發(fā)生轉(zhuǎn)移及國際婦產(chǎn)科聯(lián)盟（FIGO）高分期者呈正相關(guān)關(guān)系；卵巢癌患者3 年生存率為39%，該基因陽性者的無瘤生存率以及3 年總生存率均明顯低于陰性者；且預(yù)后分析發(fā)現(xiàn)，SETDB1 陽性表達、腫瘤TNM 分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移狀態(tài)是影響卵巢癌患者預(yù)后的獨立危險因素。結(jié)合已有研究推測，SETDB1 可能作為促癌蛋白，對腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移過程起到了推動作用，該蛋白為后期腫瘤作用機制的研究提供了新的指導(dǎo)方向。

2.5 SETDB1 與結(jié)直腸癌的關(guān)系 陳芊杏等[37]采用二代測序技術(shù)和免疫組化染色方法檢測KRAS 基因突變狀態(tài)與SETDB1 在結(jié)直腸癌患者組織學(xué)標(biāo)本中表達，結(jié)果顯示該蛋白的異常表達出現(xiàn)KRAS 基因突變型的結(jié)直腸癌組織中，由此推測KRAS 基因突變狀態(tài)影響該蛋白表達，但其詳細(xì)機制仍有待進一步探究[38,39]。另有研究發(fā)現(xiàn)[40-43]，腫瘤組織分化程度、腫瘤直徑和術(shù)前血清CEA 狀態(tài)與患者的SETDB1 表達均相關(guān)，且miR-381 在結(jié)腸癌中表達較低，并與SETBD1 呈負(fù)相關(guān)，即上調(diào)SW480 結(jié)腸癌細(xì)胞株中miR-381 的表達，可下調(diào)SETDB1 表達，進而減弱癌細(xì)胞的遷移力。因此，推測阻礙結(jié)腸癌轉(zhuǎn)移途徑可能是通過miR-381 抑制了SETDB1/MMP-2 的表達來實現(xiàn)的。

2.6 SETDB1 與前列腺癌的關(guān)系 Sun Y 等[44]采用qRT-PCR 和免疫組化染色法從mRNA 以及蛋白層面檢測發(fā)現(xiàn)，在前列腺癌組織中SETDB1 基因的表達均高于癌旁對照及前列腺良性增生組織；通過對細(xì)胞增殖和遷移侵襲等活力分析顯示，下調(diào)其表達，可使G0/G1細(xì)胞周期受到阻滯，達到抑制前列腺癌細(xì)胞的生長目的，沉默該基因表達后可有效削弱癌細(xì)胞遷移和侵襲能力。通過以上實驗結(jié)果推測前列腺癌的發(fā)生發(fā)展、浸潤轉(zhuǎn)移與SETDB1 有不可忽視的相關(guān)聯(lián)系，該蛋白對后期研究前列腺癌發(fā)生發(fā)展的分子機制提供了新思路。

2.7 SETDB1 與肺癌的關(guān)系 Rodriguez-Paredes M等[45]研究發(fā)現(xiàn)，在非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系和原發(fā)肺癌中均發(fā)現(xiàn)了SETDB1 蛋白的基因擴增情況，沉默SETDB1 不僅能夠減弱腫瘤細(xì)胞增殖活力，還能促進腫瘤細(xì)胞凋亡，并且還可抑制裸鼠模型中腫瘤的生長狀態(tài)；而過表達SETDB1 可增強腫瘤的侵襲性，光神霉素通過有效抑制SETDB1 在癌細(xì)胞中的表達，從而抑制癌細(xì)胞生長來達到治療效果。DZNep作為表觀抗癌藥物，其通過調(diào)控SETDB1 啟動子活性，誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞株凋亡來發(fā)揮藥效[46]。以上研究提示，無論是直接靶向SETDB1，還是通過已知可調(diào)節(jié)SETDB1 表達途徑間接靶向該蛋白，可有效增強抗癌藥物對腫瘤細(xì)胞的殺傷能力，可提高肺癌的化療效率，推測該蛋白可作為治療肺癌的有效靶點進行深入研究。

3 總結(jié)

在多種惡性腫瘤中，SETDB1 可能作為癌基因推動了腫瘤發(fā)生、發(fā)展，并對癌細(xì)胞增殖、遷移以及侵襲轉(zhuǎn)移過程有促進作用，影響患者預(yù)后。因此，SETDB1 作為有潛在應(yīng)用價值的分子標(biāo)記物，為后期在其他惡性腫瘤的診斷、浸潤轉(zhuǎn)移、評估疾病預(yù)后和靶向治療研究都開拓了新的方向，但其具體分子機制仍有待深層面研究。