PRDM蛋白在癌癥中的研究進(jìn)展*

喻 明 綜述，蘇亞娟審校

1.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第三臨床醫(yī)學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150081；2.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院檢驗(yàn)科，黑龍江哈爾濱 150081

癌癥已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅人類生命健康的公共衛(wèi)生事件，據(jù)最新的統(tǒng)計(jì)報(bào)道，癌癥的總體病死率有所下降，但是發(fā)病率仍居高不下[1]。癌癥的發(fā)生與多種因素有關(guān)，其中基因異常改變是重要的影響因素，癌基因的激活/抑癌基因的失活會(huì)誘發(fā)疾病，進(jìn)而導(dǎo)致癌變。因此，對(duì)其發(fā)病機(jī)制的研究有重要的臨床意義，有助于疾病的篩查、診斷及預(yù)后。研究發(fā)現(xiàn)，PRDM蛋白能夠?qū)Σ煌陌谢蜻M(jìn)行調(diào)控，影響癌癥的發(fā)生與發(fā)展，相關(guān)研究已受到廣泛關(guān)注。因此，本文闡述了PRDM蛋白的結(jié)構(gòu)與功能，并總結(jié)了PRDM蛋白在癌癥中的作用及其研究進(jìn)展，為以后的臨床研究提供了新的途徑和策略。

1 PRDM蛋白的結(jié)構(gòu)與功能

PRDM蛋白家族首先出現(xiàn)在多細(xì)胞動(dòng)物中，然后在無(wú)脊椎動(dòng)物中擴(kuò)展，在靈長(zhǎng)類動(dòng)物和嚙齒類動(dòng)物中進(jìn)一步復(fù)制[2]。目前，人類PRDM蛋白家族包含17個(gè)成員，每個(gè)成員發(fā)揮不同的作用，但是其蛋白產(chǎn)物共享保守的N端PR結(jié)構(gòu)域和不同數(shù)量的C端鋅指結(jié)構(gòu)。其中，PR結(jié)構(gòu)域與SET結(jié)構(gòu)域約有20%～30%的同源性，具有內(nèi)在的組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶(HMT)活性[3]，具有HMT活性的PRDM蛋白直接修飾染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，而有些PRDM蛋白則與染色質(zhì)重塑酶/組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶相互作用，形成染色質(zhì)結(jié)構(gòu)重塑復(fù)合物，間接發(fā)揮作用，參與基因表達(dá)的調(diào)控[4]。鋅指結(jié)構(gòu)則可以介導(dǎo)序列特異性DNA或RNA結(jié)合，使得PRDM蛋白具有對(duì)DNA或RNA識(shí)別的能力，也可以介導(dǎo)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，或在核輸入中發(fā)揮作用[5]。

2 PRDM蛋白在癌癥中的作用

PRDM蛋白可以介導(dǎo)細(xì)胞信號(hào)誘導(dǎo)的效應(yīng)，控制生長(zhǎng)因子的表達(dá)，還可以調(diào)控若干過(guò)程，例如表觀遺傳修飾，基因重編程和代謝穩(wěn)態(tài)，影響細(xì)胞的增殖和分化及免疫細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的維持。其中，基因啟動(dòng)子異常甲基化作為表觀遺傳學(xué)的主要內(nèi)容，與PRDM表達(dá)的缺失密切相關(guān)[6]。此外，大多數(shù)PRDM蛋白能夠編碼具有/不具有PR結(jié)構(gòu)域的兩個(gè)主要分子變體，它們是通過(guò)不同啟動(dòng)子的可變剪接/交替使用產(chǎn)生的，具有相反的作用，特別是在癌癥中，經(jīng)常觀察到它們表達(dá)的失衡，在這種情況下，PRDM蛋白與癌癥的發(fā)生，侵襲和轉(zhuǎn)移有關(guān)。PRDM蛋白在腫瘤中的重要作用暗示了PRDM蛋白有潛力用作診斷性分子標(biāo)志物，還可以反映患者的臨床結(jié)果，作為預(yù)后的指標(biāo)及治療的靶點(diǎn)。

3 PRDM蛋白在癌癥中的研究進(jìn)展

3.1PRDM1與癌癥 PRDM1能夠影響B(tài)細(xì)胞、T細(xì)胞的分化，在惡性淋巴瘤[7]中可見(jiàn)報(bào)道，然而，關(guān)于PRDM1與其他惡性腫瘤的研究甚少。研究發(fā)現(xiàn)乙型肝炎病毒(HBV)感染患者的PRDM1水平比感染緩解者和健康對(duì)照者顯著升高，其中肝細(xì)胞癌(HCC)患者的PRDM1水平最高，而且高水平的PRDM1是肝癌患者死亡的獨(dú)立影響因素[8]。因此，PRDM1與HBV感染和HCC密切相關(guān)，根據(jù)PRDM1水平的變化程度可以區(qū)分HCC與其他肝臟疾病，判斷患者的預(yù)后。PRDM1在肺癌細(xì)胞中低表達(dá)，低表達(dá)的PRDM1能夠促進(jìn)體外肺癌細(xì)胞侵襲及體內(nèi)肺轉(zhuǎn)移，與肺癌患者的不良預(yù)后有關(guān)[9]。因此，PRDM1作為抑癌基因，在肺癌中具有重要的研究?jī)r(jià)值，可能成為一種預(yù)后標(biāo)志物。PRDM1在結(jié)腸腫瘤類器官中低表達(dá)，這是由于PRDM1是p53的反應(yīng)基因，PRDM1通過(guò)作用于p53而發(fā)揮腫瘤抑制作用，p53發(fā)生突變則導(dǎo)致PRDM1表達(dá)減少[10]。相反，過(guò)表達(dá)PRDM1可以抑制轉(zhuǎn)錄程序，沉默干細(xì)胞相關(guān)基因的表達(dá)，進(jìn)而抑制癌細(xì)胞的增殖，阻止結(jié)腸癌類器官在體外的形成和生長(zhǎng)，與結(jié)腸癌患者的無(wú)病生存期正相關(guān)。由此可見(jiàn)，PRDM1表達(dá)的重新激活可能作為一種藥物作用靶點(diǎn)，為結(jié)腸癌的治療提供新的思路。

3.2PRDM2與癌癥 PRDM2位于染色體1p36，有13個(gè)外顯子，啟動(dòng)子起始位置分別位于外顯子1和外顯子6，能夠通過(guò)兩個(gè)啟動(dòng)子的差異轉(zhuǎn)錄表達(dá)兩種蛋白R(shí)IZ1和RIZ2[11]。PRDM2在睪丸生殖細(xì)胞腫瘤中低表達(dá)，其表達(dá)水平的變化受雌二醇和分化劑的調(diào)節(jié)，能夠影響精原細(xì)胞GC-1的增殖與凋亡[12]。PRDM2在垂體腺瘤患者中表達(dá)水平低，低表達(dá)水平的PRDM2預(yù)示著患者有更高的侵襲行為風(fēng)險(xiǎn)，更大的腫瘤體積和更短的無(wú)進(jìn)展生存期，然而過(guò)表達(dá)PRDM2可以通過(guò)負(fù)向調(diào)節(jié)c-Myc的表達(dá)來(lái)抑制細(xì)胞的增殖和侵襲，促進(jìn)細(xì)胞的凋亡[13]。因此，PRDM2聯(lián)合c-Myc抑制劑將會(huì)為生長(zhǎng)激素腺瘤的治療提供新的選擇。TAN等[14]發(fā)現(xiàn)原發(fā)惡性腫瘤組織中PRDM2的表達(dá)水平比癌旁組織和遠(yuǎn)端肺組織低，但是甲基化頻率卻顯著升高，PRDM2的失活受甲基化的影響，還發(fā)現(xiàn)吸煙是導(dǎo)致PRDM2異常甲基化的重要原因，基因甲基化與非小細(xì)胞肺癌的惡性程度相關(guān)。白杰等[15]發(fā)現(xiàn)乳腺癌組織中PRDM2基因啟動(dòng)子甲基化率顯著高于良性組織，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而且PRDM2甲基化水平隨著乳腺癌患者TNM分期、組織學(xué)分級(jí)的增加而升高，與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況也密切相關(guān)。PRDM2發(fā)生甲基化的乳腺癌患者有較差的總體生存率和無(wú)進(jìn)展生存期，提示患者的不良預(yù)后。因此，PRDM2甲基化的檢測(cè)對(duì)癌癥的診斷，預(yù)后同樣有重要的意義。

3.3PRDM5與癌癥 PRDM5除了參與血液惡性腫瘤[16]的發(fā)生，還在實(shí)體腫瘤中發(fā)揮重要作用。蛋白質(zhì)免疫印跡和免疫組化染色結(jié)果顯示神經(jīng)膠質(zhì)瘤組織中PRDM5的表達(dá)水平比正常腦組織低，與腫瘤惡性程度呈負(fù)相關(guān)。Kaplan-Meier分析結(jié)果顯示低表達(dá)的PRDM5與患者預(yù)后不良相關(guān)，PRDM5是影響神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者生存的獨(dú)立因素。然而抑制PRDM5能夠促進(jìn)細(xì)胞的增殖，使用小干擾RNA敲減PRDM5可以減少細(xì)胞的凋亡[17]，由此可見(jiàn)，PRDM5可能是神經(jīng)膠質(zhì)瘤的新型治療靶點(diǎn)。PRDM5在結(jié)直腸癌和胃癌細(xì)胞系中沉默表達(dá)，但是將PRDM5引入癌細(xì)胞則會(huì)抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)，這表明PRDM5在胃腸道癌癥中發(fā)揮抑癌作用。此外，在6.6%的原發(fā)性腸癌和50.0%的原發(fā)性胃癌中可以檢測(cè)到PRDM5甲基化，在非癌組織樣本中未檢測(cè)到PRDM5甲基化[18]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)PRDM5的沉默是由組蛋白H3K27的DNA甲基化或三甲基化介導(dǎo)的，PRDM5的表觀遺傳改變可能在胃腸道腫瘤的進(jìn)展中起關(guān)鍵作用，是一種有用的分子標(biāo)記。PRDM5在肺鱗癌組織中也存在甲基化改變，PRDM5高甲基化是導(dǎo)致基因沉默的主要原因。而且PRDM5啟動(dòng)子的甲基化狀態(tài)與肺鱗癌的分化程度和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，可以預(yù)測(cè)肺鱗癌的風(fēng)險(xiǎn)[19]。用去甲基化藥物處理肺鱗癌細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，隨著PRDM5甲基化水平的降低，PRDM5表達(dá)水平升高，可以抑制細(xì)胞的增殖和生長(zhǎng)。因此，PRDM5是肺鱗癌的抑癌因子，為肺鱗癌的診斷，預(yù)后和治療帶來(lái)希望。

3.4PRDM14與癌癥 PRDM14主要在生殖細(xì)胞和某些多能性干細(xì)胞中特異性表達(dá)，調(diào)控生殖細(xì)胞分化，胚胎干細(xì)胞全能性[20],此外，PRDM14也與癌癥進(jìn)展密切相關(guān)。LIU 等[21]發(fā)現(xiàn)PRDM14在肺鱗癌和肺腺癌中高表達(dá)，在癌旁組織中低表達(dá)，而且PRDM14的表達(dá)水平與肺癌的分化程度顯著相關(guān)，PRDM14的表達(dá)水平隨著分化程度的增加而增高。ZHANG等[22]發(fā)現(xiàn)PRDM14在原發(fā)性腫瘤中的表達(dá)增加了35.65%，在成對(duì)轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)中的表達(dá)增加了39.68%，PRDM14高表達(dá)的非小細(xì)胞癌患者有更差的總體生存率和無(wú)進(jìn)展生存期。因此，PRDM14是患者生存率的獨(dú)立影響因子，是判斷預(yù)后的標(biāo)志物?；|(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)和組織金屬蛋白酶抑制劑(TIMPs)之間的平衡影響細(xì)胞外基質(zhì)降解，這是肺癌轉(zhuǎn)移的重要機(jī)制，BI 等[23]通過(guò)刮擦傷口愈合和細(xì)胞遷移實(shí)驗(yàn)證明了沉默PRDM14可以抑制細(xì)胞的遷移，下調(diào)MMP1的表達(dá)，上調(diào)TIMP1和TIMP2的表達(dá)，PRDM14被認(rèn)為是轉(zhuǎn)移性肺癌的潛在治療靶點(diǎn)。PRDM14在乳腺癌中表達(dá)上調(diào)，表達(dá)PRDM14的乳腺癌細(xì)胞具有致癌性，并對(duì)化學(xué)療法具有抵抗性，而PRDM14的RNA干擾能夠減少腫瘤的大小及抑制肺部轉(zhuǎn)移[24]。因此，PRDM14是新療法的有效靶點(diǎn)。免疫組化染色結(jié)果顯示PRDM14陽(yáng)性染色在原發(fā)性結(jié)直腸腫瘤中表現(xiàn)出異質(zhì)性，特別是在腫瘤浸潤(rùn)前期，而且PRDM14的異常表達(dá)與結(jié)直腸癌患者的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和疾病分期相關(guān)。多變量分析顯示PRDM14高表達(dá)是Ⅲ期結(jié)直腸癌患者的獨(dú)立預(yù)后指標(biāo)，PRDM14的過(guò)表達(dá)增加了癌細(xì)胞的侵襲性，誘導(dǎo)藥物抵抗，并增強(qiáng)了體內(nèi)致瘤性[25]，因此，PRDM14參與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展和化學(xué)耐藥性，是預(yù)后標(biāo)志物和治療靶標(biāo)。

3.5PRDM16與癌癥 PRDM16不僅參與棕色和米色脂肪的分化[26]，還可以調(diào)控造血干細(xì)胞的分化[27]，最早出現(xiàn)在骨髓增生性疾病和急性髓性白血病中，但是關(guān)于PRDM16在腫瘤生物學(xué)中的作用報(bào)道尚少。為了探討PRDM16基因甲基化水平與食管癌的相關(guān)性，研究人員通過(guò)高通量測(cè)序在PRDM16啟動(dòng)子區(qū)域檢測(cè)到97個(gè)CG位點(diǎn)的甲基化水平，其中25個(gè)位點(diǎn)的甲基化水平在癌組織與癌旁組織間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，均為癌組織的甲基化水平高于癌旁組織，兩者甲基化的差值在0.13～0.26。因此，PRDM16基因異常高甲基化可能與食管癌的發(fā)生相關(guān)，尤其是PRDM16-1f-14和PRDM16-2f-6位點(diǎn)甲基化，兩位點(diǎn)的聯(lián)合檢測(cè)對(duì)食管癌具有更高的診斷價(jià)值[28]。RNaseq分析顯示PRDM16對(duì)腎癌轉(zhuǎn)錄組具有抑制作用，而SEMA5B是一個(gè)在腎癌細(xì)胞中高表達(dá)的HIF靶基因，可以促進(jìn)體內(nèi)腫瘤的生長(zhǎng)，但是PRDM16能夠抑制SEMA5B的表達(dá)，進(jìn)而抑制腫瘤的生長(zhǎng)[29]。這表明PRDM16抑制針對(duì)HIF的基因表達(dá)，揭示了PRDM16發(fā)揮抑癌作用的新機(jī)制，對(duì)腎癌的治療具有積極的意義。PRDM16在肺腺癌中表達(dá)下調(diào)，其表達(dá)水平的變化與患者的TNM分期和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況相關(guān)，而且PRDM16表達(dá)水平低的肺腺癌患者有更短的總體生存期[30]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)過(guò)表達(dá)PRDM16能夠通過(guò)抑制Mucin-4的轉(zhuǎn)錄來(lái)抑制癌細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，這證明了PRDM16是轉(zhuǎn)移抑制因子和肺腺癌的預(yù)后指標(biāo)及治療靶點(diǎn)。

4 小結(jié)與展望

PRDM蛋白與癌癥的研究結(jié)果預(yù)示了其在癌癥管理中的潛在價(jià)值，可以作為診斷或預(yù)后的有效工具及治療干預(yù)的新目標(biāo)。但是PRDM蛋白的研究尚處于初始階段，仍面臨許多挑戰(zhàn)，例如，針對(duì)PRDM蛋白的作用機(jī)制的研究還不夠深入，PRDM蛋白與疾病進(jìn)展和治療反應(yīng)之間的潛在關(guān)聯(lián)尚不了解，而且PRDM蛋白在腫瘤耐藥方面的報(bào)道甚少。未來(lái)應(yīng)該關(guān)注PRDM蛋白的靶基因及其同工型，以此對(duì)PRDM蛋白進(jìn)行更全面的研究，優(yōu)化PRDM蛋白在癌癥中的應(yīng)用價(jià)值。