ESRP1在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

任伊陽，王家宏

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院研究生院，內(nèi)蒙古包頭 014010；2.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院普外二科)

乳腺癌是全球女性癌癥中發(fā)病率最高的惡性腫瘤。據(jù)全球癌癥統(tǒng)計(jì)，2020年女性乳腺癌已超過肺癌，成為全球癌癥發(fā)病率的主要原因，據(jù)估計(jì)2020年有230萬新發(fā)病例，占所有癌癥病例的11.7 %[1]。從分子水平上講，惡性腫瘤是一種或多種基因發(fā)生變異，使正常細(xì)胞發(fā)展為不受控制，可無限增殖的腫瘤細(xì)胞。這種基因變異可出現(xiàn)在復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等基因表達(dá)的各個過程中。而可變剪接(alternative splicing,AS)便是參與這個過程的重要一步，是指一個信使RNA在轉(zhuǎn)錄后進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，經(jīng)過不同剪接位點(diǎn)剪接前體RNA產(chǎn)生不同的mRNA過程[2]。剪接不同的位點(diǎn)所表達(dá)出來的翻譯產(chǎn)物性質(zhì)不盡相同，某些分子可以通過可變剪接調(diào)節(jié)基因表達(dá)來影響腫瘤的生物學(xué)行為[3]，促進(jìn)腫瘤進(jìn)展及影響愈后，例如ESRP1。ESRP1通過選擇性剪接前體mRNA的作用，在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)基因的表達(dá),進(jìn)而影響表達(dá)產(chǎn)物的功能。本文將圍繞ESRP1與惡性腫瘤相關(guān)性的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為ESRP1相關(guān)的腫瘤診療擴(kuò)展思路。

1 ESRP1的結(jié)構(gòu)特征及功能

ESRP1是一種上皮特異性RNA結(jié)合蛋白(RBP)，是RBP家族的一員，分子量約為75kDa，由三個保守的串聯(lián)RNA識別基序組成[4]。RBP對于調(diào)節(jié)RNA剪接，修飾，轉(zhuǎn)運(yùn)和翻譯等過程至關(guān)重要[5]，而且RBP的表達(dá)基本上是保守的，以維持其正常功能[6]。當(dāng)影響這些信號通路的RBP發(fā)生變化可能導(dǎo)致疾病產(chǎn)生，尤其是惡行腫瘤。ESRP1作為RBP中的一員通過選擇性剪接參與上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)過程。EMT是上皮細(xì)胞分化為間充質(zhì)細(xì)胞的過程，是細(xì)胞及分子水平上的廣泛的變化,同時(shí)該過程將賦予正常細(xì)胞運(yùn)動性和侵襲性增強(qiáng)的能力。一方面，EMT過程促進(jìn)機(jī)體正常生長發(fā)育，對于胚胎器官發(fā)生以及組織再生和傷口愈合是必不可少的[7]；另一方面，EMT還與腫瘤的產(chǎn)生有關(guān)。ESRP1作為EMT的關(guān)鍵調(diào)控因子在腫瘤進(jìn)展中意義深刻。在激活轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)誘導(dǎo)的EMT過程中，ESRP1的下調(diào)會觸發(fā)成纖維細(xì)胞生長因子受體(fibroblast growth factors，F(xiàn)GF)的亞型轉(zhuǎn)換，從而使細(xì)胞對成纖維生長因子-2(fibroblast growth factors，F(xiàn)GF-2)敏感性增強(qiáng)，TGF-β與FGF-2聯(lián)合可進(jìn)一步促進(jìn)EMT過程[8]。EMT主要通過TGFβ和FGF通路發(fā)揮作用[8]。而ESRP1是表達(dá)成纖維細(xì)胞生長因子受體2-Ⅲb(FGFR2-Ⅲb)所必需的，用ESRP1的RNAi抗性cDNA轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞保持了主要的FGFR2-Ⅲb表達(dá)。但是，當(dāng)兩種內(nèi)源性因子都耗盡時(shí)，ESRP1的cDNA僅部分保留了FGFR2-Ⅲb的表達(dá)[8]，由此看出，F(xiàn)GFR2-Ⅲb剪接途徑至少一種上皮剪接調(diào)節(jié)蛋白，相比之下更依賴于ESRP1。

2 ESRP1與惡性腫瘤關(guān)系

2.1ESRP1與乳腺癌關(guān)系 乳腺癌是正常乳腺上皮增殖失控進(jìn)而惡變所產(chǎn)生的惡性腫瘤，與宮頸癌并稱為女性健康最大威脅。男性乳腺癌的發(fā)病較為罕見。在臨床中根據(jù)雌激素受體(ER)、孕激素受體(PR)及人類表皮生長因子受體-2(Her-2)三種蛋白的表達(dá)狀態(tài)以及Ki-67增值活躍度分為四種亞型，各型治療方法治療效果截然不同。超過一半的乳腺癌患者分子分型為雌激素受體陽性(ER+)，G?kmen-Polar等[9]研究發(fā)現(xiàn)，ESRP1在ER(+)的患者體內(nèi)高表達(dá)提示不良預(yù)后，而與ER(-)的乳腺癌的預(yù)后無明顯相關(guān)性，認(rèn)為ESRP1在乳腺癌中的異常表達(dá)與ESRP1參與上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)過程有關(guān)，ESRP1可調(diào)節(jié)脂肪酸內(nèi)源合成的關(guān)鍵蛋白質(zhì)脂肪酸合酶 (FASN) 和硬脂酰輔酶A去飽和酶1 (SCD1)，調(diào)節(jié)參與脂肪酸/脂質(zhì)代謝和氧化還原過程來影響腫瘤進(jìn)展，但該作用僅限于ER陽性乳腺癌。大量研究表明，TGF-β1、p-AKT、鈣粘蛋白E(E-cadherin)、波形蛋白(Vimentin)均參與了乳腺腫瘤的發(fā)展，且與EMT密切相關(guān)。一方面，Wnt/β-catenin信號通路是維持腫瘤細(xì)胞侵襲性及調(diào)控EMT發(fā)生發(fā)展的核心通路，靶向介導(dǎo)Wnt/β-catenin信號通路是控制乳腺惡性腫瘤進(jìn)展的重要途徑。TGF-β1可能通過PI3K/AKT信號傳導(dǎo)通路誘導(dǎo)EMT的發(fā)生，推動乳腺癌的侵襲、轉(zhuǎn)移，而且TGF-β1、E-cadherin、波形蛋白的表達(dá)與乳腺癌的預(yù)后顯著相關(guān)，對乳腺癌的預(yù)后參考具有重要價(jià)值[10]；另一方面，miRNA是一類在生物體內(nèi)豐富存在的單鏈內(nèi)源性RNA，通過降解靶信使RNA(mRNA)或抑制其翻譯水平來控制基因表達(dá)。miRNA的異常表達(dá)與乳腺浸潤型導(dǎo)管癌的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，近些年大量研究利用生物信息學(xué)對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析，表明調(diào)節(jié)某些miRNA的表達(dá)后，乳腺浸潤型導(dǎo)管癌細(xì)胞的活力、侵襲性和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化過程受到明顯抑制，使得細(xì)胞凋亡明顯增加。Pan 等[11]研究表明，miR-337-3p作為乳腺癌的腫瘤抑制因子能夠抑制ESRP1的表達(dá)，發(fā)揮其生物學(xué)功能，上調(diào)ESRP1表達(dá)水平后促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的進(jìn)展和EMT。同時(shí)細(xì)胞代謝失調(diào)已被證實(shí)與惡性腫瘤密切相關(guān)，新陳代謝的改變在癌癥的進(jìn)展中起著至關(guān)重要的作用。在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，ESRP1低表達(dá)可導(dǎo)致Rac1 mRNA的可變剪接中出現(xiàn)變異外顯子3b，從而增加了Rac1b亞型的表達(dá)，Rac1b調(diào)節(jié)肌動蛋白以誘導(dǎo)長絲狀偽足的形成并增強(qiáng)細(xì)胞運(yùn)動性，也就是說，ESRP1通過抑制細(xì)胞運(yùn)動參與腫瘤進(jìn)展[12]。

2.2ESRP1與前列腺癌關(guān)系 前列腺癌多見于老年男性患者，全球2019年預(yù)估前列腺癌新增患者將達(dá)到男性惡性腫瘤第1位[13]，隨著人均預(yù)期壽命的延長及中國社會老齡化程度的逐漸加深，前列腺腫瘤的患者也越來越多。Freytag等[14]通過Meta分析表明，與良性前列腺增生(BPH)相比，前列腺癌中ESRP1表達(dá)顯著上調(diào)，并采用免疫組織化學(xué)方法對前列腺癌組織芯片進(jìn)行研究，分析得出ESRP1表達(dá)與前列腺癌關(guān)系密切，并確定了ESRP1的表達(dá)是獨(dú)立的預(yù)后標(biāo)志物。Hanahan等[15]進(jìn)一步表明，影響前列腺癌侵襲性和轉(zhuǎn)移性的眾多機(jī)制中，ESRP1對EMT過程的直接調(diào)節(jié)是最重要的。對遺傳譜分析也再次證明，前列腺癌中ESRP1參與了EMT，并與侵襲性和轉(zhuǎn)移性密切關(guān)聯(lián)，其分子機(jī)制為：ESRP1調(diào)節(jié)可變剪接誘發(fā)上皮狀態(tài)進(jìn)入間充質(zhì)狀態(tài)使并能增強(qiáng)侵入性和遷移性。

2.3ESRP1與結(jié)直腸癌關(guān)系 相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，在直腸癌組織中，ESRP1在癌組織中的表達(dá)水平明顯低于癌旁組織，且該蛋白表達(dá)水平與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況有關(guān)[16]。ESRP1在直腸組織中的表達(dá)差異性表明ESRP1與直腸癌進(jìn)展密切相關(guān)，體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明其分子機(jī)制可能為：ESRP1通過EMT過程上調(diào)多種轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，增強(qiáng)細(xì)胞的黏附性使其不易轉(zhuǎn)移，最終對結(jié)直腸癌細(xì)胞進(jìn)展產(chǎn)生一定的影響。戈瑤等[17]也得出同樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并認(rèn)為ESRP1是miR-23a的直接靶向基因，miR-23a負(fù)向調(diào)控ESRP1，共同調(diào)節(jié)結(jié)直腸細(xì)胞惡變。勞玲娟等[18]研究認(rèn)為miR-23a是ESRP1的上游調(diào)控因子，ESRP1高表達(dá)可抑制腫瘤細(xì)胞增殖同時(shí)促進(jìn)細(xì)胞凋亡而發(fā)揮抗癌作用。而Ishii等[19]的研究發(fā)現(xiàn)上調(diào)E-cadhefin的表達(dá)水平，同樣可以增強(qiáng)細(xì)胞間的黏附性而降低其轉(zhuǎn)移性。ESRP1也通過相關(guān)信號通路發(fā)揮作用，許多細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明ESRP1可以通過PI3K-AKT-mTOR途徑促進(jìn)體內(nèi)原發(fā)腫瘤的生長，而且蛋白激酶B(AKT)是結(jié)直腸癌發(fā)生的有效存活因子[20]，ESRP1通過AKT1激活誘導(dǎo)癌細(xì)胞中FGF的釋放，從而激活了自分泌信號通路，促進(jìn)結(jié)直腸惡性腫瘤進(jìn)展及增加其侵襲性[20]。

2.4ESRP1與卵巢癌、宮頸癌關(guān)系 卵巢癌是婦科常見的惡性腫瘤，一般發(fā)病隱匿，早期無明顯癥狀及體征，超過一半的病人確診時(shí)已為晚期[21]，且預(yù)后較差。目前人們對于上皮性卵巢癌(EOC)的研究普遍認(rèn)為，ESRP1，在正常組織、良性病變組織中與惡性腫瘤組織中表達(dá)明顯不同，在正常和良性病變中低表達(dá)，在EOC中較高表達(dá)，且EOC中ESRP1較高表達(dá)往往提示預(yù)后不良。在TGF-β誘導(dǎo)的EMT期間，Snail通過直接結(jié)合到ESRP1啟動子中的E-box并改變EOC細(xì)胞中與ESRP1相關(guān)的CD44剪接特征而特異性地抑制ESRP1轉(zhuǎn)錄，ESRP1的下調(diào)使得CD44v(主要是CD44v7)轉(zhuǎn)換為CD44s[22]。降低的ESRP1表達(dá)可顯著增加體內(nèi)和體外的細(xì)胞遷移和侵襲，促進(jìn)EOC的發(fā)生發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，ESRP1的過表達(dá)可以抑制EOC細(xì)胞遷移，并與肌動蛋白細(xì)胞骨架重組相關(guān)聯(lián)，促使其從間質(zhì)表型向上皮表型(MET)轉(zhuǎn)換，主要是通過選擇性剪接EPB41L5(erythrocyte membrane protein band 41 like 5)和Ras相關(guān)C3肉毒素底物1(RAC1)，同時(shí)也提出ESRP1在體內(nèi)腫瘤免疫微環(huán)境中具有免疫抑制作用，抑制腫瘤免疫力并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的定殖和生長[23]。Chen等[24]通過環(huán)狀RNA(circRNA)基因芯片在卵巢癌和正常卵巢組織中篩選了差異表達(dá)高達(dá)5倍的circRNA，即circ-NOLC1，并確認(rèn)了circ-NOLC1的表達(dá)與EOC的惡性程度有關(guān)，circ-NOLC1的過表達(dá)增加了ESRP1蛋白的水平，而circ-NOLC1的下調(diào)則具有相反的作用。Circ-NOLC1可以與ESRP1蛋白質(zhì)結(jié)合，并通過以RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物的形式影響其蛋白質(zhì)穩(wěn)定性來抑制蛋白質(zhì)降解，從而促進(jìn)下游CDK1和RhoA的表達(dá)，為ESRP1在惡性腫瘤的發(fā)展提出新的見解。

宮頸癌是宮頸上皮細(xì)胞異常惡性增殖引起。目前，由于宮頸癌細(xì)胞增殖調(diào)控機(jī)制的復(fù)雜性，該病的病因和發(fā)病機(jī)制尚不清楚，但明確的是ESRP1過表達(dá)可下調(diào)細(xì)胞周期蛋白A2(cyclin A2)表達(dá)進(jìn)而抑制宮頸癌細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)G1期停滯。EMT相關(guān)的剪接事件或與細(xì)胞增殖相關(guān)的細(xì)胞周期對宮頸上皮細(xì)胞而言至關(guān)重要，ESRP1在轉(zhuǎn)錄后直接調(diào)節(jié)cyclin A2表達(dá)和EMT與細(xì)胞周期之間關(guān)系并不是兩個獨(dú)立的生理事件，而是可能與ESRP1相關(guān)在腫瘤細(xì)胞中充當(dāng)它們之間的聯(lián)系。上調(diào)ESRP1、表達(dá)可能不僅抑制EMT，還誘導(dǎo)癌細(xì)胞G1期阻滯，因此ESRP1對宮頸癌意義重大[25]。

2.5ESRP1與胰腺癌關(guān)系 胰腺癌惡性程度高，愈后十分差。ESRP1在胰腺癌中的表達(dá)與分化程度密切相關(guān)，高分化及中分化中ESRP1表達(dá)較高，而在低分化中表達(dá)則較差，而ESRP1高表達(dá)則提示有更長的生存期[26]，它可能具有減弱腫瘤細(xì)胞生長的作用，是胰腺癌有利的預(yù)后因素。miR-23a對胰腺癌細(xì)胞侵襲和遷移的作用是通過直接靶向ESRP1來實(shí)現(xiàn)的，一方面，ESRP1上調(diào)可逆轉(zhuǎn)miR-23a類似物引起的侵襲和遷移，而ESRP1的下調(diào)則對miR-23a釋放了侵襲和遷移的信號。另一方面，ESRP1下調(diào)促進(jìn)了CD44s亞型的合成，進(jìn)一步參與EMT過程，影響腫瘤進(jìn)展[27]。

綜上所述，ESRP1在不同組織部位的腫瘤中表達(dá)水平不一，并且在某些腫瘤中針對愈后評估具有較高價(jià)值，是最近熱門的研究領(lǐng)域，尤其是在乳腺癌和卵巢癌當(dāng)中。ESRP1既不是原癌基因，也不是抑癌基因，其作用發(fā)揮并不像BRCA、TP53、PI3K等通過基因突變來實(shí)現(xiàn)，而是通過轉(zhuǎn)錄過程中的選擇性剪接產(chǎn)生的。大量免疫組化實(shí)驗(yàn)表明ESRP1過表達(dá)使蛋白水平表達(dá)顯著升高，而ESRP敲除后蛋白表達(dá)顯著降低，但是通過PCR擴(kuò)增后發(fā)現(xiàn)兩組的轉(zhuǎn)錄水平幾乎沒有差異，這一現(xiàn)象進(jìn)一步說明ESRP1蛋白表達(dá)水平的變化不是由基因轉(zhuǎn)錄改變引起的，而是通過轉(zhuǎn)錄過程中的選擇性剪接產(chǎn)生的，同時(shí)也說明了ESRP1通過參與EMT發(fā)揮作用，影響多種腫瘤進(jìn)展。另一方面，在精準(zhǔn)醫(yī)療模式下依靠生物標(biāo)志物個體化治療已被廣泛研究應(yīng)用，ESRP1在多種惡性腫瘤原發(fā)灶、轉(zhuǎn)移灶中異常表達(dá)的特性可能為抗腫瘤治療提供一個新的思路，將是一個具有潛在應(yīng)用價(jià)值的研究分子，可能為未來靶點(diǎn)治療提供新方向。