環(huán)腺苷酸反應元件結合蛋白1 在腫瘤中的作用及研究進展△

陸詩雨，歐朝陽，何愛琴

1南通大學醫(yī)學院，江蘇 南通 226001

2南通大學附屬腫瘤醫(yī)院/南通市腫瘤醫(yī)院婦瘤科，江蘇 南通 226361

腫瘤具有高度異質性，是全球最常見的死因之一，不同類型的腫瘤在生物學特征、臨床治療及對治療的反應方面均具有特殊性[1]。美國癌癥協(xié)會（American Cancer Society，ACS）統(tǒng)計數據顯示，近年來惡性腫瘤發(fā)病率有所上升，病死率有所下降，但趨勢較緩，病死率仍然較高。環(huán)腺苷酸反應元件結合蛋白1（cyclic adenylic acid response element binding protein 1，CREB1）參與人體多種生理過程，其異常表達與腫瘤發(fā)生、分期、分級、復發(fā)等密切相關。隨著人類對CREB1 研究的不斷深入，其在腫瘤中的作用機制和可能發(fā)揮的作用越來越多地被了解，其可能影響腫瘤進展和耐藥性，有望成為腫瘤的治療靶點和預后標志物。本文就CREB1 的結構、作用機制及其在腫瘤中的研究進展進行綜述。

1 CREB1 的結構

CREB1 與環(huán)腺苷酸反應原件調節(jié)劑（cyclic adenylic acid responsive element modulator，CREM）、激活轉錄因子（activating transcription factor，ATF）同屬于環(huán)腺苷酸反應元件結合蛋白（cyclic adenylic acid response element binding，CREB）超家族。CREB 是由1 個激酶誘導結構域（kinase inducible domain，KID）、2 個谷氨酸結構域（Q1 和Q2）和1 個堿性亮氨酸拉鏈結構域（basic leucine zipper，bZIP）組成的模塊化蛋白，還包括c-MYC、c-FOS 和c-JUN[2]。CREB1基因位于2 號染色體長臂，可以編碼不同的CREB 亞型，翻譯成含有341 個氨基酸、分子量為36 688 kD 的蛋白，該蛋白能夠識別包含回文序列全串5'-TGACGTCA-3'和保留的半串5'-TGACG-3'的環(huán)腺苷酸反應元件（cyclic adenylic acid responsive element，CRE）[3]。從N 端到C 端，CREB1 包含4 個功能結構域，其功能分別為：基礎轉錄活性域支持相關基因轉錄[4]，激酶誘導結構域和富含谷氨酰胺結構域是磷酸化和轉錄的核心[5]，bZIP 結構域增加結合親和力[6]。同時，Ser133 是CREB1 磷酸化最主要的位點之一。CREB1 作為真核細胞中重要的轉錄因子，參與細胞增殖、分化、代謝、DNA 修復、免疫應答等依賴磷酸化的生理過程。通過對CREB1 結合位點的基因進行篩選，發(fā)現有超過4000 個基因被其控制，這意味著其參與調控的范圍較為廣泛[7]。

2 CREB1 的生物學作用及機制

由于CREB1 可調控大量基因的表達，許多細胞的生物學過程依賴于CREB1 的激活，尤其是CREB1 的磷酸化。CREB1 磷酸化時，絲氨酸位點（如Ser133、Ser143）被激活并與CRE 結合，提高下游基因的轉錄活性，調節(jié)C-C 趨化因子配體18（CC motif chemokine ligand 18，CCL18）、磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB，又稱AKT）、腫瘤壞死因子受體超家族成員9（tumor necrosis factor receptor superfamily member 9，TNFRSF9，又稱4-1BB）等信號轉導通路的磷酸化，從而參與細胞的各種生理過程，如生長、分化、增殖、代謝等。同時，在維持細胞穩(wěn)態(tài)方面，CREB1 與相關修飾酶參與甲基化、泛素化、糖基化等過程[8-10]。CREB1 可參與調節(jié)組蛋白H3 和H4 甲基化，在正常細胞中作為轉錄因子與蛋白質結合后調控細胞存活[11]。研究表明，CREB1 轉錄激活信號通路能夠過度激活細胞的增殖分化，從而引發(fā)腫瘤，CREB1 與腫瘤細胞的惡性行為、耐藥性和不良預后有著明顯的相關性[3]。

3 CREB1 在腫瘤中的作用

CREB1除參與正常生理過程外，其持續(xù)激活可促進腫瘤的發(fā)生和轉化。CREB1 過表達可上調下游靶基因在其啟動子中攜帶的CRE，參與腫瘤細胞增殖、凋亡抵抗過程，促進腫瘤細胞異常生長[12]。腫瘤細胞中CREB1 表達水平明顯高于正常細胞，這與環(huán)腺苷酸（cyclic adenylic acid，cAMP）信號通路及下游信號通路的激活有著密不可分的聯(lián)系。蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）、蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）、PI3K/AKT、促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）和雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin，MTOR）等信號通路會促進CREB1 磷酸化，磷酸化后的CREB1 參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展、復發(fā)以及耐藥過程。研究表明，CREB 磷酸化通過調節(jié)腫瘤中PI3K/AKT 信號通路誘導腫瘤耐藥[13]。Liu 等[14]通過裸鼠實驗發(fā)現，PI3K/AKT 信號通路能夠調節(jié)微小RNA（microRNA，miRNA）-340-5p/CREB1 信號通路，從而影響肝癌細胞生長。除此之外，cAMP/PKA/CREB信號通路的異常激活也可促進糖酵解，從而促使腫瘤細胞產生耐藥性[15]。CREB1可編碼大量轉錄因子，調控腫瘤細胞增殖、代謝、穩(wěn)態(tài)、轉移，同時也能夠誘導腫瘤細胞產生耐藥性。

3.1 CREB1 與胃癌

近年來胃癌發(fā)病率逐年升高，且其病死率較高。研究表明，CREB1 表達水平與胃癌轉移、分期和預后有關，CREB1 不僅通過調控相關轉錄因子的促癌活性和表達、介導相應的分子機制來調控胃癌的惡性行為，還通過抑制miRNA-186 的轉錄激活角蛋白8（keratin 8，KRT8）/缺氧誘導因子（hypoxia-inducible factor，HIF）-1α信號通路，促進胃癌細胞生長、侵襲和上皮-間充質轉化[16-17]。Yan 等[18]研究指出，CREB1 可調控胃癌細胞糖酵解和凋亡過程，以此誘導細胞產生耐藥性。同時，CREB1也是參與PI3K/AKT 信號通路的重要靶基因，Li 等[19]研究發(fā)現，上調線粒體核糖體蛋白L33（mitochondrial ribosomal protein L33，MRPL33）-S 的表達可誘導PI3K/AKT/CREB 信號通路失活，促進胃癌對可柔比星應答。由此可見，CREB1 不僅通過分子本身的作用影響胃癌的發(fā)生發(fā)展，也通過調控下游靶基因和參與相關信號通路調控胃癌的進展。

3.2 CREB1 與結直腸癌

結直腸癌是最常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤之一，每年的發(fā)病率與病死率均呈上升趨勢，根據2020年全球癌癥統(tǒng)計數據，結直腸癌發(fā)病率和病死率分別居全部惡性腫瘤第3 位和第2 位[20]。Fang 等[21]研究表明，CREB1 與核糖核苷酸還原酶調節(jié)亞基M2（ribonucleotide reductase regulatory subunit M2，RRM2）的啟動子直接結合并誘導其轉錄，可促進結直腸癌細胞侵襲，縮短患者生存期，后來的體外實驗和體內試驗也證實了這一點。Cheng 等[22]研究證實，CREB1 在結直腸癌患者中高表達，其可誘導LEF1 反義RNA1（LEF1 antisense RNA 1，LEF1-AS1）表達上調，促進腫瘤細胞轉移，與患者的不良預后有關。Chen 等[23]研究發(fā)現，CREB1 在結直腸癌組織和細胞中表達上調，CREB1 破壞了細胞的正常生物學功能，并介導細胞發(fā)生凋亡、侵襲和耐藥。這些結果提示，CREB1 高表達與結直腸癌的惡性行為和不良預后有關，隨著研究的進一步深入，CREB1 有望成為結直腸癌的生物標志物之一。

3.3 CREB1 與肝癌

2020 年全球新發(fā)肝癌病例905 677 例，中國約占45.3%，在中國，肝癌的發(fā)病率與病死率分別居全部惡性腫瘤第5 位和第2 位[24]。研究顯示，CREB1 可通過調控下游分子的表達來調節(jié)腫瘤細胞增殖和轉移，CREB1 還可上調下游分子細胞周期蛋白D1（cyclin D1）和基質金屬蛋白酶9（matrix metalloproteinase 9，MMP9）的表達，介導miRNA-922 轉錄，靶向AT-富集區(qū)域2（AT-rich interaction domain 2，ARID2），激活miRNA-922/ARID2 信號通路，促進肝癌細胞增殖與轉移[25-26]。另有研究發(fā)現，CREB1 表達下調可以抑制肝癌細胞的增殖、侵襲和轉移[14]。提示CREB1 在肝癌中具有潛在的治療作用，靶向CREB1 有可能是治療肝癌和提高生存率的策略之一。

3.4 CREB1 與卵巢癌

卵巢癌是女性病死率最高的惡性腫瘤。卵巢癌被確診時通常已發(fā)展為晚期，這也是導致其病死率高的原因之一。已有研究證實CREB1 參與卵巢癌的發(fā)生發(fā)展，與腫瘤細胞代謝、促癌基因表達相關。Liu 等[27]通過基因測序和蛋白質組學分析發(fā)現，CREB1 是潛在的腫瘤調控靶點。Calura 等[28]研究顯示，CREB1 可參與cAMP/PKA 信號通路，在卵巢癌細胞分化和凋亡過程中具有核心作用，其過表達后細胞分化受損，從而導致卵巢癌發(fā)生。Tong 等[29]研究發(fā)現，CREB1 可以與HAS2 反義RNA1（HAS2 antisense RNA 1，HAS2-AS1）的啟動子結合，誘導其轉錄并作用于miRNA-466 的結合位點，加速卵巢癌細胞增殖和侵襲。以上結果提示CREB1 對卵巢癌的發(fā)生具有促進作用以及作為治療靶點的可行性，可以以此為基礎進一步探索CREB1 在其他惡性腫瘤中作為靶點的潛力。

3.5 CREB1 與肺癌

肺癌嚴重威脅人類的生命健康，每年的發(fā)病率和病死率均不斷上升。肺癌的主要死因是各大器官轉移。因此，積極尋找新的治療方法，減少肺癌轉移，對于改善不良預后至關重要。張冉等[30]研究報道，CREB1在肺癌細胞中高表達，是肺癌的促癌基因之一，其與特異性靶點結合后可促進腫瘤細胞轉移、侵襲及新生血管生成。Tan 等[31]研究表明，CREB1 表達下調可誘導非小細胞肺癌對順鉑產生耐藥性。越來越多的證據表明，CREB1 在肺癌細胞穩(wěn)態(tài)和耐藥過程中均具有不可或缺的作用，隨著肺癌發(fā)生發(fā)展機制的不斷深入研究，CREB1 有望為肺癌的診斷和治療提供新思路。

3.6 CREB1 與乳腺癌

乳腺癌是全球最常見的惡性腫瘤之一，目前乳腺癌最主要的死因是靶器官轉移。研究報道，CREB1 高表達與乳腺癌轉移、預后不良有關[32]。Hu 等[33]研究指出，在乳腺癌中CREB1 參與各種信號通路并形成交互網絡，促進乳腺癌細胞增殖和轉移。因此，抑制CREB1 的表達可以作為乳腺癌的新療法。

3.7 CREB1 與其他腫瘤

Chen 等[34]研究發(fā)現，CREB1 可調節(jié)下游葡萄糖轉運蛋白1（glucose transporter 1，GLUT1）的表達，介導膠質瘤細胞中葡萄糖吸收，從而促進膠質瘤進展。鄧偉明等[35]研究發(fā)現，CREB1 在食管癌組織中的表達明顯高于癌旁正常組織，且其高表達與腫瘤細胞分期較晚和淋巴結轉移有關，CREB1 高表達患者的生存率明顯低于CREB1 低表達患者。Kim 等[36]研究表明，CREB1 表達上調可激活轉錄網絡，促進蛋白信號轉導，從而促進胰腺導管腺癌轉移。Guo 等[37]研究發(fā)現，CREB1 在膀胱癌中表達上調，其可直接促進膀胱癌細胞增殖和侵襲。在前列腺癌中，CREB1 在基底細胞中表達不活躍，而在腔內細胞中表達活躍，同時CREB1 異常激活會干擾正常前列腺細胞分化，從而維持新的腔內細胞生存，促進惡性轉化[38]。研究表明，CREB1 已被證實與宮頸癌的發(fā)生發(fā)展有關，其表達上調可促進宮頸癌細胞增殖和上皮-間充質轉化[39]。以上研究揭示了CREB1 與惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關，其具體作用機制仍然需要不斷深入研究，其可作為腫瘤治療的新靶點，研發(fā)新藥物也需不斷探索與嘗試。

4 小結與展望

綜上所述，CREB1 已被證實在多種腫瘤中表達，且與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關，其作為轉錄因子，參與多種細胞的信號轉導通路，如PI3K/AKT、MAPK 和MTOR 信號通路等過程，從而參與腫瘤細胞的增殖、凋亡、分化、侵襲及轉移等。CREB1高表達同時也促進腫瘤細胞發(fā)生化療耐藥，這提示了其在腫瘤治療中的潛力。但CREB1 在腫瘤治療中的作用尚缺乏成熟的臨床試驗，關于其在腫瘤中的具體作用機制還需不斷深入研究。CREB1是腫瘤的潛在治療靶點，深入探索其分子機制及其在腫瘤中的異常表達，可為腫瘤診斷、治療、預后評估提供新方向，為腫瘤患者帶來新的希望。