MCM7与肿瘤相关因子的研究进展

李 瑶(综述),杨永秀(审校)

(1.兰州大学第一临床医学院，兰州 730000； 2.兰州大学第一临床医院妇产科，兰州 730000)

微小染色体维持蛋白7(minichromosome maintenance proteins 7,MCM7)是微小染色体维持蛋白(minichromosome maintenance proteins，MCMs)的家族成员之一。MCMs是一类高度保守的蛋白质,最初在酵母中发现，随后证实其亦存在于真核细胞生物中。MCMs家族至少包括6个成员：MCM2、MCM3、MCM4、MCM5、MCM6及MCM7，具有类似的结构和功能，参与DNA的复制和延伸，确保每次细胞周期中DNA仅且复制一次，与细胞增殖关系密切[1]。MCM2～7复合体在DNA复制中具有极其重要的功能，也是细胞生长过程中很多信号通路的一个聚焦点，其中MCM4/MCM6/MCM7复合体就具有ssDNA依赖性ATPase活性、ATP依赖性ssDNA结合活性和DNA解螺旋酶活性[2]。肿瘤的形成多是由于各种理化因素、生长因子、原癌基因等条件的刺激致使细胞周期失控，细胞异常分化及增殖，而G1期为DNA合成前期，决定细胞周期的长短，S期为DNA合成期，均为关键性步骤，因此MCM7在G1期和S期对细胞周期的调控作用，使其与细胞生成、增殖及肿瘤形成等关系密切[3]。

1 MCM7的结构及在细胞周期中的定位

人MCM7蛋白由719个氨基酸残基组成，相对分子质量为80×103,与家族其他成员结构高度相似，中心均有一个保守性区域，由200个氨基酸残基组成，即编码DNA依赖的ATPase模体。该模体由Walker A和Walker B组成，Walker B后紧接R-finger,即精氨酸酯，为另一个短基序，约含70个氨基酸残基[4]。MCM7的ATPase模体是MCM4/MCM6/MCM7复合体发挥自身功能的关键。MCM7除了共有的中心结构外，还有一个特殊结构——锌指模体，该模体仅在MCM2/MCM4/MCM6/MCM7复合体中存在，是调节解链酶的必需结构。

在细胞周期G1期，由起始点识别复合物、细胞分裂蛋白6(cell division cycle 6，CDC6)、CDC10依赖性转录因子1 及MCMs复合体构成复制前复合物(pre-replication complex，pre-RC)而启动DNA复制[5]。起始点识别复合物首先识别DNA复制起始点并与之结合，随之CDC6和CDC10依赖性转录因子1再与其结合，之后在CDC45的参与下将MCMs复合体整合到DNA起始点上，形成pre-RC,完成DNAS复制的启动装备。S期，细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin dependent kinase,CDK)和CDC7/DBF4激酶活化pre-RC，在MCM4/MCM6/MCM7的解螺旋作用下DNA解链并构成双向复制叉，同时MCMs复合体从pre-RC游离至胞质中，等待参与下一个细胞周期，确保每次细胞周期中DNA仅且复制一次。研究证实，MCM7的mRNA水平与细胞周期有相一致的周期性，其在G1、S期可被显著检测出，但在G0期和分化、衰老时，其表达水平逐渐下降甚至不能测出[6]。因此，MCM7可作为细胞增殖的可靠标志物，成为诊断肿瘤的依据之一。

2 MCM7与其他肿瘤相关因子

2.1MCM7与CDC6 MCMs家族由CDC基因编码，而CDC6从细胞周期G1期到M期均起重要作用，是DNA复制的又一必须因子,与细胞增殖密切相关。G1期，CDC6主要与起始点识别复合物、 CDC10依赖性转录因子1、MCMs形成pre-RC复合体；S期，CDK激活pre-RC启动DNA复制，同时磷酸化CDC6和MCM7，使其游离到胞质中，游离的CDC6在泛素化途径中被降解，MCM7则等待参与下一个细胞周期。因此，MCM7和CDC6共同确保DNA复制仅且复制一次，使细胞正常增殖。另外，CDC6的表达与E2F/Rb复合体对S期的调控有关。E2F促使转录由G1期进入S期，进行DNA复制和细胞增生。当E2F从E2F/Rb中游离后与MCM7上的多个E2F位点结合，上调CDC6与MCM7的表达，同时游离E2F可解除Rb对细胞增殖的抑制作用，促进细胞从G1期进入S期；M期，CDC6介导S-M期检查点反应的激活，启动DNA损伤监测系统，确保有丝分裂准确有序的进行[7]。

2.2MCM7与p16 p16基因已是一种被公认的多肿瘤抑制基因，由细胞周期依赖性激酶抑制基因编码，位于染色体9p21区,通过周期蛋白/CDK的作用维持G1/S期检测点的完整性，参与E2F转录因子的释放[8]。因其蛋白能与CDK4竞争性结合，抑制周期蛋白/CDK4的活性，参与细胞周期的负调控及抑制细胞的异常增殖，故亦可称为CDK4抑制因子[9]。p16蛋白可与CDK4和CDK6竞争性结合，使周期蛋白D/CDK复合体解离，导致细胞周期停滞，抑制细胞生长与分化。解离后的周期蛋白D/CDK4或周期蛋白D/CDK6激酶失活，无法磷酸化Rb，导致低磷酸化的Rb将与E2F不可分离，E2F/Rb途径被阻断，DNA转录被抑制，控制细胞增殖。p16基因突变或者缺失致使其不能与CDK4/CDK6竞争性结合，导致CDK4/CDK6增加，刺激细胞分裂，细胞增殖失控，导致肿瘤发生。在细胞周期中，CDK可活跃磷酸化的MCMs，使MCM4/MCM6/MCM7的解螺旋酶作用失活，调控DNA复制[10]。细胞从G1期进入S期时，MCMs亦能促进CDK启动同时使自身在解螺旋酶的作用下解离，导致G1期延迟，这一作用与CDK/周期蛋白复合体磷酸化Rb有关[11]。如此在细胞周期中，p16和MCM7通过与CKD的相互间作用共同参与细胞周期调控，使DNA复制及细胞增殖可以准确有序的进行。

2.3MCM7与人乳头瘤病毒 人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)是一组无包膜的双链环状DNA病毒，有8个开放阅读框架(E1，E2，E4，E5，E6，E7，L1和L2)，至少有120多种血清型。根据其与肿瘤的关系，分为高危型(HPV16，18，31，33，35)和低危型(HPV6，11)，而HPV16、18型感染与部分人的恶性肿瘤发生相关[12]。根据国内外相关研究发现，HPV相关病变多位于鳞柱上皮交界处，如喉的鳞状上皮和气管上皮交界处，肺支气管鳞柱状上皮的交界处，尤其是在宫颈癌中HPV感染宫颈鳞柱上皮交界处已被公认为是导致肿瘤发生的关键因素[13-15]。当宿主感染HPV后，HPV DNA即可生成大量的E6和E7蛋白，但这两种蛋白缺乏稳定性，易磷酸化，致使构象发生紊乱，而构象紊乱的E6和E7干扰DNA复制、转录等过程，促进肿瘤发生。HPV的致癌性也与Rb/E2F这一途径相关。E7蛋白中含有多个Rb结合位，并可与低磷酸化的Rb蛋白优先结合，使Rb/E2F复合物中的E2F被游离出来，促使细胞由G1期进入S期，导致细胞周期调控失控，细胞增殖失调。MCM7在对细胞周期的调控中与HPV有共同的Rb/E2F途径，同时也证明了Rb/E2F途径是细胞周期调控中多个作用机制的聚焦点，起着关键作用[14-15]。

2.4MCM7与蛋白激酶C受体1 蛋白激酶C受体1(receptor for activated C kinase 1，RACK1)首先由Mochly-Ros等提出并命名，为活化的蛋白激酶C受体，相对分子质量为36×103，由GNB2L1基因编码的蛋白质[16]。RACK1属于G蛋白B亚基的家族，为一种胞质内游离的支架蛋白，因其结构中含有7个色氨酸-天冬氨酸(WD)重复序列，即可通过不同的WD40位点与活化的蛋白激酶C结合、转运到细胞内相应的位置，并使其保持活性，以介导下游的反应。RACK1与MCM7共同参与并调控细胞周期。在MCM7及MCMs复合体中存在多个磷酸化位点，磷酸化的MCM7在DNA复制中有重要作用。研究发现，RACK1能够促进MCM7中丝/苏氨酸位点磷酸化,磷酸化MCM7促使细胞由G1期进入S期，促进细胞增殖[17-18]。大量研究资料证明，RACK1在大多数肿瘤中表达均增加，如在乳腺癌、卵巢癌、肝癌、口腔鳞癌及恶性黑色素瘤中均高表达，促进肿瘤形成。但根据Mamidipudi等[19]的研究认为，在结肠癌中，RACK1有抑制癌细胞形成与增殖的作用，可能是与其能在G1期及有丝分裂各个调定点抑制Src活性，却保持CDK1-cylinB复合体的活性有关，使细胞周期受到阻止，抑制肿瘤细胞的生成及恶性增殖。

2.5MCM7与表皮生长因子受体 表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)是原癌基因c-erbB1的产物，属于EGFR家族，为酪氨酸激酶型受体，常表达于正常上皮细胞表面，是上皮细胞增殖和信号转导的受体，但在某些肿瘤细胞中常高表达，成为检测肿瘤生成的辅助手段，也成为临床治疗肿瘤的一个新靶点[20]。根据洪明奇教授等在2013年6月10日发表在《cancer cell》上的研究报道称[21]，EGFR通过Lyn激酶的酪氨酸磷酸化增强MCM7对DNA复制的调控作用。在探究EGFR和MCMs间的相互作用时发现,MCM7随着表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)的刺激表达增加，却因Tyr激酶的抑制作用而降低，提示EGFR和MCM7间的相互作用可能依赖于EGFR激酶活性，MCM7也可能是EGFR激酶的底物或其下游的激酶[21]。研究发现，缺乏EGF时，MCM7将无法酪氨酸磷酸化。为了明确MCM7磷酸化激酶，他们研究了与MCM7相互作用的蛋白质发现,Lyn是唯一与之相关的酪氨酸激酶。Lyn能使MCM7酪氨酸磷酸化，MCM7的表达量因EGF的刺激而增加，因Lyn激酶抑制剂pp2的作用而减少，另外，EGF对MCM7磷酸化的刺激作用也因pp2的作用而消失，表明Lyn激酶的活性增强了其与MCM7及EGF间的相互作用。在体外，纯化重组的Lyn激酶磷酸化的谷胱甘肽能结合MCM7；而在体内用siRNAs干扰阻断Lyn的表达检测MCM7酪氨酸磷酸化对EGF的反应时发现，MCM7的酪氨酸磷酸化减少同时被引入一个依赖siRNA的Flag-p56Lyn，也支持了Lyn是MCM7的酪氨酸激酶这一推论[21]。p56Lyn是除了p53Lyn外的Lyn的另一个亚型，两者虽都与MCM7有相互作用，但研究证实只有p56Lyn对MCM7作用依赖于EGF的刺激[21]。总之，依赖于EGF刺激作用的Lyn激酶可使MCM7酪氨酸磷酸化，磷酸化的MCM7参与DNA复制过程，共同参与调控细胞周期及细胞增殖。

3 展 望

因MCM7在DNA复制中的作用，使其在调控细胞周期、细胞增殖及肿瘤形成等过程中均有重要意义，根据其在细胞周期中的定位，检测其表达的高低，即可作为细胞增殖、肿瘤形成等判断的依据。但目前为止，MCM7与其他蛋白之间及各调控因子之间的相互作用尚不清楚，有待进一步研究。鉴于MCM7在正常组织和病变组织表达上的差异性是较Ki67、p53等其他肿瘤标志物能更为敏感，能较灵敏地反映细胞异常增殖，对辅助诊断肿瘤形成更可靠，可成为一种新型肿瘤标志物。

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