EB病毒引起的表观遗传学改变在鼻咽癌中的作用

杨璐 王德辉



·综 述·

EB病毒引起的表观遗传学改变在鼻咽癌中的作用

杨璐 王德辉

鼻咽癌是东南亚地区常见的头颈部恶性肿瘤之一，EB病毒导致的表观遗传学改变与其发生、发展有着密切关系。我们通过查阅相关文献，从DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重构和非编码RNA 4个方面，综述EB病毒引起的表观遗传学改变在鼻咽癌中的作用，为临床易感人群筛查、早期诊断、治疗及预后判断提供新的思路。

表观遗传学是指DNA序列不发生改变，但基因的表达却发生了可遗传的变化，即DNA序列以外的遗传物质发生了改变，并稳定传递。这种改变是环境因素和遗传因素共同作用的结果，也解释了遗传学中不符合经典遗传学理论的部分：基因型相同但表型不同。更重要的是，通常DNA序列的改变是永久性的,而许多表观遗传改变是可逆的，这为由表观遗传改变所引起的疾病(如鼻咽癌、系统性红斑狼疮等)指出了新的治疗方向。鼻咽癌作为东南亚常见的头颈部恶性肿瘤之一，在我国主要分布于广东、福建、香港等地，据调查显示其每年发病率可达到15‰～50‰[1]。其病因主要包括以下几个方面：EB病毒感染、遗传及饮食因素。其中，EB病毒感染尤其是其导致的表观遗传学改变与鼻咽癌发病有着密切关系。在鼻咽癌中，EB病毒主要以Ⅱ型潜伏感染状态为主，表达EBNA1、EBER1/2和BARTs、LMP1和LMP2[2]。因此，探究EB病毒所导致的表观遗传学改变,有助于从基因的水平上深入了解鼻咽癌发生、发展的机制。

1 DNA甲基化修饰

DNA甲基化水平紊乱是人类肿瘤最常见的表观遗传学改变，主要包括整个基因组的低甲基化和启动子区CpG岛高甲基化两方面。如在多种肿瘤中都能检测到DNA甲基化转移酶(DMNMTs)和抑制型复合物(PRCs)表达的增加，而由二者介导的CpG岛甲基化所致的肿瘤抑制基因沉默也已被证实与多种肿瘤的发生有关[3]。

有研究[4]表明,编码RhoGTP酶激活蛋白的肿瘤抑制基因DLC1在鼻咽癌组织和细胞中表达下降，但其基因本身并未发生突变，进一步探究发现DLC1表达下调或缺失是由其启动子CpG岛甲基化所致。并且这种甲基化只发生于鼻咽癌细胞株和瘤组织中，而不存在于正常细胞株和癌旁组织。同样多种抑癌基因如PCDH8、PCDH10、PCDH17及GADD45G等都已被证实表达下降是由其启动子甲基化所致[5]。

Tsai等[6]发现,LMP1能够通过诱导DNMT1、DNMT3a、DNMT3b的表达及活性上升至正常水平的3～8倍，而将CDH1下调至正常水平的1/5；同时引起E-钙黏素基因启动子的高甲基化，E-钙黏素表达下调，肿瘤细胞侵袭性增加，DNA甲基化酶抑制剂能够恢复CDH1表达，并上调LMP1阳性鼻咽癌细胞株中E-钙黏素基因的表达量[7]。基于LMP1能够下调E-钙黏素表达的基础,有学者尝试使用砒霜(三氧化二砷)处理LMP1阳性鼻咽癌细胞,发现处理后E-钙黏素基因启动子甲基化被逆转,E-钙黏素表达量增加,同时肿瘤细胞侵袭性也有所减弱[8]。

EBNA1存在于所有的潜伏感染类型中,是DNA序列特异性结合蛋白，能够连接EB病毒质粒复制起点(Orip)与宿主细胞染色体。Dresang等[9]发现，EBNA1能够使宿主基因结合位点附近的基因片段与高度甲基化的EB病毒基因组相靠近,但这些邻近基因是否发生甲基化还尚不清楚。

EB病毒主要通过LMP1激活DNMT，启动基因甲基化。然而在Burkitt淋巴瘤中LMP1并不表达，但其基因组仍有甲基化改变，这说明尚有其他因素参与了甲基化的发生，而这些因素是否影响鼻咽癌发生、发展还需进一步深入探究。

2 组蛋白修饰

组蛋白修饰是另一种常见的表观遗传修饰方法，在决定细胞命运、细胞生长以及致癌作用的过程中发挥着重要的作用。组蛋白上的多种氨基酸通过翻译后可逆的共价键修饰，如甲基化、乙酰化、磷酸化等，形成理论上数目繁多的特定的“组蛋白密码”，从而调节多种DNA功能[10]。

乙酰化转移酶(HATs)和去乙酰化酶(HDACs)通过调节核心组蛋白的乙酰化水平，进而调控转录的起始与延伸。一般来说，组蛋白的乙酰化促进转录，而去乙酰化则抑制转录。2003年，几位日本学者[11]通过研究WTWO3-EBV中LMP1表达，发现TSA(去乙酰化酶抑制剂)处理后的2 h LMP1表达开始增加，并持续至24 h；乙酰化组蛋白H3和H4的表达在处理后2 h就能够检测到，并持续上升至处理后8 h。

发生于H1和H3的组蛋白磷酸化在有丝分裂、细胞死亡、DNA损伤修复、DNA 复制和重组过程中发挥重要作用。Li等[12]发现，低分化鼻咽癌组织中H3S10的磷酸化水平明显高于正常鼻咽部组织，并且其磷酸化程度与LMP1表达量呈正相关；敲除或突变H3S10位氨基酸，能够抑制LMP1引导的CNE1细胞增殖。

前文提到LMP1能够增加PRCs表达，而EZH2是PRC2中的重要成员，具有组蛋白甲基转移酶活性，能够使H3K27发生甲基化，发挥基因沉默的作用，最终导致肿瘤的发生[13]。有学者[14]发现，EZH2在鼻咽癌患者患部的表达远高于正常鼻咽组织，并且鼻咽癌患者肿瘤和非瘤部位的组织和细胞都能检测到甲基化的H3K27。目前组蛋白修饰的研究已取得一定成果，如通过H3K27判断鼻咽癌患者预后等。但针对反转组蛋白修饰的药物研究方面尚无突破性进展。加强对组蛋白修饰在鼻咽癌作用的研究，有助于从表观遗传学角度更好地了解鼻咽癌发病机理，并为寻找早期诊断和治疗的分子标志奠定科学基础。

3 非编码RNA

非编码RNA( non-coding RNAs)在表达基因调控方面具有重要意义，尤其是微小RNA(miRNA)，它们通过抑制转座子的转座而保护基因组的稳定性。miRNA异常与肿瘤的发生、发展有着密切的关系。

3.1 EB病毒编码的miRNA 目前鼻咽癌细胞中已鉴定出44种成熟BART miRNA ，研究认为大多数BART miRNA的作用在于下调宿主基因表达，其作用靶点位于类似抑癌基因的部位[15]。

如在EB病毒阳性鼻咽癌细胞中过表达的miR-BART5能够抑制BBC3/PUMA，从而降低宿主鼻咽癌细胞对凋亡刺激的敏感度，通过维持细胞活性达到持续潜伏感染的目的，去除miR-BART5能够恢复细胞正常凋亡[16]。另外，BIM，作为一种肿瘤抑制基因，能够被miR-BARTs下调。BIM的下降已在多种恶性肿瘤中得到证实[17]。又如miR-BART16能够作用于促凋亡蛋白Bax线粒体受体TOMM22，敲除TOMM22，能够产生抗凋亡作用[18]。

除作用于凋亡基因外，miR-BARTs还作用于多种肿瘤抑制基因，抑制其表达,如WIF1 (miR-BART19-3p) 和APC (miR-BART7, 19-3p, and 17-5p)[19],说明EB病毒编码的miRNA与肿瘤的发生、发展有着密切联系。

3.2 宿主编码的miRNA 在EB病毒阳性鼻咽癌细胞中miRNA-155表达增加，与细胞中LMP1的DNA拷贝数呈正相关，并且具有刺激鼻咽癌细胞增殖、迁移和侵袭的能力[20]。Yang等[21]在鼻咽癌细胞中发现miR-200b的下降，并证实可通过抑制Notch1增加miR-200b表达，起到抑制鼻咽癌细胞增殖、迁移和侵袭的作用，提出了miR-200b在鼻咽癌中的治疗性应用。有日本学者[22]发现，在鼻NK/T细胞淋巴瘤(NNKTL)细胞中，LPM1能够下调miRNA-15a的表达，进而激活MYB和cyclinD1，促进NNKYTL细胞增殖，敲除LMP1或通过质粒导入以增加miRNA-15a表达，能够阻断细胞进一步增殖。尚未有试验证明，在EB病毒阳性的鼻咽癌细胞中是否也存在相同改变。

明确miRNA与肿瘤发生之间的相关性，提示可以通过一定手段阻止肿瘤细胞增殖，促进其凋亡，甚至人为调控一些与鼻咽癌放疗敏感度相关蛋白的表达，以达到提高治疗效果的目的。

4 染色质重构

染色质重构指在DNA复制、修复、重组及转录等过程中染色质发生的动态变化以促使相关因子与DNA结合。

SATBl是一种组织特异性表达的核基质结合蛋白，可与核基质结合区(MAR)序列相结合，从而影响DNA的结构。SATB1的异常与多种肿瘤发生、发展、迁移及侵袭有着密切的关系[23]。Endo等[24]在EB病毒阳性鼻咽癌细胞中发现LMP1能够上调SATB1mRNA和蛋白的表达，而沉默SATB1的表达能够抑制肿瘤细胞增殖，促进细胞凋亡。

染色质重构在鼻咽癌癌变发生研究领域中研究较少，其具体机制还有待进一步深入研究，从而为癌症治疗提供新方向。

5 结语

潜伏蛋白介导的宿主基因甲基化、组蛋白修饰、EB病毒编码miRNA及其对宿主miRNA的调控和染色质重构所导致的表观遗传学改变在鼻咽癌以及多种恶性肿瘤发生、发展中起着重要作用。深入了解各种因子作用，将有助于临床高危易感人群筛查和针对表观遗传改变药物的研制。

[ 1 ] Wee JT, Ha TC, Loong SL, et al. Is nasopharyngeal cancer really a “Cantonese cancer”?[J]. Chin J Cancer, 2010, 29(5): 517-526.

[ 2 ] Kaneda A, Matsusaka K, Aburatani H, et al. Epstein-Barr virus infection as an epigenetic driver of tumorigenesis[J]. Cancer Res, 2012, 72(14): 3445-3450.

[ 3 ] Mohammad HP, Baylin SB. Linking cell signaling and the epigenetic machinery[J]. Nat Biotechnol, 2010, 28(10): 1033-1038.

[ 4 ] Peng D, Ren CP, Yi HM, et al. Genetic and epigenetic alterations of DLC-1, a candidate tumor suppressor gene, in nasopharyngeal carcinoma[J]. Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai), 2006, 38(5): 349-355.

[ 5 ] Ying J, Li H, Seng TJ, et al. Functional epigenetics identifies a protocadherin PCDH10 as a candidate tumor suppressor for nasopharyngeal, esophageal and multiple other carcinomas with frequent methylation[J]. Oncogene, 2006, 25(7): 1070-1080.

[ 6 ] Tsai CN, Tsai CL, Tse KP, et al. The Epstein-Barr virus oncogene product, latent membrane protein 1, induces the downregulation of E-cadherin gene expression via activation of DNA methyltransferases[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2002, 99(15): 10084-10089.

[ 7 ] Shnayder Y, Kuriakose MA, Yee H, et al. Adhesion molecules as prognostic factors in nasopharyngeal carcinoma[J]. Laryngoscope, 2001, 111(10): 1842-1846.

[ 8 ] Du C, Yang P, Zhang G, et al. Effect of Arsenic trioxide on EBV LMP1 mediated E-cadherin silencing in nasopharyngeal carcinoma[J]. Head Neck Oncol, 2012: 455.

[ 9 ] Dresang LR, Vereide DT, Sugden B. Identifying sites bound by Epstein-Barr virus nuclear antigen 1 (EBNA1) in the human genome: defining a position-weighted matrix to predict sites bound by EBNA1 in viral genomes[J]. J Virol, 2009, 83(7): 2930-2940.

[10] Jenuwein T, Allis CD. Translating the histone code[J]. Science, 2001, 293(5532): 1074-1080.

[11] Nishikawa J, Kis LL, Liu A, et al. Upregulation of LMP1 expression by histone deacetylase inhibitors in an EBV carrying NPC cell line[J]. Virus Genes, 2004, 28(1): 121-128.

[12] Li B, Huang G, Zhang X, et al. Increased phosphorylation of histone H3 at serine 10 is involved in Epstein-Barr virus latent membrane protein-1-induced carcinogenesis of nasopharyngeal carcinoma[J]. BMC Cancer, 2013:13124.

[13] Varambally S, Cao Q, Mani RS, et al. Genomic loss of microRNA-101 leads to overexpression of histone methyltransferase EZH2 in cancer[J]. Science, 2008, 322(5908): 1695-1699.

[14] Hwang CF, Huang HY, Chen CH, et al. Enhancer of zeste homolog 2 overexpression in nasopharyngeal carcinoma: an independent poor prognosticator that enhances cell growth[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2012, 82(2): 597-604.

[15] Chen SJ, Chen GH, Chen YH, et al. Characterization of Epstein-Barr virus miRNAome in nasopharyngeal carcinoma by deep sequencing[J]. PLoS One, 2010, 5(9):12745.

[16] Choy EY, Siu KL, Kok KH, et al. An Epstein-Barr virus-encoded microRNA targets PUMA to promote host cell survival[J]. J Exp Med, 2008, 205(11): 2551-2560.

[17] Petrocca F, Visone R, Onelli MR, et al. E2F1-regulated microRNAs impair TGFbeta-dependent cell-cycle arrest and apoptosis in gastric cancer[J]. Cancer Cell, 2008, 13(3): 272-286.

[18] Bellot G, Cartron PF, Er E, et al. TOM22, a core component of the mitochondria outer membrane protein translocation pore, is a mitochondrial receptor for the proapoptotic protein Bax[J]. Cell Death Differ, 2007, 14(4): 785-794.

[19] Bellot G, Cartron PF, Er E, et al. TOM22, a core component of the mitochondria outer membrane protein translocation pore, is a mitochondrial receptor for the proapoptotic protein Bax[J]. Cell Death Differ, 2007, 14(4): 785-794.

[20] Zhu X, Wang Y, Sun Y, et al. MiR-155 up-regulation by LMP1 DNA contributes to increased nasopharyngeal carcinoma cell proliferation and migration[J]. Eur Arch Otorhinolaryngol, 2013,271(7):1939-1945.

[21] Yang X, Ni W, Lei K. miR-200b suppresses cell growth, migration and invasion by targeting Notch1 in nasopharyngeal carcinoma[J]. Cell Physiol Biochem, 2013, 32(5): 1288-1298.

[22] Komabayashi Y, Kishibe K, Nagato T, et al. Downregulation of miR-15a due to LMP1 promotes cell proliferation and predicts poor prognosis in nasal NK/T-cell lymphoma[J]. Am J Hematol, 2014, 89(1): 25-33.

[23] Han HJ, Russo J, Kohwi Y, et al. SATB1 reprogrammes gene expression to promote breast tumour growth and metastasis[J]. Nature, 2008, 452(7184): 187-193.

[24] Endo K, Shackelford J, Aga M, et al. Upregulation of special AT-rich-binding protein 1 by Epstein-Barr virus latent membrane protein 1 in human nasopharyngeal cells and nasopharyngeal cancer[J]. J Gen Virol, 2013, 94(Pt3): 507-513.

(本文编辑 杨美琴)

·学术动态·

2015鼻内镜外科技术高级研修班通知

由复旦大学附属眼耳鼻喉科医院主办的2015鼻内镜外科技术高级研修班将于2015年4月18～22日在复旦大学附属眼耳鼻喉科医院召开。本次研修班由复旦大学附属眼耳鼻喉科医院郑春泉教授主持，会议特邀首都医科大学附属同仁医院周兵教授、北京宣武医院张秋航教授、北京301医院陈雷教授等国内外著名鼻内镜外科专家，以及我院鼻内镜外科专家王德辉教授、放射科沙炎教授、麻醉科李文献主任，进行鼻内镜外科相关基础与临床应用讲座、录像(包括尸解演示)、手术示教及学术交流等。尸头解剖训练名额有限，先报名者优先录取。学习期满合格者，发给结业证书并授予Ⅰ类学分10分。学费和资料费1 000元(附送手术光盘 1套)；食宿费1 200元。参加解剖训练者另收1 000元。报名回执可从复旦大学附属眼耳鼻喉科医院网站(http://www.fdeent.org)下载。联系人：刘颖老师，电话：021-64377134-156，Email：liuyingdoctor@sina.com。欢迎国内外同道积极参加本次研修班。

刘颖

复旦大学附属眼耳鼻喉科医院耳鼻喉科 上海 200031

王德辉(Email：wangdehuient@sina.com)

10.14166/j.issn.1671-2420.2015.02.021

2014-03-24)