肿瘤抑制基因ST7的研究进展

张红梅 (德州学院生物系，山东 德州 253023)

肿瘤抑制基因ST7的研究进展

张红梅 (德州学院生物系，山东 德州 253023)

肿瘤抑制基因;ST7

2001年，ST7作为肿瘤抑制基因被发现，该基因广泛表达于人体各正常组织器官中。在各种起源于上皮组织的癌症如乳腺癌、前列腺癌、直肠癌以及卵巢癌等细胞里通常会出现该基因的突变或缺失。但是，在随后的研究中许多学者却在多种癌细胞中没有发现该基因的突变或缺失。因此，ST7作为肿瘤抑制基因的地位似乎受到挑战，现具体综述如下。

1 ST7基因的发现

肿瘤抑制基因常称之为抑癌基因，是指某种基因当受到阻抑、失活、丢失、或其表达产物丧失功能时可导致细胞恶性转化;反之，在实验条件下，若导入或激活它则可抑制细胞的恶性转化。关于肿瘤抑制基因存在的概念由来已久，人们最初从某些肿瘤染色体特定部位的缺失来推测它的存在。而体细胞遗传学的发展则为其存在提供了进一步的证据：当用正常细胞同肿瘤细胞杂交，或将某一条正常细胞染色体导入肿瘤细胞，发现肿瘤细胞的恶性表型受到抑制，从而推测在正常细胞染色体上存在着肿瘤抑制基因。相对于癌基因来说，目前克隆到的抑癌基因数目较少，但这并不意味着客观存在的抑癌基因比癌基因数目少，这是由于抑癌基因的改变表现为其功能的减弱或丧失，所以其分离、鉴定和确认比癌基因困难得多。1986～1987年国际上有3个实验室成功地得到第一个抑癌基因-RB的克隆〔1～4〕。此后相继发现和鉴定了许多其他抑癌基因，它们对多类人类癌症的发生起作用。其中有些被确定为少见的遗传性癌症的基因，有些则在常见的非遗传性成人癌症中呈缺失或突变。大多数抑癌基因既参与遗传性癌，也参与非遗传性癌的发生。有些抑癌基因的突变是导致人类肿瘤发生的最常见的分子改变。ST7基因的名字来自于英文“Suppression of Tumorigenicity 7”的首字母缩写，它位于人第7条染色体上。它被证明是一种高度保守的基因，在各种低等动物中也被广泛表达，因此可以推定它在动物个体生长和发育中起重要作用。到目前为止，科学家已发现的抑癌基因至少有100多条(包括候选抑癌基因)，所以若通过实验找到一条抑癌基因极为平常，然而ST7基因的问世却显得异乎寻常，因为它是迄今为止第一条利用人类基因组草图所提供的信息独立完成的一项科研成果〔5〕。这充分表明了人类基因组草图的公布对全人类更透彻地了解自身所做出的伟大贡献。就这点来说，ST7基因的发现具有里程碑式的意义。

2 ST7基因结构及其产物

ST7基因是由多基因系统组成的，在结构上非常复杂。其中包括两个在正链上的非编码ST7ot3和ST7ot4基因，二者同ST7大部分转录密码重合和两个在负链上的无义基因ST7ot1和ST7ot2。ST7至少有3个不同的带有可变起始点的5'外显子。研究还表明ST7第三个3'末端外显子来自于ST7ot3。ST7ot3区域包括从ST7内显子10到外显子14，其中包含了数个外显子。ST7ot4有至少7个外显子，它们位于ST7外显子1与一个类似原肌球蛋白的序列之间。ST7ot1同ST7外显子1和启动子重叠，ST7ot2的区域从ST7内含子1到内含子9，并有多种转录本〔5〕。人ST7 mRNA长度为1 874 bp，其产物为一个单独的具有跨膜受体性质的蛋白。Battle等〔6〕发现ST7极是一种新的低密度脂蛋白受体相关蛋白，在胞内区可以与信号转导相关蛋白结合，利用双杂交酵母系统证实ST7蛋白细胞质内区域同三种与胞吞和信号转导有关的蛋白相互作用。这三种蛋白为 RACK1、MIBP 和 SARA〔7〕。Charong等〔8〕研究表明 ST7 定位于细胞质内和细胞质膜上，在细胞周期的各个时相中表达量不同，其中在细胞间期ST7的mRNA表达量达到最高。

3 ST7与其他抑癌基因的比较

见表1。

表1 STT与其他抑癌基因的比较

4 ST7参与肿瘤形成的机制

在一系列人类肿瘤形成过程中常常会遇到人类染色体7q31的杂合性缺失，标志着抑癌基因的存在。结合显微细胞融合技术及缺失作图，研究发现抑癌基因位于遗传标记D7S522 and D7S67之间的关键区域。利用定位克隆证实在7q31内有一个抑癌基因，即ST7。此基因在人所有组织中都有表达，通过对一系列的乳腺癌衍生细胞系和原发性结肠癌的分析揭示出ST7变异的存在。将ST7 cDNA导入前列腺癌衍生细胞系pc3中，对体外细胞的增殖无影响，但使得体内的致瘤性消失，以上结果表明ST7是在7q31染色体内的一个抑癌基因，可能在一些人类肿瘤的发展中起重要作用〔6〕。也有实验表明ST7是通过诱导诸如SPARC，IGFBP5这些重塑细胞外基质的基因及多种基质金属蛋白酶的改变而产生抑癌作用的，即通过改变肿瘤细胞的微环境而起作用的〔9〕。

5 ST7作为肿瘤抑制基因的争议

然而，近几年许多研究人员又找到了ST7为非抑癌基因的证据，研究人员在许多前列腺肿瘤中发现了在7号染色体臂上的杂合性缺失，而这种改变一般与抑癌基因的失活有关。以前显示在D7S486与D7S24607微卫星之间的7q31主要区域杂合性缺失，其中包括诸如 TES，CAV2，CAV1，MET，CAPZA2.ST7，WNT2的待定抑癌基因。研究人员发现肿瘤中CAV1，CAV2，MET和TES的mRNA的表达要低于正常前列腺组织，结果显示在7q31处，TES为最佳候选肿瘤抑制基因，而不是 ST7基因〔10〕。而在另一项验证ST7在癌基因中的遗传地位的实验中，研究人员筛选了135个结肠癌患者，其在7q31处杂合缺失，鉴定了完整的ST7基因没有发现体细胞变异，因此结果不支持ST7是结肠癌的肿瘤抑制基因〔11〕。在胃癌的研究中，利用高效液相色谱分析ST7的胞内变化，结论也支持ST7可能不是胃癌的靶基因〔12〕。在人骨髓瘤细胞ST7变化分析实验中，研究人员筛选了22个人骨髓瘤细胞系，其中包括17个急性白血病细胞系和5个慢性白血病细胞系，通过双向DNA测序分析，结果表明在所有细胞系中没有检查到任何变异。另外，对于以前报道有变异的乳腺瘤的分析也证明没有这种变化。因此，上述结论极为支持ST7的变化并未参与人骨髓瘤的发病机制。故此项实验的研究人员认为ST7被作为一系列人体瘤形成的抑癌基因的地位值得怀疑〔13〕。Yoshimura等〔14〕为了确定 ST7基因在癌细胞中的变异频率，检查了ST7基因 在48个肠癌、48个胃癌、48个肝癌中的变异情况。用聚合酶链式反应单链构象多态性以及直接测序，他们检测到了体细胞的变异，位于靠近外显子与内含子8的交界处，但144例中只有3例。因此他们的结论是ST7基因的变异在原发性结肠癌，胃癌以及肝癌中极少。为了确定7q31和ST7的遗传变异是否参与了人食道癌的发生，Wang等〔15〕在43个原发性食道癌的 7q31-q35遗传距离为5.4cM的区域进行了杂合性缺失构图，并在此区域有杂合性缺失的肿瘤中进行了ST7的变异分析。在43例肿瘤中，12例在7q31-7q35显示了杂合性缺失，其中包括18例鳞状细胞癌中的4例和25例腺癌中的8例。杂合性缺失最高频位点在D7S480，到ST7有4.2 Mb的距离，在37例肿瘤中有22%出现了杂合性缺失。在7q具有杂合性缺失的12例肿瘤细胞中ST7基因的整个编码区以及两侧没发现变异。另外，在对11对肿瘤正常细胞进行的定量RT-PCR分析中，ST7 mRNA的表达没有显示出超过50%的衰减。这些数据显示7q31-7q35的杂合性缺失在起源及发展上至少同食道癌部分过程有关，但是ST7并不是此细胞变异的靶基因。为了研究ST7在乳腺癌以及结肠腺癌中的地位，Dong等〔16〕筛选了原发性头颈鳞状细胞癌，乳腺侵入性管道癌以及结肠腺癌，结果发现头颈磷状细胞癌中24%，乳腺侵入性管道癌中17%，结肠腺癌中33%被检查到了D7S522/D7S677的杂合性缺失，但在所有样本中没有体细胞的变异。Dong等〔16〕接着又在乳腺癌细胞系中寻找变异结果，发现包括以前曾报道过的存在变异细胞系在内的所有细胞系都是野生型序列。因此认为在7q31.1-7q31.2区杂合性缺失的大多数人类癌中ST7基因不是失活的主要靶基因。Brown等〔17〕在对多种细胞系和原发性上皮肿瘤进行了ST7变异分析时，仅在一个乳腺肿瘤细胞系中检测到错义变异，以前在细胞系及原发性肿瘤中发现的变异在他们的分析中不明显，因此他们认为这些结果意味着在此位点的另外一个抑癌基因或许发挥着更重要的作用。

6 小结

从以上近几年围绕ST7所做的研究看，少有支持其为抑癌基因的，但就此做出ST7不是抑癌基因的结论是很草率的。因为可能还有两种原因使ST7失活，即表观遗传学下调作用和单倍不足。有些研究人员认为，肿瘤的最早的发生可能源自干细胞阶段的表观遗传变异，负责此项研究的Feinberg等〔18〕教授认为他们并非反驳肿瘤发生发展中发生了基因改变的观点，而是认为表观遗传学上亦发生了改变而且来得更早些。表观遗传学的改变不直接改变基因组的序列，而是通过其他方式来影响基因的表达，比如甲基化。科学家认为，大约一半的人类疾病可归咎于基因，而另外一半则与非遗传因素有密切联系，其中表观遗传因素又占据非遗传因素的一定比例。而DNA甲基化，它是表观遗传因素中较重要的一种。近年来的研究进一步发现了表观遗传学改变和肿瘤发生的关系，Feinberg等〔18〕教授更提出了包含表观遗传学改变的肿瘤发生的三个过程，在传统的二次打击理论之前加上了表观遗传学改变这一重要步骤。许多尚未发现基因突变的细胞却往往有了肿瘤细胞的特性，而现在的研究发现这些原代细胞经常带有表观遗传学的改变。研究人员通过建立蛋白质精氨酸甲基化酶的反义细胞系，经生物芯片分析，发现当蛋白质精氨酸甲基化酶水平下降时，有更多的基因得到表达。在受到影响的基因中，ST7和NM23是蛋白质精氨酸甲基化酶和BAF(BRG1/hBRM-associated factors)复合体的靶基因。当蛋白质精氨酸甲基化酶过量表达时，ST7和NM23的表达又会下降〔19〕。单倍体不足是指，一种基因的两个版本中的一个发生突变或丢失，就足以改变基因型，所以对一个肿瘤抑制基因来说，这会增加突变的机会，从而导致癌症。人类CDC4基因、FXBW7基因在约10%的人类肿瘤细胞系中、在子宫内膜中和结肠癌、直肠癌中发生突变，它被在控制染色体稳定性中发挥作用的一种酶编码。现在，研究人员发现FXBW7/CDC4是一种单倍体不足肿瘤抑制基因，经常丢失，丢失的方式取决于对p53基因的保持情况〔20〕。因此，判断ST7是否为抑癌基因，还需进一步的试验验证。另外，ST7基因的具体功能还并不了解，初步的研究结果表明，该基因可能在肿瘤血管的发生过程中起着某种作用。

尽管ST7抑癌基因的地位受到质疑，但是将ST7 cDNA导入前列腺癌衍生细胞系可使裸鼠体内肿瘤消失的试验又强烈的暗示ST7基因与抑癌的关系，因此，将其作为候选抑癌基因的定位是恰如其分的。对于ST7是否为抑癌基因的验证试验，今后应该以表观遗传学下调作用和单倍不足为考虑重点。另外，由于ST7基因可能参与肿瘤血管的形成，因此，对ST7基因抑癌机制的研究可以为人类提供一个抗癌新药的靶基因，从而为人类征服癌症开辟一条新的途径。

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R73

〕 A

〕 1005-9202(2012)22-5073-02;

10.3969/j.issn.1005-9202.2012.22.122

国家自然科学基金(No.30901023)

张红梅(1976-)，女，硕士，讲师，主要从事生物信息学研究。

〔2011-11-17收稿 2012-04-11修回〕

(编辑 赵慧玲/张 慧)