SMYD2在惡性腫瘤中的研究進展

楊楠 王棹 張玉 綜述 張云艷 審校

蛋白質(zhì)甲基化作為一種對蛋白質(zhì)的調(diào)節(jié)方式，在許多細胞活動中起關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用，例如染色質(zhì)重塑和基因表達。賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶2(Lysine methyltransferase 2，SMYD2)是一類特殊的賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(SMYD)，包含SET結(jié)構(gòu)域和MYND結(jié)構(gòu)域，其中，SET結(jié)構(gòu)域又被MYND結(jié)構(gòu)域分隔為兩個部分[1]。SMYD2是SMYD家族的一員，它可以使組蛋白甲基化，也可以使非組蛋白甲基化，例如p53、視網(wǎng)膜母細胞瘤腫瘤抑制因子(Retinoblastoma，Rb)和熱休克蛋白90(Heat-shock protein 90，HSP90)[2]。通過對組蛋白和其他蛋白的甲基化作用，SMYD2在機體的生理病理過程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用[3]。近年來，許多研究發(fā)現(xiàn)SMYD2的高表達與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，本文就近年來SMYD2在腫瘤中的研究進展做一簡要綜述。

1 SMYD2的分子結(jié)構(gòu)

Brown等[4]最早確定了SMYD2的基因位點為1q32.3，同時發(fā)現(xiàn)SMYD2在心臟、大腦、肝臟、腎臟、胸腺和卵巢組織中高表達。SMYD2分子由五個結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，包括S序列(S-sequence)、MYND域、SET-I域(Insertion SET domain)、SET后結(jié)構(gòu)域(Post-SET domain)和TPR域(Tetratrico-peptide repeat domain)[5]。SET域負責(zé)靶蛋白上賴氨酸殘基的甲基化，S序列對SMYD2發(fā)揮最佳的酶活性起關(guān)鍵作用[2]，MYND域是一個介導(dǎo)蛋白質(zhì)間相互作用的鋅指結(jié)構(gòu)[5]，CTD域(TPR域)使得SMYD2在決定p53底物的特異性方面起重要作用[3]。另外，SMYD2具有雙葉結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的開閉運動可以調(diào)節(jié)底物的特異性[6]。

2 SMYD2的甲基化作用

2.1 SMYD2甲基化組蛋白

組蛋白3(Histone3，H3)包含大多數(shù)已知的組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶的靶向賴氨酸，因此它可作為調(diào)控表觀遺傳的通道[4]。研究表明[7-8]，組蛋白H3K9、H3K27上的賴氨酸甲基化對應(yīng)于基因沉默，而H3K4、H3K36和H3K79的甲基化與基因轉(zhuǎn)錄活躍相關(guān)。Brown等[4]首先確定了SMYD2對H3K36具有甲基化作用，其后Abu-Farha等[9]發(fā)現(xiàn)SMYD2對H3K4也具有甲基化作用，這些甲基化作用可能使基因轉(zhuǎn)錄變得活躍，從而影響細胞的一系列活動。

2.2 SMYD2甲基化非組蛋白

相關(guān)研究表明[10]，SMYD2對p53的甲基化可抑制p53的活性，當(dāng)p53的活性被抑制后，p53作為抑癌基因的作用就會被削弱，從而導(dǎo)致腫瘤的演變和發(fā)展[2]。另外，Saddic等[11]研究證明SMYD2可以使Rb甲基化，這種甲基化作用受細胞生長、細胞分化以及DNA損傷的調(diào)節(jié)。HSP90是一種可以穩(wěn)定和活化200余種蛋白質(zhì)的分子伴侶，Obermann等[12]發(fā)現(xiàn)SMYD2能夠甲基化HSP90，通過調(diào)節(jié)伴侶復(fù)合物的形成促進腫瘤細胞增殖，這可能在腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

3 SMYD2與腫瘤

3.1 SMYD2與卵巢癌

據(jù)全球數(shù)據(jù)統(tǒng)計，卵巢癌的發(fā)病率和死亡率位列女性癌癥的第八位[13]。卵巢癌的病理類型繁多，透明細胞癌(Clear cell ovarian carcinomas，CCC)是卵巢上皮性腫瘤的一種，Enggvist等[14]通過研究認為SMYD2可作為CCC的相關(guān)生物標(biāo)志物，因其主要在卵巢腫瘤細胞的細胞質(zhì)和細胞核中高表達。進一步研究得出SMYD2高表達與CCC的總生存期(Overall survival，OS)和疾病特異性生存期(Disease-specific survival，DSS)降低顯著相關(guān)。Kojima等[15]通過對臨床CCC標(biāo)本檢查發(fā)現(xiàn)，與正常卵巢組織相比，SMYD2在CCC中呈高表達狀態(tài)(P=0.023)，而且SMYD2可以促進卵巢癌細胞的增殖。當(dāng)使用SMYD2抑制劑LLY-507處理腫瘤細胞后，可抑制CCC的細胞活力，另外該研究還發(fā)現(xiàn)，抑制SMYD2表達可誘導(dǎo)CCC細胞發(fā)生凋亡，探究其機制，可能是因為敲除SMYD2后使卵巢癌細胞停留在前G1細胞周期，進而引起癌細胞的凋亡。Kukita等[16]通過研究發(fā)現(xiàn)，與正常卵巢組織相比，SMYD2在高級別漿液性卵巢癌(High-grade serous ovarian carcinomas，HGSOC)臨床組織中呈高表達(P=0.005)，當(dāng)用siRNA敲低SMYD2后可誘導(dǎo)PARP的裂解，從而導(dǎo)致HGSOC細胞凋亡。當(dāng)應(yīng)用LLY-507后，會抑制HGSOC細胞的增殖，而且用LLY-507聯(lián)合奧拉帕尼治療卵巢癌會產(chǎn)生累積效應(yīng)，其中奧拉帕尼是PARP抑制劑的一種，可用于BRCA1/2突變的HGSOC。這些研究表明SMYD2抑制劑可以單獨使用或與PARP抑制劑聯(lián)合治療HGSOC患者。如上所述，SMYD2可能成為卵巢癌的治療靶點，降低SMYD2的高表達可能成為治療卵巢癌的方向，進一步研發(fā)其抑制劑或敲除SMYD2基因有望成為卵巢癌治療的分子靶向方法，但是仍需要大量的臨床研究來驗證這一設(shè)想。

3.2 SMYD2與乳腺癌

乳腺癌是女性常見的腫瘤之一，并且位列全球女性癌癥死亡率的第一位[13]。在Song等[17]的研究中，將ONCOMINE數(shù)據(jù)庫的乳腺癌組織與正常乳腺組織中的五種SMYD蛋白酶的轉(zhuǎn)錄水平進行比較，發(fā)現(xiàn)浸潤性導(dǎo)管癌和浸潤性小葉乳腺癌組織中的SMYD2呈高表達，進而研究發(fā)現(xiàn)，MYD2的低表達水平與乳腺癌患者更長的無復(fù)發(fā)生存期(Relapse-free survival，RFS)有關(guān)(P<0.05)。髓樣乳腺癌是乳腺癌的一種亞型，具有較高的轉(zhuǎn)移率和死亡率。Liu等[18]對約50例乳腺癌組織中含有的組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(Histone lysine methyltransferase，HMTs)進行分析，結(jié)果顯示SMYD2的高表達與髓樣乳腺癌患者的低生存率顯著相關(guān)(P<0.001)。三陰性乳腺癌(Triple-negative breast cancer，TNBC)是一種常見且具有侵襲性的乳腺癌亞型，其缺乏雌激素受體、孕激素受體和人表皮生長因子受體2的表達，與其他類型的乳腺癌相比，TNBC預(yù)后不良且生存率較低。Li等[19]研究發(fā)現(xiàn)，SMYD2幾乎在所有的乳腺癌亞型中呈高表達，在TNBC中，SMYD2通過調(diào)節(jié)STAT3和NF-κB的p65的甲基化和磷酸化，來促進TNBC細胞的增殖，并且增加TNBC細胞的存活機會，進一步探究其機制發(fā)現(xiàn)，STAT3有助于SMYD2介導(dǎo)的NF-κB激活，NF-κB也有助于SMYD2介導(dǎo)的STAT3激活。TNBC細胞中可能存在兩個正反饋回路：SMYD2-IL-6-STAT3-SMYD2和SMYD2-TNFα-NF-κB-SMYD2，這兩個回路可能導(dǎo)致SMYD2高表達促進TNBC細胞的增殖。另外，該研究通過裸鼠體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用SMYD2抑制劑AZ505抑制SMYD2表達時可減少裸鼠乳腺癌細胞的增殖，探究其機制可能是因為AZ505阻礙癌細胞進入S期細胞周期，從而引起癌細胞的凋亡，提示SMYD2抑制劑可能調(diào)節(jié)TNBC的腫瘤進展。以上研究表明，調(diào)節(jié)SMYD2的表達水平可能為乳腺癌患者提供新的治療手段，但需要進一步探求SMYD2在乳腺癌中發(fā)揮作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過對關(guān)鍵環(huán)節(jié)的調(diào)控來降低SMYD2的表達。同時也表明，SMYD2可能是診斷乳腺癌的潛在生物標(biāo)志物，尤其是對TNBC的早期診斷可能會發(fā)揮重要作用，這將為乳腺癌的診治提供新的思路。

3.3 SMYD2與結(jié)腸癌

結(jié)直腸癌在全球癌癥數(shù)據(jù)統(tǒng)計中，發(fā)病率位列第三位，死亡率位列第二位[13]。Lai等[20]發(fā)現(xiàn)，與正常結(jié)腸組織相比，SMYD2在結(jié)腸癌組織中呈高表達，并發(fā)現(xiàn)SMYD2表達與臨床病理特征具有相關(guān)性，包括血管浸潤(P=0.007)、TNM分期(P=0.016)和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(P=0.011)。進一步研究發(fā)現(xiàn)，SMYD2可能通過ERBB2/FUT4信號傳導(dǎo)途徑發(fā)揮作用，SMYD2高表達促進ERBB2的活化和FUT4的高表達，從而調(diào)節(jié)腫瘤細胞的增殖并使腫瘤細胞具有侵襲性。在Meng等[21]的研究中發(fā)現(xiàn)，與正常結(jié)腸組織相比，SMYD2在結(jié)腸癌組織中呈高表達。研究其作用機制發(fā)現(xiàn)，APC2可能是SMYD2的新作用靶點，SMYD2可能通過甲基化APC2的啟動子，也可能通過在結(jié)直腸癌細胞中募集DNMT1來抑制APC2的表達，從而激活Wnt/β-catenin途徑并誘導(dǎo)結(jié)腸組織發(fā)生上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(Epithelial to mesenchymal transition，EMT)，進而使腫瘤細胞具有侵襲性和轉(zhuǎn)移性。奧沙利鉑是治療結(jié)腸癌的一種常用化療藥物。Ren等[22]發(fā)現(xiàn)，在接受奧沙利鉑治療的患者中，SMYD2高表達的患者預(yù)后較差，進一步實驗發(fā)現(xiàn)，SMYD2可能通過上調(diào)結(jié)直腸癌的MEK/ERK/AP-1信號通路來誘導(dǎo)結(jié)直腸癌細胞產(chǎn)生對奧沙利鉑的耐藥性。以上研究表明，SMYD2可能參與結(jié)腸癌的進展，并且可能是影響結(jié)腸癌患者治療效果的重要因素。檢測結(jié)腸癌患者SMYD2的表達水平可能會為治療結(jié)腸癌提供更好的臨床策略，通過阻遏SMYD2高表達和使用其抑制劑聯(lián)合化療治療可能會使結(jié)腸癌患者生存受益。

3.4 SMYD2與腎細胞癌

腎細胞癌是男性泌尿系統(tǒng)常見的腫瘤之一。Pires-Luis等[23]研究發(fā)現(xiàn)，與正常腎組織相比，腎細胞癌中SMYD2呈更高的表達水平，進一步比較了三種腎惡性腫瘤(腎細胞癌、腎乳頭狀細胞癌、腎嫌色細胞癌)和一種腎良性腫瘤(腎上皮細胞瘤)中SMYD2的表達水平，結(jié)果顯示腎嫌色細胞癌中SMYD2表達水平最高，且明顯高于腎上皮細胞瘤，提示SMYD2表達水平或許可以用來區(qū)分腎惡性腫瘤和腎良性腫瘤。Yan等[24]研究發(fā)現(xiàn)，與正常腎組織及癌旁組織相比，SMYD2在腎細胞癌中呈高表達(P<0.0001)，分析得出SMYD2高表達與高TNM分期(P=0.007)、高腫瘤轉(zhuǎn)移率(P=0.009)、較差的OS(P=0.0014)以及無病生存期(DFS)(P=0.0279)顯著相關(guān)。當(dāng)用SMYD2的抑制劑AZ505降低SMYD2表達時，腫瘤細胞中EMT相關(guān)蛋白的表達水平降低，腫瘤細胞的增殖受到抑制。該研究還發(fā)現(xiàn)，在腎細胞癌中SMYD2的表達可以調(diào)節(jié)miR-125b的表達，miR-125b可通過促進腎細胞癌腫瘤細胞的遷移和侵襲發(fā)揮致癌基因的作用，敲低SMYD2可使miR-125b的表達水平降低，從而降低腫瘤細胞的遷移性和侵襲性。進一步通過體內(nèi)外實驗發(fā)現(xiàn)，SMYD2抑制劑可以和抗腎細胞癌藥物產(chǎn)生協(xié)同作用。目前的研究表明，SMYD2在腎細胞癌的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用，SMYD2高表達會促進腎細胞癌細胞增殖，通過對其表達水平的檢測可能有助于評估患者的病情及預(yù)后，SMYD2高表達的患者病情可能更重，轉(zhuǎn)移的可能性更高，及早下調(diào)SMYD2表達可能成為治療腎細胞癌的方案。

3.5 SMYD2與白血病

白血病種類繁多，關(guān)于SMYD2與白血病的研究近年來也逐漸增多。Brown等[25]發(fā)現(xiàn)SMYD2在慢性淋巴細胞白血病(Chronic lymphocytic leukemia，CLL)、急性淋巴細胞白血病(Acute lymphoblastic leukemia，ALL)、慢性髓細胞性白血病(Chronic myeloid leukemia，CML)中呈高表達。CLL是西方國家成年人中最常見的白血病[13]。Oliveira-Santos等[26]分析CLL樣本中SMYD2的基因表達譜發(fā)現(xiàn)，與正常B細胞樣本相比，SMYD2在CLL患者中呈高表達(P<0.0001)。ALL是兒童常見的白血病。Sakamoto等[27]將SMYD2在小兒ALL樣本和非腫瘤性骨髓樣本中的表達水平進行比較發(fā)現(xiàn)，SMYD2在ALL中呈高表達(P=0.000428)，對ALL患者進行化學(xué)治療發(fā)現(xiàn)，與化療前相比，SMYD2的表達有所降低，且發(fā)現(xiàn)SMYD2高表達與ALL患者預(yù)后不良顯著相關(guān)，SMYD2高表達導(dǎo)致更低的3年總生存率(47.9%vs.79.3%，P=0.013)。急性髓細胞性白血病(Acute myeloid leukemia，AML)是以患者骨髓中惡性原始細胞的數(shù)量積累為特征的一組異質(zhì)性血液惡性腫瘤。Zipin-Roitman等[28]進行研究發(fā)現(xiàn)，SMYD2下調(diào)可以通過p53非依賴性機制抑制AML細胞的生長。當(dāng)敲除SMYD2時則會使AML細胞處于靜止?fàn)顟B(tài)。同時發(fā)現(xiàn)，SMYD2敲低可賦予人類AML細胞對多種DNA損傷劑的相對抗性，而SMYD2高表達則會增加患者對化學(xué)治療的敏感性，并且與患者治療后較好的預(yù)后相關(guān)。進一步研究發(fā)現(xiàn)，下調(diào)SMYD2表達可導(dǎo)致相關(guān)甲基轉(zhuǎn)移酶SET7/9的上調(diào)，用(R)-PFI2抑制劑對SET7/9進行靶向處理可優(yōu)先抑制SMYD2表達水平低的AML細胞生長，SMYD2可能與SET7/9之間存在代償作用關(guān)系。如上所述，檢測SMYD2的表達水平可能為白血病的診治帶來新的方向，在多種不同類型的白血病中SMYD2都有作為腫瘤標(biāo)志物的潛力，同時SMYD2的表達水平與腫瘤細胞的生長狀態(tài)相關(guān)，通過降低其表達可能會延緩腫瘤生長，而SMYD2高表達的患者化學(xué)治療的效果較好，表明SMYD2有望成為治療白血病的新作用靶點，也可能與其他靶向藥物聯(lián)合應(yīng)用，有助于創(chuàng)造新的腫瘤靶向藥物。

3.6 SMYD2與其他腫瘤

宮頸癌是常見的婦科惡性腫瘤之一，Sun等[29]發(fā)現(xiàn)，與正常宮頸組織相比，SMYD2在宮頸癌組織中高表達，并發(fā)現(xiàn)SMYD2高表達組比低表達組的OS低(P<0.05)，同時發(fā)現(xiàn)SMYD2在宮頸癌患者中的表達與FIGO分期和腫瘤大小有關(guān)，SMYD2高表達可能會導(dǎo)致患者較差的OS。另外，當(dāng)抑制SMYD2表達后，細胞增殖標(biāo)志物Ki-67和PCNA的表達顯著下調(diào)，宮頸癌細胞的增殖明顯降低。以上研究表明，SMYD2高表達可能與宮頸癌細胞增殖相關(guān)，但其機制仍需進一步研究。SMYD2抑制劑有望與宮頸癌的放化療治療相結(jié)合，其可能會增加宮頸癌患者對放化療治療的療效。

肝細胞癌(Hepatocellular carcinoma，HCC)是最常見的肝癌亞型，大多數(shù)HCC是在慢性炎癥性肝損害背景下發(fā)生的，因此HCC被視為炎癥誘導(dǎo)相關(guān)性腫瘤[30]。Zuo等[31]研究發(fā)現(xiàn)，與癌旁組織相比，SMYD2的表達水平在HCC組織中顯著上調(diào)，進一步研究發(fā)現(xiàn)SMYD2高表達與腫瘤大小(P=0.04)、分化(P<0.01)以及TNM分期(P=0.04)顯著相關(guān)，而且SMYD2高表達與較差的OS顯著相關(guān)，SMYD2高表達是HCC預(yù)后不良的獨立生物標(biāo)志物。另外通過研究發(fā)現(xiàn)，SMYD2敲低后G0/G1期細胞的百分比顯著增加，S期細胞的百分比顯著降低(P<0.05)，SMYD2可能通過影響細胞分裂周期來調(diào)節(jié)細胞增殖。這些結(jié)果表明，SMYD2高表達與HCC的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，SMYD2可能通過其高表達在HCC細胞增殖中發(fā)揮一定的作用，也可能在HCC的炎癥介導(dǎo)中發(fā)揮作用，但仍需更多的研究來探索其作用機制。

4 小結(jié)與展望

目前，腫瘤依然是威脅人類生命健康的重要疾病之一，探索具有診斷價值或預(yù)測作用的生物標(biāo)記基因或分子，對指導(dǎo)腫瘤患者的治療，以及改善腫瘤患者的預(yù)后大有裨益。SMYD2作為一種調(diào)節(jié)腫瘤生長演變的甲基轉(zhuǎn)移酶基因，在生殖、消化、呼吸和血液等系統(tǒng)腫瘤中均有異常表達，其高表達可促進腫瘤細胞增殖和疾病進展，下調(diào)其表達水平可抑制腫瘤細胞的增殖和遷移。目前已有部分研究提示SMYD2在腫瘤中發(fā)揮的作用，這為臨床工作中腫瘤的有效治療提供更為可靠的依據(jù)。但SMYD2在不同腫瘤作用中介導(dǎo)的機制尚不明確，仍需進一步研究來探討SMYD2在不同腫瘤中的作用機制，這可能為腫瘤診斷、治療及預(yù)后評估提供新的研究方向，具有較高的臨床意義。未來通過對SMYD2的深入研究，可能為創(chuàng)造出更具準(zhǔn)確性以及高效性的腫瘤抑制劑和靶向藥物帶來希望。