细胞周期蛋白G1、G2与恶性肿瘤的研究进展

叶星星，蔡志毅，刘池波

（1.温州医学院，浙江 温州 325000；2.台州市立医院 耳鼻咽喉科，浙江 台州 318000；3.台州市立医院 检验科，浙江 台州 318000)

肿瘤的形成是细胞增殖、凋亡和分化异常的结果。基于细胞分子生物学的现代医学研究表明细胞周期与细胞癌变已不是两个独立的事件，肿瘤是一种细胞周期紊乱性疾病。细胞周期蛋白目前分Cyclin A、B、C、D、E、F、G、H、I、K十大类。除Cyclin G以外，细胞周期蛋白多数通过在细胞周期时相性地合成与降解，调节对其依赖的蛋白激酶（CDK）活性，从而调控细胞周期进程。细胞周期人为分为DNA合成前期（G1期）、DNA合成期(S期)、DNA合成后期（G2期）和分裂期（M期）。哺乳动物细胞的细胞周期蛋白分别在细胞周期的不同时期时相性的合成与降解，对细胞周期蛋白依赖的蛋白激酶（CDK）活性进行调节，从而调控细胞周期进程。在细胞周期中，G/S期调控点极为重要，因为其关系到整个细胞周期的正常运行。细胞周期蛋白Cyclin G就参与了G/S期调控。现就Cyclin G1、Cyclin G2的作用机制以及在某些恶性肿瘤中的研究概述如下。

1 Cyclin G1、G2的特征及其作用

人的Cyclin G1基因是由Horne等[1]于1996年发现的，定位于染色体5q-32-q34区域，有6个外显子，其cDNA长3.17 kb。Cyclin G1蛋白在细胞周期中持续表达并且主要定位于细胞核，在细胞周期各时相表达水平基本一致,较为稳定。Cyclin G2是Horne等[1]人在研究Cyclin G1时发现的一个同源基因，为与Cyclin G1相区别，命名为Cyclin G2。Cyclin G2蛋白主要定位在细胞质中，其表达水平在细胞周期中显波动性，在S期中期达高峰。Cyclin G2在小脑中的表达最强，在胸腺、脾、前列腺和肾等组织中表达较高，在骨骼肌中表达水平很低。

2 Cyclin G1、Cyclin G2参与细胞周期调控的分子机制

2.1 Cyclin G1与P53通路、PRb通路及PP2A的关系

1995年Zanberman等[2]在大鼠基因组中研究P53结合点时发现Cyclin G1有两个P53结合全位点，一个位于第一个内含子，另一个在转录起始点的上游。因此，Cyclin G1与P53有着密切关系。Cyclin G1是P53转录靶基因，当DNA损伤时，P53被激活，Cyclin G1表达上调，从而抑制细胞增殖。另外，Cyclin G1又可在P53缺失的情况下，被一些转化生长因子（TGF-B、BMP-4、P63、P73等）诱导激活，提示Cyclin G1有P53非依赖性途径。至今，尚未明确与Cyclin G1有密切关系的CDK，只是发现其与PRb、GAK、Cdk5、PP2A的B’亚单位和C亚单位之间有相互作用。Mdm2是种E3泛素连接酶，P53的表达下调可通过Mdm2完成的[3]，被认为是P53的负反馈调节基因。Okmoto等[4]研究发现Cyclin G1可利用PP2A使Mdm2去磷酸化，进一步调节P53和调节细胞生长。若Mdm2在S166处去磷酸化，Mdm2则定位于胞质，从而使核中的P53蛋白免于被Mdm2降解，而Mdm2在T216处去磷酸化则导致P53蛋白的降解。综上所述，Cyclin G1可依赖于P53途径或不依赖于P53途径（PRb通路、PP2A通路等）发挥调节细胞生长的作用，至于它们之间更详细的相互作用机制还要做深入的研究。

2.2 Cyclin G2与PP2A、PI3K-PKB通路、FoxO TF、Hoxa-10的关系 Cyclin G不同于传统的细胞周期蛋白，它在细胞有丝分裂G0期水平升高，当细胞进入S期表达水平即下降，目前认为它具有阻止细胞周期进行的作用。Cyclin G2表现为P53非依赖性，那么Cyclin G2是通过何种机制来抑制细胞生长呢？PP2A是一个高度保守的丝氨酸/苏氨酸磷酸，其主要功能是阻止未成熟细胞进入分裂期。Cyclin G2可与PP2A结合，所形成的复合物通过PP2A靶位或亚基的特异性改变使G1期阻滞和抑制细胞生长[5]。经典的PI3K（磷酸肌醇-3-激酶）是由P85调节亚单位和P110催化亚单位组成的异源二聚体。在生长因子的刺激下，PI3K-PKB通路激活，并导致细胞多种变化。在哺乳动物中，PI3K-PKB通路激活导致FoxO TF的磷酸化及活性丧失；PKB失活时，FoxO TF去磷酸化，定位于细胞核并且具有激活转录功能。FoxO TF激活可上调多种基因的表达，如CDK抑制剂P27，RB相关蛋白P130，凋亡基因FasL、Bim以及调节G2/M期的蛋白Cyclin D。许多研究发现Cyclin G2是细胞周期中普遍存在的调节因子，它可阻止G1/S期转变[5]。Martinez-Gac等[6]研究发现PI3K可通过抑制FoxO TF活性来减少Cyclin G2 mRNA及其蛋白含量，最终导致细胞周期的阻滞。Hoxa-10与细胞周期的调节有关，Yue等[7]发现在Hoxa-10突变的子宫组织中Cyclin G2的表达水平异常升高，提示Cyclin G的表达是Hoxa-10的下游事件之一。另外Horne等[8]已证实一些生长抑制因子，如转化生长因子TGF-B1可诱导Cyclin G2的表达。

3 Cyclin G1、Cyclin G2在恶性肿瘤中的研究概况

Cyclin G1在多种恶性肿瘤中存在过度表达，如星形细胞瘤、黑色素瘤、食管癌、肺癌、乳腺癌、宫颈癌、卵巢癌、前列腺癌、结肠癌及肝癌等，被认为是癌基因，另一方面它又参与DNA损伤时G2/M期阻滞及肿瘤诱导凋亡故又被认为具有抑癌功能。Liang等[9]研究发现宫颈上皮内瘤变组织（CIN）和宫颈癌组织（SCC）中，Cyclin G1蛋白的阳性率和表达强度均高于宫颈正常上皮组织，推断高危型HPV感染的CIN和SCC发生中，Cyclin G1可能发挥了重要作用。Galanis等[10]于2008年研究了Rexin-G与胰腺癌的关系，Rexin-G是由莫洛尼鼠白血病病毒（MoMLV）家族中提取出来的非复制性逆转录病毒载体。MoMLV编码人类突变型的Cyclin G1，导致Cyclin G1-CDK结合区部位的缺失，阻止了Cyclin G1蛋白活性达到抑制胰腺癌细胞增殖的目的。向胰腺癌肝转移的裸鼠模型静脉注射Rexin-G同样也起抗肿瘤作用。Gramantieri等[11]于2007年应用siRAN微阵列技术及实时定量PCR技术等发现miR-122a表达下调出现于所有肝癌细胞中，并且miR-122a调节Cyclin G1表达，两者存在负相关性。肝癌细胞中miR-122a增加导致Cyclin G1基因不稳定，Cyclin G1减低可明显减少肝癌发生率和阻止细胞进入S期。Seo等[12]于2006年发现Cyclin G1通过转录激活Cyclin B1克服辐射诱导产生的细胞周期G2期阻滞增加细胞死亡。Cyclin G1含量丰富的肺癌细胞放疗后死亡率增加提示Cyclin G1增加放疗中DNA破坏的敏感性。我国学者[13]在体外培养条件下研究卵巢激素诱导小鼠子宫内膜上皮细胞Cyclin G1的表达及细胞增殖和细胞周期进程的变化，以探讨孕激素依赖的细胞周期调控因子Cyclin G1对子宫内膜上皮细胞增殖的负调控作用。结果提示，孕激素依赖的Cyclin G1可能通过阻滞细胞周期进程来参与孕激素对子宫内膜上皮细胞增殖的负调控作用。

Cyclin G2不同于其他传统的细胞周期素，目前认为它具有阻止细胞周期进行的作用，Cyclin G2在多种发生凋亡的细胞里有高表达，在抗原诱导细胞周期阻滞和凋亡期间表达上调，而在增殖的细胞中表达减少。在许多组织中，Cyclin G1和Cyclin G2基因表达并不同步，说明两者的功能不能相互替代。我国学者崔晓峰等[14]应用RTPCR法研究了Cyclin G2基因在喉鳞状细胞癌中的表达，结果示喉癌组织中Cyclin G2 mRNA表达的强度明显低于正常喉黏膜和声带息肉组织，差异有统计学意义（P<0.01）。Cyclin G2的表达在正常喉黏膜和声带息肉组织之间的差异无统计学意义。Ito等[15]发现正常甲状腺滤泡组织中Cyclin G2的表达水平明显高于甲状腺腺瘤、乳头状癌及微小癌；甲状腺腺瘤中Cyclin G2水平亦高于腺癌，提示Cyclin G2的表达缺乏是参与甲状腺乳头状癌发生发展的重要因素之一。Kim等[16]研究了Cyclin G2在人类口腔癌中表达情况。结果示：①免疫组化结果表明口腔癌组织、病变口腔黏膜上皮组织中细胞核内Cyclin G2的阳性率（11.1%、69.1%）明显低于正常正常口腔黏膜组织（100%）（P<0.01）。有趣的是，在去除了核内Cyclin G2表达的112例口腔癌组织中，有58例（占52%）表现Cyclin G2的细胞质内表达，54例（占48%）表现Cyclin G2表达缺失。提示Cyclin G2由核内向胞质的移位表达及表达量的下调在口腔癌的发生发展中扮演了重要的角色。②将Cyclin G2基因转染到SCC15细胞后发现高表达的Cyclin G2可以明显抑制细胞增殖和细胞群形成，伴随G1期细胞数明显增加和S期细胞数的减少。③在正常口腔角化细胞中通过RNA干扰（RNAi）使Cyclin G2基因沉默导致它的表达下降可以促进细胞增殖，伴随着S期和G2期细胞的增加。Cellai等[17]发现在WEB-2170所介导的人类急性髓系白血病细胞（NN4）坏死或凋亡中，Cyclin G2蛋白呈现高表达。 Li等[18]研究发现在人类乳腺癌细胞中，Cyclin G2基因在抗HER2抗体所介导的细胞信号转导过程中呈高表达，在HER2介导的细胞信号转导过程中呈低表达，提示Cyclin G2具有抑制乳腺癌细胞增殖的作用。Yue等[7]发现围着床期小鼠宫颈中Cyclin G2具有促进凋亡与终末分化的作用。在宫颈Hela细胞中，Cyclin G2亦有抑制细胞增殖的作用[19]。Choi等[20]利用免疫组化法检测110例胃癌石蜡切片组织中Cyclin G2的表达率为77.6%，其与胃癌的组织分化程度、临床分级、有无淋巴结转移及周围浸润程度呈负相关。说明Cyclin G2的表达不仅与胃癌发生有关，而且在胃癌演进中也发挥重要作用，影响患者预后。

4 展望

细胞周期调控是当前细胞生物学和分子生物学研究的热门课题。细胞周期受到多种直接或间接的调节因子的调控，随着科学研究的进展，发现越来越多的调节因子参与细胞周期调控。细胞周期蛋白G1、G2（Cyclin G1、Cyclin G2）是细胞周期蛋白中发现较晚的新成员，已发现它们在多种人类恶性肿瘤中有异常表达。目前初步认为Cyclin G1具有促进细胞增殖兼促进细胞凋亡的功能，Cyclin G2具有抑制细胞增殖的作用，但是它们更详细的功能及作用机制有待于更深入的研究。基于细胞分子生物学的现代医学研究表明细胞周期与细胞癌变已不是两个独立的事件，肿瘤是一种细胞周期紊乱性疾病。因此，开展针对细胞周期蛋白的抗癌研究颇具广阔的前景。特别是Cylin G2对细胞周期的负性调节作用，为开展抗癌药物的研究提供了一定的理论依据。

[1]Horne MC,Goolsby GL,Donaldson,KL,et al.Cyclin G1 and Cyclin G2 comprise a new family of cyclins with contrasting tissue-specific and cell cycle-regulated expression[J].J Biol Chem,1996,271(11):6050-6061.

[2]Zauberman A,Lupo A,Oren M.Identification of p53 target genes through immune selection of genomic DNA:the Cyclin G gene contains two distinct P53 binding sites[J].Oncogene,1995,10(12):2361-2366.

[3]Momand J,Wu HH,Dasgupta G.MDM2-master regulator of the p53 tumor suppressor protein[J].Gene,2000,242(1-2):15-29.

[4]Okamoto K,Li H,Jensen MR,et al.Cyclin G recruits PP2A to dephosphorylate Mdm2[J].Mol Cell,2002,9(4):761-771.

[5]Bennin DA,Don AS,Brake T,et al.Cyclin G2 associates with protein phosphatase 2A catalytic and regulatory B'subunits in active complexes and induces nuclear aberrations and a G1/S phase cell cycle arrest[J].J Biol Chem,2002,277(30):27449-27467.

[6]Martinez-Gac L,Marques M,Garcia Z,et al.Control of Cyclin G2 mRNA expression by forkhead transcription factors:novel mechanism for cell cycle control by phosphoinositide 3-Kinase and forkhead[J].Mol Cell Biol,2004,24(5):2181-2189.

[7]Yue L,Daikoku T,Hou X,et al.Cyclin G1 and Cyclin G2 are expressed in the periimplantation mouse uterus in a cellspecific and progesterone-dependent manner: evidence for aberrant regulation with hoxa-10 deficiency[J].Endocrinology,2005,146(5):2424-2433.

[8]Horne MC,Donaldson KL,Goolsby GL,et a1.Cyclin G2 is up-regulated during growth inhibition and B cell antigen receptor-mediated cell cycle arrest[J].J Biol Chem,1997,272(19):l2650-12661.

[9]Liang J,Bian Ml,Chen QY,et al.Relationship between Cyclin G1 and human papilloma vius infection in cervical intraepithelial neoplasia and cervical carcinoma[J].Chin Med Sci J,2006,21(2):81-85.

[10]Galanis E,Carlson SK,Foster NR,et al.Phase I trial of a pathotropic retroviral vector expressing a cytocidal Cyclin G1 construct (Rexin-G) in patients with advanced pancreatic cancer[J].Mol Ther,2008,16(5):979-984.

[11]Gramantieri L,Ferracin M,Fornari F,et al.Cyclin G1 is a target of miR-122a,a microRNA frequently down-regulated in human hepatocellular carcinoma[J].Cancer Res,2007,67(13):6092-6099.

[12]Seo HR,Lee DH,Lee HJ,et al.Cyclin G1 overcomes radiation-induced G2 arrest and increases cell death through transcriptional activation of Cyclin B1[J].Cell Death Differ,2006,13(9):1475-1484.

[13]马琰岩,范轶,白玛康卓,等.孕激素诱导Cyclin G1在小鼠子宫内膜上皮细胞的表达及其对细胞增值的影响[J].生理学报,2008,60(4):541-546.

[14]崔晓锋,牛作兴,刘爱军.喉鳞癌组织Cyclin G2基因表达及其临床意义的研究[J].中华肿瘤防治杂志,2008,15(8):597-599.

[15]Ito Y,Yoshida H,Uruno T,et al.Decreased expression of Cyclin G2 is significantly linked to the malignant transformation of papillary carcinoma of the thyroid[J].Anticancer Res,2003,23(3B):2335-2338.

[16]Kim Y,Shintani S,Kohno Y,et al.Cyclin G2 dysregulation in human oral cancer[J].Cancer Res,2004,64(24):8980-8986.

[17]Cellai C,Laurenzana A,Bianchi E,et al.Mechanistic insight into WEB-2170-induced apoptosis in human acute myelogenous leukemia cells:the crucial role of PTEN[J].Exp Hematol,2009,37(10):1176-1185.

[18]Li XF,Aruni S AD,Mao WQ,et al. Roles of human epidermal growth factor receptor 2,c-jun NH2-terminal kinase,phosphoinositide 3-kinase,and p70 S6 kinase pathways in regulation of Cyclin G2 expression in human breast cancer cells[J].Mol Cancer Ther,2007,6(11):2843-2857.

[19]Tian YL,Liu FR,Liu J,et al.Ectopic expression of Cyclin G2 inhibits cell proliferation in HeLa cancer cell line[J].Ai Zheng,2002,21(6):577-581.

[20]Choi MG,Noh JH,An JY,et al.Expression levels of Cyclin G2,but not Cyclin E,correlate with gastric cancer progression[J].J Surg Res,2009,157(2):168-174.