介紹

許多不同癌癥的基因研究已經(jīng)確定了少數(shù)必須突變或改變以促進惡性細胞生長的基因[ 1 ]。癌細胞的兩個主要特性，不受控制的細胞生長和侵入其他組織的能力，是這些遺傳和表觀遺傳變化的結(jié)果。遺傳交替包括基因突變、基因組不穩(wěn)定性、雜合性丟失 (LOH) 和基因拷貝數(shù)變異 (CNV)。相比之下，表觀遺傳變化包括組蛋白修飾、DNA 甲基化和印記丟失 (LOI)。這些修飾在不改變潛在核苷酸序列的情況下調(diào)節(jié)基因表達[ 2-4 ]。

一般來說，癌癥相關(guān)基因可以分為兩大類，原癌基因和腫瘤抑制基因（TSG）。原癌基因通常參與促進細胞生長的途徑。當這些基因被突變或改變激活時，它們會導致正常細胞癌變。原癌基因的突變通常在自然界中占主導地位，這些基因的突變版本被稱為癌基因 [ 5 ]。TSGs被認為是另一種關(guān)鍵基因，參與DNA損傷修復、抑制細胞分裂、誘導細胞凋亡和抑制轉(zhuǎn)移。因此，TSGs 功能的喪失會導致癌癥的發(fā)生和進展 [ 6]。先前的研究表明，一個 TSG 副本足以控制細胞增殖。因此，TSG 的兩個等位基因必須有效、悠久、長期、很久失活或丟失才能導致腫瘤發(fā)展 [ 7 ]。此外，根據(jù)具體情況，一些基因既可以作為原癌基因也可以作為 TSG。TSG 大致分為五種類型： 1) 編碼細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的基因，控制進入細胞周期的特定階段（例如 pRB 和 p16）[ 8 ]；2) 編碼受體或信號轉(zhuǎn)導的分泌激素或抑制細胞增殖的發(fā)育信號的基因 [例如，轉(zhuǎn)化生長因子 (TGF)-β 和腺瘤性結(jié)腸息肉 (APC)] [ 9]; 3) 編碼檢查點控制蛋白的基因，這些蛋白觸發(fā)細胞周期停滯以響應 DNA 損傷或染色體缺陷[例如，乳腺癌 1 型易感蛋白 (BRCA1)、p16 和 p14] [ 10 ]；4) 編碼誘導細胞凋亡的蛋白質(zhì)的基因（例如，p53）[ 11 ]；5) 編碼參與修復 DNA 錯誤的蛋白質(zhì)的基因 [例如，p53 和 DNA 錯配修復蛋白 2 (MSH2)] [ 12 ]。

TSG失活是導致癌癥發(fā)展的常見機制。分子研究表明，TSGs 的失活通常與細胞遺傳學上無法檢測到的微缺失有關(guān)，這些微缺失是通過顯示在腫瘤抑制基因座內(nèi)或附近的多態(tài)性標記的 LOH 來確定的 [ 13 ]。TSG 中的種系突變是大多數(shù)已知的可遺傳癌癥形式的原因，因為一個等位基因的體細胞失活通常與正常發(fā)育相容 [ 14 ]。此外，啟動子甲基化也有助于 TSG 的失活 [ 15 , 16 ]。迄今為止發(fā)現(xiàn)的大多數(shù) TSG 都遵循上述 Knudson 范式（表1）。這些 TSG 在細胞水平上是隱性的，并且兩個等位基因都被癌癥中的甲基化刪除、突變或沉默。然而，對人類腫瘤標本的研究越來越多的證據(jù)表明，通過蛋白酶體降解、異常細胞定位和轉(zhuǎn)錄調(diào)控等細胞機制使 TSG 功能失活也可能導致腫瘤發(fā)生。本綜述概述了不遵循經(jīng)典 Knudson 兩次打擊假設(shè)的已知 TSG 的失活機制。這些 TSG 的分子分析可能會揭示特定癌癥亞類的新靶點。

表格1:抑癌基因的位置和功能

泛素-蛋白酶體降解途徑

必須嚴格調(diào)節(jié)由 TSG 和癌基因編碼的蛋白質(zhì)的細胞水平，以防止癌變和惡性進展。TSG 產(chǎn)物的水平通常由泛素-蛋白酶體途徑控制，這是一種特定的細胞蛋白水解機制。E3泛素連接酶通過與泛素激活酶E1和泛素結(jié)合酶E2的協(xié)同作用，催化其特定蛋白底物的多泛素化，然后修飾的底物被26S蛋白酶體降解[ 17 ]。由于泛素化-蛋白酶體途徑功能障礙或 E3 連接酶異常表達導致的 TSG 產(chǎn)物降解增強可能與腫瘤發(fā)生有關(guān)。例如，下面討論了通過泛素-蛋白酶體降解使 TSG 功能失活。

泛素-蛋白酶體降解使 p53 TSG (TP53) 失活

p53 TSG (TP53) 在大多數(shù)癌癥中失活 [ 18 , 19 ]。它負向調(diào)節(jié)細胞周期并參與基因組穩(wěn)定和血管生成 [ 18 , 19 ]。在人類癌癥中經(jīng)常報道純合缺失 (HD)、LOH、點突變和/或甲基化導致TP53失活（表2-9）。除了這些遺傳失活機制外，細胞 p53 水平還通過泛素化介導的降解進行調(diào)節(jié) [ 20]。許多含有環(huán)指結(jié)構(gòu)域的 E3 連接酶，包括小鼠雙分鐘 2 同源物 (MDM2)、MDM4、皰疹病毒相關(guān)泛素特異性蛋白酶 (HAUSP)、組成型光形態(tài)發(fā)生 1 (COP1)、Pirh2 和 ARF-BP1，可以泛素化第 53 頁 [ 21 - 25 ]。然而，MDM2 似乎是主要的調(diào)節(jié)因子，因為MDM2缺乏癥的致死性可以通過TP53的損失來挽救[ 21 , 26 ]。通過與 MDM4 的異二聚化，MDM2 對 p53 的 E3 連接酶活性顯著增加 [ 21 , 26 ]。在大約 10% 的腫瘤中觀察到MDM2的基因擴增[ 21 ,26 ]，其中大部分保留了野生型TP53。在一些腫瘤細胞中，即使在沒有MDM2基因擴增的情況下，也會出現(xiàn) MDM2 的過表達 [ 27 ]。此外，在大約 10% 的所有腫瘤和 65% 的視網(wǎng)膜母細胞瘤中發(fā)現(xiàn)了MDM4的過表達 [ 21 , 28 ]。病毒也可能促進 p53 的降解。人乳頭瘤病毒 E6 蛋白與 E3 泛素連接酶的 E6 羧基末端 (HECT) 結(jié)構(gòu)域同源形成復合物，導致 p53 泛素化和降解 [ 21 , 29 , 30]。這些發(fā)現(xiàn)與泛素-蛋白酶體途徑通過p53功能喪失促進腫瘤發(fā)生的觀點一致。

表 2。

腫瘤抑制基因在白血病和腦癌中的表達和失活機制。注：“—”未找到報告；“HD”純合性缺失；“NS”無顯著差異；平均百分比是使用總病例除以陽性病例計算的

表3。

抑癌基因在頭頸癌和肺癌中的表達及失活機制。注：“—”未找到報告；“HD”純合性缺失；“NS”無顯著差異；平均百分比是使用總病例除以陽性病例計算的

表 4。

腫瘤抑制基因在癌癥中的表達和失活機制。注：“—”未找到報告；“HD”純合性缺失；“NS”無顯著差異；平均百分比是使用總病例除以陽性病例計算的

表 5。

腫瘤抑制基因在癌癥中的表達和失活機制。注：“—”未找到報告；“HD”純合性缺失；“NS”無顯著差異；平均百分比是使用總病例除以陽性病例計算的

表 6。

腫瘤抑制基因在癌癥中的表達和失活機制。注：“—”未找到報告；“HD”純合性缺失；“NS”無顯著差異；平均百分比是使用總病例除以陽性病例計算的

表 7。

腫瘤抑制基因在癌癥中的表達和失活機制。注：“—”未找到報告；“HD”純合性缺失；“NS”無顯著差異；平均百分比是使用總病例除以陽性病例計算的

表 8。

腫瘤抑制基因在乳腺癌和卵巢癌中的表達和失活機制。注：“—”未找到報告；“HD”純合性缺失；“NS”無顯著差異；平均百分比是使用總病例除以陽性病例計算的

表 9。

抑癌基因在宮頸癌和子宮內(nèi)膜癌中的表達及失活機制。注：“—”未找到報告；“HD”純合性缺失；“NS”無顯著差異；平均百分比是使用總病例除以陽性病例計算的

腫瘤抑制蛋白的錯誤定位

腫瘤抑制蛋白受到多種事件的調(diào)節(jié)，以避免異常細胞增殖、促進細胞凋亡或兩者兼而有之。腫瘤抑制蛋白的易位提供了在特定細胞區(qū)室之間轉(zhuǎn)導信號的有效手段。某些腫瘤抑制蛋白在正常細胞和癌細胞中顯示出不同的定位模式，并且已顯示腫瘤抑制蛋白信號傳導的時空動力學受損與癌變和惡性進展有關(guān) [ 41 , 42 ]。接下來，我們討論腫瘤抑制蛋白的錯誤定位如何導致腫瘤發(fā)生的幾個例子。

TF調(diào)節(jié)

TFs是細胞增殖的關(guān)鍵驅(qū)動因素，并維持促凋亡基因和抗凋亡基因的表達平衡。這些因子通常與轉(zhuǎn)錄機制的特定增強子元件和/或其他蛋白質(zhì)結(jié)合，并且還可以直接募集共激活因子或共抑制因子和 RNA 聚合酶 II，從而導致腫瘤發(fā)生中涉及的關(guān)鍵調(diào)控基因的表達或抑制。在這里，我們提供了一些被異常 TF 調(diào)節(jié)滅活的 TSG 的基本概述。

異常 TF 調(diào)節(jié)導致 CDH1 失活

E-鈣粘蛋白 (CDH1) 是一種細胞粘附分子，對于維持上皮細胞層中細胞-細胞接觸的完整性至關(guān)重要 [ 76 ]。CDH1的缺失增強了上皮腫瘤細胞的侵襲性 [ 77 ]。由于CDH1基因突變、LOH 或表觀遺傳啟動子甲基化，CDH1 的失調(diào)發(fā)生在許多人類癌癥中（表2-9）。CDH1基因的高甲基化和染色質(zhì)重塑已成為導致CDH1下調(diào)的主要機制在大多數(shù)癌癥中。賊近有報道稱，CDH1 表達的失調(diào)也有助于癌癥的進展。Snail 家族 TF，包括鋅指因子 Snail 和 Slug，在CDH1的轉(zhuǎn)錄抑制中發(fā)揮重要作用，并通過在入侵過程中改變基因轉(zhuǎn)錄來誘導上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化 (EMT) [ 77 ]。雙手鋅指蛋白 ZEB1 和 ZEB2 以及基本螺旋-環(huán)-螺旋 (bHLH) 家族蛋白 E12/E47 也能夠抑制CDH1的表達。TWIST1 是CDH1的轉(zhuǎn)錄抑制因子，在浸潤性小葉乳腺癌中，TWIST1 和 CDH1 表達呈負相關(guān)[ 77 ]]。這些發(fā)現(xiàn)表明 TWIST1 與腫瘤細胞內(nèi)滲有關(guān)，這是腫瘤細胞進入循環(huán)以播種轉(zhuǎn)移的過程。賊近，另一項研究表明，腫瘤抑制因子 Kruppel 樣因子 6 (KLF6) 直接反式激活CDH1啟動子 [ 78 ]。這些綜合發(fā)現(xiàn)突出了多種機制，通過這些機制異常的 TF 調(diào)節(jié)可導致CDH1基因失活。

結(jié)論

許多報告表明，遺傳和表觀遺傳事件導致 TSG 表達喪失的“兩次打擊”模型并不能有效解釋 TSG 在人類癌癥中的失活。因此，我們提出了一種用于 TSG 失活的修訂“多次打擊”模型，其中包括非遺傳/表觀遺傳事件，例如轉(zhuǎn)錄調(diào)控、蛋白酶體降解或異常核質(zhì)穿梭（圖 1）。這種修改后的“多重打擊”模型在分子水平上結(jié)合了 TSG 的失活，可以為抗癌治療提出新的靶點。