SOX7与Wnt/β-catenin通路在肿瘤中的研究进展*

张清秀 王 鹏

(1.泰山医学院，山东 泰安 271000，2. 泰山医学院附属泰山医院胸外科，山东 泰安 271000)

SOX7是含高迁移率族蛋白(HMG)结构域的SOX基因家族SOXF亚族的成员之一。近年来的研究表明，SOX7在肿瘤的发生及抑制中发挥重要作用。经典的Wnt信号通路(Wnt/β-catenin通路)对细胞维持自我更新、抑制分化、增殖、迁徙、极性和凋亡起到重要作用，经典途径与肿瘤的发生发展关系密切。本文就SOX7与Wnt/β-catenin通路在肿瘤中的具体作用及相关机制的研究进展做一综述。

1 SOX7基因和SOX基因家族概述

1.1 SOX基因家族

Sinclair 等[1]于1990年克隆出人体Y染色体性别决定基因(SRY)，定位于Yp11.3。 SOX(SRY-related high-mobility-group box)基因是在HMG-box区域其氨基酸序列具有高度的保守性，且编码的蛋白质与SRY产物在该基序保守区具有60%以上相似氨基酸序列基因构成的基因家族。根据HMG-box同源程度的差异，SOX基因家族可分为10个亚家族：A、B、C、D、E、F、G、H、I、J亚家族，有33个家族成员。SOX基因家族编码与生物发育有关的转录因子，其编码的转录因子在细胞内外信号传导过程中，可以上调或下调信号传导通路的活性大小，在性别决定、性别分化、早期的胚胎分化、神经系统的发育、晶体的发育、软骨的形成和造血功能的产生等生物生长发育行为中起着重要作用。

SOX家族基因一般具有以下特点[2,3]：(1)产物具有一个HMG-box基序，与SRY有60%以上的相似氨基酸序列。(2)能特异性识别DNA序列，与5”-(A/T)(A/T)CAA(A/T)G-3”序列结合，使靶DNA发生弯曲。(3)编码的产物作为一类重要的转录调控因子发挥作用，SOX蛋白与其他转录调控因子或配体蛋白相结合形成复合体调控靶基因的表达。(4)参与早期胚胎的发育调控过程，决定细胞的命运，其表达具有时间和空间特异性，并能与其他调控基因相互作用，从而构成一个多层次、多环节的网络控系统。(5)SOX家族成员具有功能特异性和组织特异性，同一SOX基因在同一细胞中对不同的启动子或不同细胞中影响不同；部分家族基因之间在功能上相互交叉且可替代。(6)在进化上高度保守，且不成簇的存在，分散存在于整个基因组中。

1.2 SOX7基因及其生物学作用

Shiozawa M[4]于1996年首先在非洲爪蟾和小鼠中克隆出SOX7基因，鼠SOX7多肤能够与DNA序列AACAAT结合，调控一系列靶基因的表达，包括发育基因Gata-4和Gata-6，随后发现SOX7在内胚层的分化中发挥重要作用。SOX7位于人类染色体8p23.1[5]，编码377个氨基酸，是SOX基因F亚族成员之一，人类SOX7mRNA在成人肺、气管、前列腺、淋巴结、胎盘、心脏中高表达。研究表明，SOX7与SOX18对于非洲爪蟾心脏发育是必不可少的，SOX7能抑制β-catenin诱导的Siamois，并且SOX7的C末端在这一作用中是必须的，SOX7、SOX17、SOX18在爪蟾心脏发育过程中能激活Nodal编码相关蛋白Xnrs，且他们之间在功能上存在功能冗余性[6]。SOX7和SOX17能增强鼠层粘连蛋白α1的表达而调节鼠内胚层分化[7]。在斑马鱼血管生成过程中，SOX7与SOX18在维持动脉血管平衡过程中存在功能冗余性，共敲除SOX7和SOX18造成血管生成缺陷[8]。在胚胎干细胞分化的过程中，利用全基因表达谱的方法鉴定了SOX7作为潜在的候选基因，参与了中胚层形成血液谱系的调控。SOX7在中胚层前体中瞬时表达，体外敲除SOX7大大减少了原始红细胞造血祖细胞和内皮祖细胞的形成，SOX7在最初定型的血液前体中的分子调控中作为一个新的重要的调节子，SOX7的持续表达完全改变了血细胞生成中增殖和分化的平衡[9]。Savage J等发现，SOX7和SOX15能够诱导早期阶段的肌肉生成，但是只有SOX7具有形成完全分化的骨骼肌的功能。

2 SOX7基因与肿瘤

通过连锁分析和体细胞缺失分析发现人类染色体 8p23.1上有一个1.4Mb长的包括抑癌基因的片段，SOX7也位于这一区域，因此推测SOX7可能是一个抑癌基因。SOX7的低表达与许多肿瘤的发生有关，在前列腺癌、结肠癌、原发性乳腺癌、原发性肾癌、原发性肺癌中SOX7mRNA表达水平明显下调；在胃癌、食管癌、胰腺癌中高表达，在癌细胞系HL60、HeLa、S3、K562、MOLT-4、Raji、SW480、A549等中不表达或低表达[10]；这表明SOX7及SOX家族基因在多种组织的表达，在时间与空间上均具有差异性，同一SOX基因在不同的细胞或在同一细胞中对不同的组织具有不同的影响。

SOX7 mRNA表达水平在肝癌细胞系比正常肝组织表达下调，在肝癌组织比匹配的癌旁组织表达下调；SOX7 DNA启动子区在肝癌细胞系Hep3B、SK-Hep-1、HepG2、Huh-1发生甲基化，而在SOX7 mRNA表达下调的肝癌组织中发现SOX7 DNA启动子区甲基化现象并不明显[11]。结肠癌组织与正常结肠组织相比，SOX7基因在结肠癌细胞及结肠癌组织中低表达；结肠癌细胞系SW480在DNA甲基转移酶抑制剂五氮胞昔刺激下SOX7表达水平上升，甲基化特异性聚合酶链技术结果显示SOX7在结肠癌中低表达受DNA 甲基化调控；在结肠癌细胞系SW480中过表达SOX7能促进生存素的表达[12]。ZHOU X等[13]研究发现，在人类结直肠癌细胞SW480中SOX7参与了阿司匹林介导的抑制SW480细胞系生长，并通过AP1转录因子调节SOX7的表达。启动子区的甲基化改变引起SOX7在前列腺癌中低表达，SOX7是前列腺细胞和结肠上皮细胞中β-catenin功能的一个独立检测标志，SOX7蛋白能和β-连环蛋白(β-catenin)相互作用从而抑制β-catenin的转录，异常表达的SOX7抑制细胞增殖并且抑制由于β-catenin突变引起的转录，SOX7的失活和结肠癌、前列腺癌的发生相关，推测SOX7是一个抑癌基因，并且在β-catenin的转录中起着关键作用[14]。在原发性肺腺癌中，SOX7低表达，且伴随SOX7低表达的肺腺癌患者预后差[15]。在胰腺癌细胞株BXPC-3、CFPAC-1中SOX7基因的mRNA呈阳性表达，而在PANC-1和SW1990中SOX7基因表达沉默；与BXPC-3、CFPAC-1相比，PANC-1和SW1990中SOX7基因启动子区甲基化率较高；经过去甲基化处理后，PANC-1与SW1990中SOX7启动子区的甲基化率下降，基因重新表达，这表明胰腺癌细胞株PANC-1和SW1990中的SOX7基因表达与启动子区甲基化状态有关，启动子区的高甲基化导致PANC-1、SW1990中SOX7基因的表达沉默[16]。通过RT-PCR和Western blot方法证实转然后的胃癌MKN45细胞SOX7表达明显上调，转染组较对照组增殖和侵袭能力明显下降，且Wnt/β-catenin信号通路下游关键因子间质金属蛋白酶9(MMP-9)表达明显下调，SOX7在体外可以有效抑制人胃癌MKN45细胞株的增殖和侵袭，其机制可能是通过负性调控Wnt/β-catenin信号通路下游引起的[18]。

3 Wnt信号通路与肿瘤

3.1 Wnt信号通路概述

自1982年Roel Nusse发现Wnt基因后，Wnt信号通路的相关蛋白及各分子间的相互作用机制逐渐被阐明。Wnt是一种脂肪酸修饰的分泌蛋白，其家族总共包括19种家族蛋白，通过自分泌和旁分泌与细胞膜上的Frizzled受体即7次跨膜卷曲蛋白相结合，可激活3条细胞内的信号途径：Wnt/PCP通路、Wnt/Ca2+通路和Wnt/β-catenin通路，前两条通路是非β-catenin依赖性的，第三条是β-catenin依赖性的，即经典的Wnt信号通路。经典的Wnt信号通路对细胞维持自我更新、抑制分化、增殖、迁徙、极性和凋亡起到重要作用[17]，研究发现经典途径与肿瘤的发生发展关系密切。

Wnt/β-catenin信号通路：通常在成熟的正常细胞中无Wnt/β-catenin信号通路，胞质内绝大多数的β-catenin与细胞膜上的胞内钙粘蛋白(E-cadherin)胞内的肽段结合，形成粘附复合体，参与细胞间的粘附作用，少数与结直肠腺瘤息肉蛋白(APC)、酪蛋白激酶(CK1)、糖原合成酶激酶3β(GSK-3β)及轴蛋白(Axin)在细胞质内结合形成“Axin-APC-GSK3β复合体”。CK1首先将β-catenin第45位的色氨酸磷酸化，GSK-3β再将β-catenin的33位色氨酸、37位色氨酸、41位色氨酸磷酸化，β-catenin被磷酸化后变成泛素介导的由蛋白酶体降解的靶物质被降解，导致β-catenin被蛋白酶体迅速降解而保持低水平，因此细胞胞质内仅有极少量的游离的β-catenin，不能进入并在细胞核内调控基因的的表达。GSK-3β和CK1对β-catenin的磷酸化在Axin和APC的作用下得到促进。在Wnt信号刺激下，Wnt蛋白通过与辅助低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6(LRP5/6)和卷曲Frizzled蛋白跨膜受体结合后，胞质中的Dsh被募集至包膜下，Dsh能将GSK-3β磷酸化，使其从Axin上脱落，拮抗β-catenin降解复合物“Axin-APC-GSK3β复合体”的形成，进而阻断β-catenin磷酸化、泛素华降解，导致大量游离的β-catenin在胞浆聚集并进入细胞核[19]。LEF(lymphoid enhancement factor)/TCF(T cell factor)是一类具有双向调节功能的转录因子，是Wnt/β-catenin的下游分子。当核内缺乏β-catenin时，LEF/TCF与转录因子Groucho和组蛋白乙酰基酶抑制复合物，从而阻断Wnt靶基因的转录。当β-catenin进入细胞核后，它直接取代Groucho与LEF/TCF结合，并与细胞内的其他因子共同作用解除LEF/TCF被抑制状态，特异的启动激活下游靶基因(如c-myc、cyclinD1[20]、FGF20、DKK1和MMP等)的转录和表达，而这些基因在肿瘤的发生和转移中起重要作用[19]。

3.2 Wnt/β-catenin信号通路与肿瘤

Wnt细胞信号转导途径是一条对控制胚胎发育有重要作用、进化上高度保守的信号转导途径[21]，在调控细胞生长、发育、分化和凋亡上起关键作用[22]。Wnt信号通路由许多信号蛋白构成，发生突变或任何一个成员蛋白异常的表达，均使Wnt信号通路激活，从而引起细胞异常增殖，导致细胞向恶性转化及肿瘤的发生[23]。Wnt/β-catenin信号通路的失调在癌症中很普遍，该途径的过表达可导致转基因属发生肿瘤[24]，在人类许多肿瘤中发现Wnt/β-catenin信号通路异常，在多数结直肠癌中含有Wnt信号通路的变异基因[25]，在前列腺癌中Wnt/β-catenin信号通路异常激活，促进前列腺癌的发生和快速发展为浸润性癌[26]，在肝癌、原发性肾癌[27]、原发性肺癌[28,29]、恶性黑色素瘤[30]、乳腺癌、胃癌、髓母细胞瘤等肿瘤中发现该信号通路的异常激活。研究表明突变的Wnt信号通路与人类多种肿瘤的发生发展密切相关[31]。

3.3 SOX7与Wnt信号通路

已有研究证实SOX7是Wnt/β-catenin/TCF信号通路的抑制子[14]，当聚集在细胞质中的β-catenin转移到细胞核时，SOX7通过与TCF竞争结合β-catenin，或者促进癌细胞中β-catenin突变，使其能够被“Axin-APC-GSK3β复合体”磷酸化，随后泛素化被蛋白酶体降解，而抑制β-catenin/TCF介导的基因转录激活，发挥肿瘤抑制基因功能， SOX7通过抑制Wnt/β-catenin/TCF信号通路而发挥作用[5]。SOX7与Wnt信号通路的作用机制还可能有以下几种[11]：(1)SOX7与TCF竞争结合目的基因启动子区同一DNA结合位点，直接影响靶基因的表达；(2)SOX7可能稳定TCF/Tle抑制因子复合体，通过SOX7和TCF的直接作用或者SOX7与T1e的结合而发挥抑制Wnt通路的作用；(3)SOX7可能招募协同抑制因子(如：HDAC)或者协同激活因子直接通过DNA结合位点与Wnt通路靶基因作用或者与β-catenin/TCF联合发挥Wnt通路抑制作用；(4)在翻译后水平，SOX7可能会招募一些酶与β-catenin或β-catenin/TCF的复合物结合，使β-catenin磷酸化或者泛素化从而影响蛋白的稳定性；(5)SOX7和Wnt通路可能存在反馈调节机制。

4 结 语

SOX7蛋白与其他转录因子或配体蛋白形成复合体，并与其他调控基因相互作用，构成一个多环节、多层次的网络调控系统，为肿瘤的发病机制提供理论依据，为肿瘤的预测、预防及治疗提供新思路。SOX7基因在胚胎发育过程及癌症的发生中起着重要作用，但目前对SOX7基因的研究还不够深入，相信随着研究的进展，将对于人们更好的认识癌症的发生提供一系列有利线索。

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