HMGA2的結(jié)構(gòu)、功能及調(diào)控機(jī)制

劉澤宇

（作者單位：山東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院）

前言

核小體是染色質(zhì)的基本單位，由DNA 和核心組蛋白八聚體（H2A、H2B、H3 和H4 各兩分子）組成，并由不同的蛋白質(zhì)〔包括組蛋白H1 和高遷移率組（HMG）蛋白〕組成高級結(jié)構(gòu)。在組蛋白之后，HMG 蛋白是第二豐富的染色體蛋白，通過調(diào)節(jié)染色質(zhì)的組裝、重塑，DNA 結(jié)構(gòu)的扭曲、彎曲以調(diào)控高等真核細(xì)胞中的基因轉(zhuǎn)錄。HMG 蛋白包括HMGA 蛋白、HMGB 蛋白和HMGN 蛋白，其中HMGA 蛋白由HMGA1a、HMGA1b 和HMGA2 組成，它們均含有三個(gè)AT-hook 結(jié)構(gòu)域，并通過此結(jié)構(gòu)與富含AT 的DNA 片段結(jié)合。HMGA1a 和HMGA1b 之前分別稱為HMG-I 和HMG-Y，均為HMGA1 基因的產(chǎn)物，除了HMGA1b 由于可變剪接而導(dǎo)致的11 個(gè)氨基酸內(nèi)部缺失外，它們在序列上是相同的。HMGA2 由HMGA2 基因編碼，在前25 個(gè)氨基酸殘基上與HMGA1a 有所不同，它包含位于第三個(gè)AT-hook 結(jié)構(gòu)域和酸性羧基末端之間的短肽，而HMGA1a 中不存在該短肽。

HMGA2 的結(jié)構(gòu)

人類HMGA2 基因位于12 號染色體q13～15[1]區(qū)帶，分布在≥140 kb 的基因組區(qū)域,包括5 個(gè)外顯子。mRNA 全長4.1kb，包含854bp 5′端非編碼區(qū)、330bp 編碼序列和2966bp 3′非編碼區(qū)，其中3′端非編碼區(qū)攜帶多個(gè)micro RNA Let-7 結(jié)合位點(diǎn)，Let-7 與HMGA2 在此結(jié)合抑制HMGA2 表達(dá)。HMGA2 蛋白由109 個(gè)氨基酸殘基組成，分子量約為20kDa，其主要結(jié)構(gòu)域包括由前三個(gè)外顯子編碼的三個(gè)高度保守的N 端基序即AT-hook結(jié)構(gòu)域、由第四個(gè)外顯子編碼的間隔區(qū)和由第五個(gè)外顯子編碼的酸性羧基末端。

HMGA2 的AT-hook 結(jié)構(gòu)域包括9 個(gè)氨基酸，其中有5～6 個(gè)堿性氨基酸，由精氨酸-甘氨酸-精氨酸-脯氨酸重復(fù)序列組成，具有一致的回文序列。在轉(zhuǎn)錄過程中，AT-hook 結(jié)構(gòu)域與B 型DNA 小溝槽中AT 富集區(qū)結(jié)合，構(gòu)象由無序變?yōu)橛行颍瑢?dǎo)致DNA 的彎曲、展開、拉直和環(huán)狀，進(jìn)而影響結(jié)合DNA 底物的構(gòu)象、轉(zhuǎn)錄因子之間的相互作用、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化、DNA 復(fù)制和基因轉(zhuǎn)錄[1-2]。AT-hook DNA 結(jié)合域除了與DNA 結(jié)合，還與不同的蛋白質(zhì)相互作用，如E2 啟動(dòng)子結(jié)合因子1（E2F1）和視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白（Rb）等。酸性羧基末端有15 個(gè)氨基酸殘基，含有7 個(gè)谷氨酸殘基和1 個(gè)天冬氨酸殘基，還包含3 個(gè)絲氨酸殘基和2 個(gè)蘇氨酸殘基，它們可以被酪蛋白激酶Ⅱ（CK2）磷酸化。羧基末端介導(dǎo)HMGA2 與其他DNA 結(jié)合蛋白相互作用，如轉(zhuǎn)錄因子，以調(diào)控基因表達(dá)[2]。

HMGA2 的表達(dá)調(diào)控

HMGA2 在胚胎細(xì)胞中廣泛表達(dá)，在正常成熟體細(xì)胞中不表達(dá)或低表達(dá)，故其過度表達(dá)或重新表達(dá)往往是惡性腫瘤、癌組織的重要特征，如卵巢癌、胰腺癌、頭頸癌、肺癌等，本文將從轉(zhuǎn)錄調(diào)控和翻譯后修飾討論HMGA2 高度表達(dá)的可能分子機(jī)制。

1.HMGA2 的轉(zhuǎn)錄調(diào)控

在三陰性乳腺癌組織（TNBC）中HMGA2 啟動(dòng)子去甲基化，導(dǎo)致HMGA2 在mRNA 和蛋白質(zhì)水平上表達(dá)增加[3];在良性皮膚乳頭狀瘤向腫瘤發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化中，HMGA2 以ROCK（人RHO 激酶）依賴性方式從細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，在核內(nèi)它通過結(jié)合并激活HMGA2 啟動(dòng)子來激活自身表達(dá)，促進(jìn)轉(zhuǎn)化[4]；在脂肪瘤、平滑肌瘤等分化間質(zhì)瘤中，12q13～15 位點(diǎn)發(fā)生染色體易位，截?cái)嗔薍MGA2 開放閱讀框（ORF），導(dǎo)致其C 端丟失或與伴侶異位序列融合，或者開放閱讀框（ORF）完整但截?cái)嗔?′端非翻譯區(qū)域（UTR），該區(qū)域具有抑制HMGA2 表達(dá)的Let-7 因子的結(jié)合位點(diǎn)，使HMGA2 重新表達(dá)[5]。

2.HMGA2 翻譯后修飾

與組蛋白類似，HMGA2 蛋白會進(jìn)行廣泛的翻譯后修飾（PTM），包括賴氨酸乙酰化/甲基化/甲?；?、精氨酸甲基化和絲氨酸/蘇氨酸磷酸化等，這些動(dòng)態(tài)修飾影響HMGA2 與DNA 和蛋白質(zhì)的結(jié)合，從而調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄、染色質(zhì)動(dòng)力學(xué)和其他核功能。

（1）磷酸化

雄性精母細(xì)胞減數(shù)分裂細(xì)胞周期的G2/M 階段中，Nek2（Nek2 是一種在小鼠粗線期精母細(xì)胞中由MAPK 途徑激活的絲氨酸-蘇氨酸激酶）與其激活物P90Rsk2 和HMGA2 在粗線期結(jié)合形成復(fù)合物，進(jìn)而結(jié)合到DNA 上。Nek2 使HMGA2 蛋白磷酸化，降低了HMGA2 與DNA 的結(jié)合能力，釋放HMGA2 而使染色體發(fā)生凝集；酪蛋白激酶Ⅱ和CDC2 在有絲分裂G2/M 轉(zhuǎn)換時(shí)使HMGA2磷酸化，也有類似的結(jié)果[6]。

（2）類泛素化

HMGA2 的66 和67 位的Lys 殘基是類泛素化位點(diǎn)。類泛素被E1 激活酶以ATP 依賴性方式激活后，轉(zhuǎn)移到E2 結(jié)合酶，隨后通過E3 連接酶連接到HMGA2 的Lys 受體位點(diǎn)，使HMGA2 類泛素化，從而激活了HMGA2 降解早幼粒細(xì)胞白血病蛋白（PML）的功能。酪蛋白激酶2 使PML 的517 位絲氨酸磷酸化，從而增強(qiáng)了泛素介導(dǎo)的PML 降解，而HMGA2 正是使用這一機(jī)制降解PML。HMGA2 類泛素化和PML 類泛素化使HMGA2 聚集在PML 核體周圍，進(jìn)而促使HMGA2 降解PML，或者類泛素化的HMGA2 可能與類泛素化的PML 競爭PML 核體中相同的結(jié)合物以取代PML 蛋白，導(dǎo)致PML 蛋白的減少[7]。由于PML 被稱為腫瘤抑制因子[8]，因此HMGA2 的類泛素化也是它的一種致癌機(jī)制。

（3）乙?；?/p>

在食管鱗狀細(xì)胞癌（ESCC）中，乙型肝炎X 蛋白相互作用蛋白（HBXIP）通過AKT 途徑促進(jìn)乙酰轉(zhuǎn)移酶p300/CBP 相關(guān)因子（PCAF）磷酸化和激活，PCAF 直接與HMGA2 相互作用，誘導(dǎo)HMGA2 的26 位賴氨酸乙?；?。乙酰化的HMGA2 一方面阻礙了HMGA2 被泛素化-蛋白酶體降解，使得HMGA2 在細(xì)胞中積累，促進(jìn)了HMGA2 蛋白的穩(wěn)定；另一方面HMGA2 乙酰化，增強(qiáng)了其與DNA 的結(jié)合能力，促進(jìn)ESCC 生長[9]。

（4）甲基化

HMGA2 中的66 位賴氨酸殘基即類泛素化（SUMO）基序中的第一個(gè)賴氨酸被Sst-7/9 甲基轉(zhuǎn)移酶甲基化，得到的6-N-甲基-賴氨酸增加了序列的疏水性，將序列轉(zhuǎn)化為一致的類泛素化（SUMO）基序，極大地增加了HMGA2 中該編輯位點(diǎn)之后序列SUMO 化的可能性[10]。

HMGA2 的生物學(xué)功能

HMGA2 作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，影響多種生物學(xué)過程，包括細(xì)胞周期過程、DNA 損傷修復(fù)、細(xì)胞凋亡、衰老、上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和端粒恢復(fù)等；HMGA2 在胚胎的未分化細(xì)胞中廣泛表達(dá)，隨著胎兒不斷發(fā)育，HMGA2 表達(dá)變得越來越受限，成人的HMGA2 表達(dá)僅限于間充質(zhì)中。但HMGA2 在快速增殖的細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中高度表達(dá)，這促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞增殖與分化、侵襲性腫瘤生長與侵襲等，還導(dǎo)致肥胖、糖尿病和動(dòng)脈粥樣硬化等許多常見疾病。

1.HMGA2 促進(jìn)癌細(xì)胞增殖

（1）HMGA2 加快癌細(xì)胞周期進(jìn)程

HMGA2 高度表達(dá)可激活細(xì)胞周期蛋白A、B、D1、E 以及促進(jìn)pRb 的磷酸化，加快細(xì)胞周期進(jìn)程。CRE 是細(xì)胞周期蛋白A 基因完全轉(zhuǎn)錄激活所必需的一種轉(zhuǎn)錄因子,p120E4F通過與CRE 結(jié)合來干擾CRE 與細(xì)胞周期蛋白A 啟動(dòng)子區(qū)域的CRE 位點(diǎn)結(jié)合，進(jìn)而抑制細(xì)胞周期蛋白A 轉(zhuǎn)錄，以抑制細(xì)胞周期G1 期到S 期的進(jìn)展。而HMGA2的第44 至63 位氨基酸可以與p120E4FN 端的兩個(gè)鋅指基序結(jié)合，來干擾p120E4F與CRE 的結(jié)合，解除p120E4F的抑制，使細(xì)胞周期蛋白A 正常轉(zhuǎn)錄。另外，HMGA2 高度表達(dá)，通過與CRE 結(jié)合，促使CREB 和ATF 家族成員識別CEB 并與之結(jié)合，從而激活細(xì)胞周期蛋白A 轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程[11]。AP1 復(fù)合物對細(xì)胞周期調(diào)控至關(guān)重要，JUN 和FRA 是AP1 復(fù)合物的重要組成部分，HMGA2 高度表達(dá)，激活JUN 和FRA1 的表達(dá)，從而激活細(xì)胞周期蛋白A2 表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程。HMGA2 通過將組蛋白去乙?；涪瘢℉DAC1）從E2F 靶啟動(dòng)子中脫位，進(jìn)而取代HDAC1 與E2F1/pRb 復(fù)合物結(jié)合，促使細(xì)胞周期蛋白-cdc 復(fù)合物將pRb 磷酸化，使E2F1 與pRb分開，從而解除pRb 對E2F1 活性的抑制，隨后募集組蛋白乙?；?，使E2F 靶啟動(dòng)子上的組蛋白和E2F1 蛋白乙?；?，增強(qiáng)E2F1 活性，從而誘導(dǎo)細(xì)胞從G1 期進(jìn)入S 期[12]。HMGA2 過表達(dá)直接激活PI3K/AKT/mTOR/p70S6K 信號通路，導(dǎo)致細(xì)胞周期蛋白E 激活；HMGA2 可以通過與CCNB2基因的啟動(dòng)子結(jié)合并增加其表達(dá)來調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白B2 的表達(dá)，從而促進(jìn)G2/M 轉(zhuǎn)換和細(xì)胞增殖。

（2）HMGA2 抑制癌細(xì)胞凋亡

在乳腺癌組織中，HMGA2 過度表達(dá)抑制miR-34a 來抑制B 淋巴細(xì)胞瘤-2 基因（Bcl-2）的表達(dá)，促進(jìn)Bcl-2 抗凋亡途徑；PI3K/AKT 信號通路在人體過度激活，促進(jìn)蛋白激酶（AKT）活化以減少半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶9（caspase9）的表達(dá)和促進(jìn)BAD 的激活以抑制細(xì)胞凋亡，HMGA2 可以激活這一信號通路[13]；此外，HMGA2 可以直接減少caspase2 和caspase3 的表達(dá)來抑制細(xì)胞凋亡。

2.HMGA2 破壞DNA 修復(fù)系統(tǒng)促進(jìn)腫瘤發(fā)生

HMGA2 過度表達(dá)抑制了細(xì)胞的DNA 修復(fù)能力，從而使細(xì)胞對DNA 損傷敏感。DNA 雙鏈斷裂（DSB）可由內(nèi)源性活性氧氧化、停滯復(fù)制叉的不穩(wěn)定或是暴露于各種外源性物質(zhì)〔包括電離輻射（IR）和化學(xué)治療劑〕而產(chǎn)生。真核生物至少進(jìn)化出兩種主要DSB 修復(fù)機(jī)制：同源重組（HR）和非同源末端連接（NHEJ），NHEJ 主要修復(fù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞中由DNA 損傷劑引起的DSB，需要DNA 依賴性蛋白激酶（DNA-PK）復(fù)合物。該復(fù)合物由70kDa 和80kDa 蛋白質(zhì)（Ku70 和Ku80）的異二聚體和470kDa DNA-PK 催化亞基（DNAPKcs）構(gòu)成。HMGA2 通過破壞異二聚體中Ku80 DNA 末端連接、使DNA-PKcs 在DSB 位點(diǎn)長期存在、在DSBs 誘導(dǎo)之前和之后導(dǎo)致DNA-PKcs在2956 位Ser 和2609 位Thr 處過度磷酸化以及γ-H2AX 的積累，從而抑制NHEJ，DNA 損傷積累導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定性，促進(jìn)腫瘤發(fā)生[14]。此外，致癌miR182 損害DNA 雙鏈斷裂修復(fù)可能是通過BRCA1 和MTSS1 表達(dá)下調(diào)以及HMGA2 和γH2AX 表達(dá)上調(diào)來實(shí)現(xiàn)的。

3.HMGA2 促進(jìn)胚胎和年輕個(gè)體干細(xì)胞自我更新與分化

HMGA2 在人類干細(xì)胞中高度表達(dá)，包括人類胚胎干細(xì)胞（hESC）和早期分化的胚狀體（EB）。在這些細(xì)胞中，HMGA2 可能與核小體相互作用，導(dǎo)致染色質(zhì)區(qū)域的特定狀態(tài)，進(jìn)而可能在基因表達(dá)調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用，從而控制胚胎干細(xì)胞的自我更新和分化。HMGA2 在hESCs 中除了調(diào)控基因表達(dá)之外，還保護(hù)停止的復(fù)制叉。在小鼠胚胎干細(xì)胞中，HMGA2 幾乎不可見，但在誘導(dǎo)分化時(shí)，它會迅速積累，促使胚胎干細(xì)胞分化成外胚層樣細(xì)胞和神經(jīng)元前體，并在分化后期減少。

HMGA2 在神經(jīng)干細(xì)胞（NSC）中高度表達(dá)，并隨著年齡的增長而下降，部分原因是p16Ink4a和p19Arf 表達(dá)增加。p16Ink4a 是一種細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑，通過cyclinD-CDK4/6-pRb-E2F 信號通路使細(xì)胞停滯于G0/G1 期，無法進(jìn)入S 期，誘導(dǎo)細(xì)胞衰老或減緩細(xì)胞周期進(jìn)程；p19Arf 促進(jìn)p53 活性，通過MDM2-P53 通路來調(diào)控細(xì)胞周期或誘導(dǎo)細(xì)胞衰老。在年輕成人神經(jīng)干細(xì)胞中，HMGA2 抑制p16Ink4a 和p19Arf 表達(dá)，以促進(jìn)年輕個(gè)體干細(xì)胞和祖細(xì)胞自我更新，衰老過程中靶向HMGA2 mRNA 的3′端非編碼區(qū)的micro RNA let-7b 的表達(dá)增加，HMGA2 表達(dá)下降，p16Ink4a 和p19Arf 表達(dá)增加，干細(xì)胞自我更新能力下降。另外HMGA2 促進(jìn)年輕小鼠而非老年小鼠的NSC 自我更新。Nishino J 等人將表達(dá)HMGA2 和GFP 的雙啟動(dòng)子慢病毒和缺乏HMGA2 的對照病毒（僅表達(dá)GFP）分別感染來自HMGA2-/-小鼠腦室區(qū)的P0 代神經(jīng)干細(xì)胞，研究發(fā)現(xiàn)在HMGA2 和GFP 的雙啟動(dòng)子慢病毒感染的細(xì)胞中，神經(jīng)球的直徑增加并促進(jìn)了神經(jīng)干細(xì)胞的自我更新。因此，HMGA2 過表達(dá)確實(shí)顯著促進(jìn)干細(xì)胞的自我更新，還可以挽救HMGA2-/-神經(jīng)干細(xì)胞中的自我更新缺陷[15]。

在頭頸部鱗狀細(xì)胞癌（HNSCC）中，HMGA2和BMI-1-1 呈正相關(guān)。BMI-1-1 和HMGA2 通過負(fù)調(diào)控抑制腫瘤抑制因子INK4a/ARF 的表達(dá)來促進(jìn)干細(xì)胞的自我更新[16]。M1 巨噬細(xì)胞中的促炎信號因子通過激活lin-28B/let-7/HMGA2 信號通路以及STAT3/NF-κB 信號通路誘導(dǎo)非干乳腺癌細(xì)胞的干性特性。

4.HMGA2 促進(jìn)癌細(xì)胞的上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化、侵襲、轉(zhuǎn)移

在上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）過程中，上皮樣細(xì)胞失去極性和細(xì)胞間粘附，轉(zhuǎn)化為間充質(zhì)樣細(xì)胞，從而獲得侵襲和遷移特性，使癌細(xì)胞能夠通過血液或淋巴管轉(zhuǎn)移到其他器官。EMT 始于抑制上皮特性和誘導(dǎo)間充質(zhì)特征的基因表達(dá)的改變，包括E-鈣粘蛋白水平降低和波形蛋白、Snail1/2、ZEB1/2 和Twist 水平增加。已經(jīng)表明HMGA2 誘導(dǎo)間充質(zhì)標(biāo)志物的表達(dá)并降低上皮標(biāo)志物的表達(dá)，HMGA2 可通過多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促進(jìn)癌細(xì)胞的EMT。

（1）PAF/MAK/ERK 信號通路

PAF/MAK/ERK 信號級聯(lián)誘導(dǎo)HMGA2 表達(dá)，PAF-1 促進(jìn)卵巢癌組織中HMGA2 表達(dá)增加，通過促進(jìn)Snail 表達(dá)增加而抑制E-鈣粘蛋白表達(dá)，同時(shí)促進(jìn)E-鈣粘蛋白從細(xì)胞膜向細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核易位，從而增加侵襲和轉(zhuǎn)移。

（2）TGF-β 途徑

胃癌組織中，TGF-β 與受體（TGF-βRⅠ/Ⅱ）結(jié)合后，Smad 信號增加并與HMGA2 結(jié)合，導(dǎo)致Has2 基因轉(zhuǎn)錄和透明質(zhì)酸的產(chǎn)生，透明質(zhì)酸與CD44 結(jié)合，觸發(fā)AKT/ERK1/2 信號通路，促進(jìn)EMT。在乳腺上皮細(xì)胞中，TGF-β 與受體結(jié)合后，Smad 信號增加，誘導(dǎo)HMGA2 表達(dá)上調(diào)，HMGA2與Snail1 啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合并促進(jìn)了Smad 與Snail1啟動(dòng)子結(jié)合，形成三元復(fù)合物，HMGA2 與Smad相互作用共同誘導(dǎo)Snail1 表達(dá)，促進(jìn)EMT[17]。另外，HMGA2 還可以激活受體TGF-βRⅡ，觸發(fā)TGF-β 通路，促進(jìn)自身產(chǎn)生[18]。

（3）NF-κB 通路

HMGA2 與p50/p65 亞基相互作用，同時(shí)增強(qiáng)自身與正調(diào)節(jié)域（PRDⅡ）轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合。HMGA2與胰島素樣生長因子ⅡmRNA 結(jié)合蛋白Ⅱ（IMPⅡ）基因的第一個(gè)內(nèi)含子中富含AT 調(diào)控區(qū)結(jié)合，同時(shí)在緊鄰富含AT 的調(diào)節(jié)區(qū)具有NF-κB 結(jié)合位點(diǎn)，可與NF-κB 結(jié)合，通過這種機(jī)制，NF-κB和HMGA2 協(xié)同調(diào)節(jié)IMP2 基因表達(dá)，IMP2 基因在胚胎發(fā)育和腫瘤發(fā)生過程中起重要作用[19]。

（4）STATS

HMGA2 通過Ras 信號途徑促進(jìn)STATS 表達(dá)，從而促進(jìn)唾液上皮細(xì)胞中的EMT，STATS 作為Twist、Snail、ZEB1 的轉(zhuǎn)錄因子，與其啟動(dòng)子結(jié)合來增加它們的表達(dá)。此外，STAT3 的異位表達(dá)會抑制前列腺癌中E-鈣粘蛋白的表達(dá)。結(jié)腸癌細(xì)胞中HMGA2 的過度表達(dá)，與轉(zhuǎn)錄激活因子3（STAT3）啟動(dòng)子-815 和-546 區(qū)域結(jié)合，激活轉(zhuǎn)錄，STAT3 表達(dá)上調(diào)，使癌細(xì)胞分泌趨化因子配體2（CCL2），CCL2 通過與其受體CCR2 的相互作用促進(jìn)了腫瘤微環(huán)境（TME）中巨噬細(xì)胞的募集、遷移和M2 極化，M2 型巨噬細(xì)胞產(chǎn)生抗炎細(xì)胞因子，促進(jìn)腫瘤活性[20]。

（5）Wnt/β-catenin 通路

在胸腺癌組織、卵巢上皮癌組織、鼻咽癌組織細(xì)胞中，HMGA2 通過Wnt/β-catenin 通路從而增加侵襲和轉(zhuǎn)移。Wnt 信號通路可以通過抑制β-catenin 降解來誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞中的EMT，βcatenin 是Wnt 通路的核心分子，其在細(xì)胞質(zhì)中的積累是Wnt/β-catenin 信號激活的關(guān)鍵。當(dāng)Wnt信號被激活時(shí)，Wnt 蛋白會與卷曲蛋白的胞外域結(jié)合，β-catenin 不能被降解，大量游離的βcatenin 在細(xì)胞質(zhì)中積累，進(jìn)入細(xì)胞核，與轉(zhuǎn)錄因子T 細(xì)胞因子/淋巴細(xì)胞增強(qiáng)因子結(jié)合，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和凋亡[21]。

5.HMGA2 通過增加血管生成促進(jìn)腫瘤發(fā)生

HMGA2 在間充質(zhì)腫瘤（特別是子宮肌瘤）中的過度表達(dá)導(dǎo)致血管生成相關(guān)因子的分泌增加，分泌因子促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）的遷移、血管的形成和傷口的愈合，增加了IGF2BP2和AKT 的表達(dá)水平。研究發(fā)現(xiàn)，HMGA2 的敲低抑制了小鼠內(nèi)皮祖細(xì)胞的血管生成功能，而HMGA2 的上調(diào)改善了血管生成活性[22],甚至發(fā)現(xiàn)HMGA2 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)口腔鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞系中血管生成相關(guān)基因VEGF-A、VEGF-C 和FGF-2 的表達(dá),以促進(jìn)口腔鱗狀細(xì)胞癌的血管生成。這些發(fā)現(xiàn)共同表明HMGA2 過表達(dá)在血管發(fā)生中起著重要和積極的作用。

6.HMGA2 促進(jìn)脂肪生成

C/EBPβ 是一種早期成脂因子，其占據(jù)Pparγ基因的啟動(dòng)子，誘導(dǎo)PPARγ2 基因的表達(dá)，進(jìn)而激活參與脂肪細(xì)胞功能的下游靶標(biāo)，例如甘油三酯的儲存。在脂肪生成的早期階段，HMGA2 增強(qiáng)了C/EBPβ 介導(dǎo)的Pparγ2 基因的轉(zhuǎn)錄。HMGA2 作為一種結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)錄因子，通過與富含AT 的序列結(jié)合而改變DNA 結(jié)構(gòu)，從而為其他轉(zhuǎn)錄因子提供結(jié)合位點(diǎn)。因此，HMGA2 可能通過控制Pparγ2啟動(dòng)子處的局部染色質(zhì)結(jié)構(gòu)來促進(jìn)C/EBPβ 與DNA 結(jié)合。此外，在2 型糖尿病患者的脂肪組織中檢測到更高的HMGA2 表達(dá)[23]。所以，HMGA2在脂肪生成程序的啟動(dòng)中起著關(guān)鍵作用[24]。

7.HMGA2 適度增加成人幼紅細(xì)胞中胎血紅蛋白的表達(dá)

胎兒血紅蛋白（HbF）的誘導(dǎo)對于治療β-血紅蛋白疾病具有重要意義。HMGA2 是let-7 miRNA 的下游靶標(biāo)，其mRNA 3'UTR 區(qū)域與let-7 miRNA 的結(jié)合負(fù)調(diào)控抑制HMGA2 的過度表達(dá)，反過來，HMGA2 基因座上let-7 miRNA結(jié)合位點(diǎn)的破壞，或者LIN28 對let-7 miRNA 的抑制，會導(dǎo)致HMGA2 過度表達(dá)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，通過LIN28/let-7 miRNA/HMGA2 軸，會導(dǎo)致HMGA2 高度表達(dá)，進(jìn)而使成人幼紅細(xì)胞中的γ-珠蛋白mRNA 和全細(xì)胞HbF 表達(dá)水平上調(diào)[25]。

8.HMGA2 通過調(diào)節(jié)人類端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶表達(dá)促進(jìn)癌癥發(fā)生

HMGA2 從Sp1/HDAC2 復(fù)合物中取代HDAC2，進(jìn)而與Sp1 以蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用方式結(jié)合，復(fù)合物結(jié)合于人類端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶基因（hTERT）近端啟動(dòng)子區(qū)域，干擾HDAC2 向hTERT 近端啟動(dòng)子的聚集，因此干擾了SP1/HDAC2 復(fù)合物對hTERT 表達(dá)的抑制作用，增強(qiáng)局部組蛋白H3-K9 的乙?；?，從而刺激人類端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（hTERT）表達(dá)，導(dǎo)致癌細(xì)胞具有增強(qiáng)的端粒酶活性和增加的端粒長度，促進(jìn)癌癥增殖[26]。

靶向HMGA2 信號通路可作為治療癌癥的手段

HMGA2 可能是潛在的癌癥治療靶點(diǎn)，通過小干擾RNA（siRNA）或包括二甲雙胍在內(nèi)的特定抑制劑靶向HMGA2 可以減少癌癥的發(fā)展、轉(zhuǎn)移和耐藥性。除了上述治療策略外，miRNA 替代療法最近引起了極大的關(guān)注，引入靶向HMGA2 mRNA 3'UTR 區(qū)域的miRNA，例如let-7 家族的miRNA，可能是一種有吸引力的方法。

1.miRNA 作為靶向HMGA2 治療癌癥的手段

miRNAs 是轉(zhuǎn)錄后水平上的基因表達(dá)調(diào)控因子，這些小的調(diào)節(jié)分子結(jié)合到特定靶mRNA 的3′端非編碼區(qū)，使內(nèi)切酶復(fù)合物在結(jié)合區(qū)聚集，復(fù)合體在結(jié)合區(qū)切割靶mRNA，或通過將mRNA 困在加工體中抑制翻譯。HMGA2 有一個(gè)很長的3'UTR，因此為不同的miRNA 提供了一個(gè)很長的靶向區(qū)域。

MicroRNA-let-7 靶向HMGA2 調(diào)控結(jié)腸癌細(xì)胞HCT116 的增殖、遷移和侵襲；Let-7a 可能通過靶向HMGA2 介導(dǎo)的TGF-β/Smad3 信號通路抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞的增殖和侵襲，也可通過靶向HMGA2 抑制鼻咽癌細(xì)胞遷移、侵襲和EMT 過程[27];Let-7b 與HMGA2 mRNA 3′端非編碼區(qū)結(jié)合，抑制HMGA2 表達(dá)，以逆轉(zhuǎn)EMT[28]。研究HMGA2 和miRNA miR-330 在結(jié)直腸癌（CRC）患者樣本中的表達(dá)及其對致癌細(xì)胞表型的影響發(fā)現(xiàn)，在CRC中HMGA2 表達(dá)增加，miR-330 表達(dá)減少。在人結(jié)直腸癌細(xì)胞（HCT116）和CRC 細(xì)胞株SW480中穩(wěn)定增加miR-330 的表達(dá)，可下調(diào)miR-330的預(yù)測靶點(diǎn)HMGA2 的致癌表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，降低細(xì)胞遷移和活力。抑癌基因P53 與miR-1249 啟動(dòng)子TSS 上游的E1 結(jié)合，促進(jìn)miR-1249表達(dá)，使HMGA2 在蛋白質(zhì)和mRNA 水平上表達(dá)均下調(diào)，進(jìn)而抑制CRC 細(xì)胞遷移和侵襲[29]。RAF激酶抑制劑蛋白（PKIP）激活miR-200 表達(dá)使HMGA2 表達(dá)下調(diào)，抑制賴氨酰氧化酶（LOX）表達(dá)，同時(shí)miR-185 也可通過RKIP 途徑靶向HMGA2 并抑制乳腺癌細(xì)胞的生長和侵襲。RKIP的過表達(dá)上調(diào)了miR-98 的表達(dá)，這通過靶向HMGA2 抑制了膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲。由miR-490-3p上調(diào)引起的HMGA2 表達(dá)降低可抑制ESCC 細(xì)胞的增殖、侵襲、遷移和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[30]。據(jù)報(bào)道，miR-33b 下調(diào)乳腺癌細(xì)胞中HMGA2 的表達(dá)，以抑制細(xì)胞自我更新、遷移和侵襲。miR-195 可下調(diào)肺癌中HMGA2 的表達(dá)，抑制肺癌細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和增殖，以作為肺癌的潛在生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)[31]。

2.小干擾RNA（siRNA）作為靶向HMGA2治療癌癥的手段

子宮平滑肌瘤中，HMGA2 的過表達(dá)上調(diào)了胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白2（IGF2BP2）和AKT的表達(dá)水平，通過siRNA 干擾IGF2BP2 基因表達(dá)、減少AKT 表達(dá)水平和部分阻斷HMGA2 促進(jìn)血管生成的功能，這為治療LM 亞型提供了潛在的新靶點(diǎn)。一項(xiàng)研究中，使用轉(zhuǎn)染試劑將人肺腺癌細(xì)胞系用特定的HMGA2 小干擾RNA（siRNA）轉(zhuǎn)染，同時(shí)測量相對HMGA2 和基質(zhì)金屬肽酶1（MMP1）、CXC 趨化因子受體4（CXCR4）、波形蛋白和E-鈣粘蛋白信使RNA 的表達(dá)水平。結(jié)果表明，轉(zhuǎn)染后HMGA2 表達(dá)降低，MMP1、波形蛋白和CXCR4 的表達(dá)水平降低，但E-鈣粘蛋白水平?jīng)]有顯著變化，而且HMGA2 表達(dá)降低顯著降低了細(xì)胞存活率，并導(dǎo)致細(xì)胞遷移受到抑制。因此，通過下調(diào)HMGA2 基因表達(dá)和影響下游基因的RNA 干擾可以抑制細(xì)胞遷移和增殖[32]。使用siRNA 通過基因沉默治療將細(xì)胞周期阻滯在G1期以抑制HMGA2 過表達(dá)的卵巢癌細(xì)胞株的增殖和生長。

3.特定抑制劑作為靶向HMGA2 治療癌癥的手段

二甲雙胍作為一種控制糖尿病患者血糖的口服藥物，對前列腺癌、肺癌、結(jié)腸癌或乳腺癌等多種癌癥具有抗增殖作用。Sp1 作為轉(zhuǎn)錄因子，能夠與HMGA2 啟動(dòng)子結(jié)合，促進(jìn)HMGA2 的轉(zhuǎn)錄，而二甲雙胍可以干擾Sp1 與HMGA2 啟動(dòng)子的結(jié)合，進(jìn)而抑制HMGA2 的轉(zhuǎn)錄[33]?？拐婢幬颿iclopirox 直接與HMGA2 相互作用，降低其表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞周期阻滯與細(xì)胞凋亡。驅(qū)蟲劑氯硝硫胺在體外或異種移植小鼠體內(nèi)靶向HMGA2 過表達(dá)的CRC 細(xì)胞中的S100A4 基因，以抑制HMGA2 表達(dá)。

小結(jié)

綜上所述，HMGA2 在促進(jìn)癌癥發(fā)展方面是極為重要的因子。多項(xiàng)研究表明，HMGA2 表達(dá)水平上調(diào)已經(jīng)成為癌細(xì)胞中的重要特征。因此，靶向HMGA2 以抑制其表達(dá)水平為治療癌癥提供了新的思路。目前，HMGA2 作為治療癌癥新靶點(diǎn)已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注，在多種癌癥治療方面前景廣闊。