新型肿瘤调控因子FBI-1功能研究进展

朱　敏, 冯　帆, 杨予涛综述， 吴本俨*审校

(1解放军总医院消化内科,北京　100853; 2沈阳军区总医院药学部; 3首都医科大学神经医学研究所；*通讯作者，E-mail: benyanwu@vip.sina.com)



新型肿瘤调控因子FBI-1功能研究进展

朱敏1, 冯帆2, 杨予涛3综述， 吴本俨1*审校

(1解放军总医院消化内科,北京100853;2沈阳军区总医院药学部;3首都医科大学神经医学研究所；*通讯作者，E-mail: benyanwu@vip.sina.com)

关键词：FBI-1；肿瘤发生与进展；治疗靶标

原癌基因人类1型免疫缺陷病毒短转录诱导物连接因子-1(factor that binds to inducer of short transcripts-1，FBI-1)，其编码产物属于POK蛋白家族成员，具有转录抑制功能，其最初作为淋巴细胞的调控因子，是循环系统肿瘤的调节基因。随后的研究显示其表达广泛且功能多样，能够调控多种肿瘤的发生与进展。追踪和系统总结FBI-1在肿瘤发展中的功能与调控机制对于探索肿瘤发生与进展的分子机制，研究和开发新的干预策略具有重要意义。本文结合我们的研究工作，就FBI-1的研究进展进行评述。

1FBI-1的结构及其概况

POK(POZ 和Krüppel结构)蛋白家族是一类重要的转录调控蛋白，在发育、循环系统功能和肿瘤发生、发展中起到了重要的作用[1]。目前有超过40种POK蛋白家族成员被发现和鉴定出来，其中，新型肿瘤调控因子FBI-1[2]是最为重要的一种。FBI-1由Zbtb7基因编码[3]，具有典型的POK家族结构特征。FBI-1最初是在循环系统肿瘤中被发现，因而又被称为LRF(leukemia/lymphomarelated factor)[1]或Pokemon(POK erythroid myeloid ontogenic factor)[1]。Maeda课题组[3]对其结构进行分析，证实其具有一个N-末端的POZ/BTB结构域，以及一个C-末端的锌指状结构域(zinc finger domain)。与其他POK家族蛋白不同，FBI-1同时具有POZ结构域和锌指结构域，能够通过POZ结构与其他蛋白质进行相互作用调控其功能，利用锌指状结构域与DNA相互作用，特异性地识别和结合相关序列元件(recognizing and binding element)。FBI-1的特殊结构保证了其功能的多样性。

2FBI-1在肿瘤发生发展中的作用

FBI-1最初是在循环系统中被发现，Lunardi等[4]总结了其在循环系统的作用，证实其可能是干细胞分化等的决定性因素[4]。深入研究发现FBI-1还可能是肿瘤发生和进展的重要调控枢纽。FBI-1基因敲除小鼠胚胎均在胚胎期致死[3]。FBI-1也是维持鼠胚胎成纤维细胞(embryo fibroblasts，MEF)存活和转化的调控枢纽，敲除FBI-1的MEFs(MEFnull，Zbtb7-/-)失去了转化和癌变的能力(transformation)，同时也不能为E1A+RasV12、Myc+RasV12、SV40大T抗原(large T antigen)+RasV12或BCL6+RasV1等诱导永生化，这些都提示FBI-1有可能作为细胞癌变和转化的重要调节因子[3]。为此，Maeda等[2,3]进行了初步研究，发现其具有诱导细胞增殖的作用，结合Aggarwal等[5]的结果，FBI-1在T细胞淋巴瘤(T-cell lymphomas)、大B细胞淋巴瘤(large B-cell lymphoma，LBCL)、滤泡性淋巴癌(follicular lymphoma，FL)、肺癌、肝癌以及乳腺癌等肿瘤中广泛表达。上述结果已被多个研究小组验证，在此基础上FBI-1高表达的临床意义也被揭示出来。Sartini等[6]发现，FBI-1的异常表达是口腔肿瘤(oral tumor)早期预警的重要指示分子。Aggarwal等[5]报道，FBI-1能够诱导前列腺增生/肥大和前列腺癌的发生，在此基础上Li等[7]利用siRNA降低FBI-1的表达，能够显著降低前列腺癌的增殖。Yang等[8]的结果也表明其在胶质瘤中也发挥了重要作用。值得一提的是，FBI-1是消化系统肿瘤治疗的潜在靶标，Fang等[9]的结果表明FBI-1是HCC治疗或预后的指示分子，并能够诱导肝细胞癌化疗药物多药耐药性(multi-drug resistance)。

我们也系统研究了FBI-1在结直肠癌中的功能，结果显示FBI-1能够促进结直肠癌细胞系Lovo、HR8348和HT29等的增殖、转移和侵袭作用[10]。

3FBI-1发挥作用的分子机制

FBI-1的转录和翻译受到多方面因素的调节，Yang等[11]系统分析了FBI-1的启动子区特性，发现其启动子区-2220/-30区域存在Sp1、AP-1、AP-2、PU.1、Hb、CBF-1、ETS-1、NEG、NF-1以及Hb的结合位点，这表明其受到多种因素汇集的调节作用。Cui等[12]对上述结果进行了部分验证，发现姜黄素能够通过抑制Sp1在FBI-1启动子区的结合作用下调其表达，这一结果也为利用Sp1/FBI-1进行肿瘤治疗和干预提供了支持。

FBI-1能够通过多种途径发挥作用。作为一种DNA结合蛋白，FBI-1能够特异性结合富含GC序列的结合元件(GC-rich elements)[3]，并有可能结合具有类似结构特征的HIV等病毒基因组启动子区域IST元件(inducer of short transcripts elements)，增强其转录作用[3]。在此基础上，Maeda等[3]和Pessler等[13]使用CAST分析，提出FBI-1有可能与转录因子Sp1竞争性结合其DNA结合位点。基于此，Hur领导的实验室进行了大量开创性的研究工作，发现FBI-1能够通过Sp1抑制Rb、ADH5/FDH和p21CIP1等多种肿瘤抑制基因的表达[14,15]。在随后的工作中，Hur研究团队根据其结构特征，认为FBI-1能够通过其POZ结构域与其他转录因子相互作用，是一种重要的转录抑制因子[16]。FBI-1能够与HDM2/P53相互作用，是P53信号通路的主要负调控因子，能够通过P53信号通路发挥其诱导肿瘤增殖与进展的作用[17]，并发现了FBI-1的负调控因子CCS-3能够通过FBI-1上调P21的表达[17]。根据这一模型，Yang等[18]认为FBI-1与Smad4相互作用是其调控TGFβ信号通路的关键环节，Cui等[19]的结果显示FBI-1/AR的相互作用在前列腺癌发生和进展中具有重要意义。

随着研究的拓展和技术进步，发现 FBI-1还能够调控表观遗传学过程。Jin等[20]认为FBI-1能够通过介导miR-21的转录沉默Sprouty1；上述研究为FBI-1作用机制的研究打开了新的天地，FBI-1与转录共抑制辅因子NCoR和SMRT，以及HDAC(histone deacetylases，HDACs)复合物的相互作用研究极大拓展了我们对FBI-1功能的认识。由于上述复合物是DNA组装与细胞核稳定性的基础，能够影响染色质凝聚或伸展，最终影响转录因子的结合和亚细胞分布。基于此，我们进行了大量研究工作，发现FBI-1能够通过诱导转录ETS-1的细胞核质迁移(即其细胞核聚集作用，nuclear accumulation)介导其转录，进而诱导肿瘤细胞的转移和侵袭[10]。我们的结果也得到了相关研究的佐证，Lee等[21]认为FBI-1能够升高NF-κB的转录活性，其作用机制可能为促进其细胞核聚集作用。

最近的研究已经从分子水平过渡到了细胞信号通路的整体水平上，多个课题组利用反向遗传学(即利用翻译核酸等沉默或缺失FBI-1的表达)技术检测了FBI-1对信号通路的影响，发现FBI-1能够下调TGF-β信号通路、Caspase介导的Fas以及线粒体凋亡途径相关信号通路的活性，通过上调Notch-1、PI3K/AKT、p38β、NF-κB和MAPK等信号通路的活性诱导肿瘤细胞增殖、侵袭或治疗耐受[18,22-24]。

4FBI-1可能是肿瘤“二次打击”调控模型的调控枢纽

结/直肠癌是人类肿瘤的理想研究模型，基于结/直肠癌提出了目前较为公认的“二次打击”肿瘤研究模型[25]，p53-/-和Rb-/-使正常细胞永生化(一次打击)，Ras等原癌基因的组成型活化(constitutively activated/aberrant activation)诱导永生化细胞恶变(metastasis/transformation)，进而具备转移和侵袭能力。但现有的结/直肠癌相关调控因子APC作为有丝分裂后期促进复合物，调控G2/M期时相转化；而DCC和PTEN分别是细胞黏附分子和PI3K信号通路调控因子，均非枢纽性的调控因子，难以揭示细胞转化和癌变过程中的分子机制。为此，我科室在结/直肠癌早期发生的作用机制，以及疾病进展的指示分子等方面进行了诸多研究，对癌基因FBI-1在大肠癌细胞增殖调控中的作用进行了深入探讨，发现FBI-1能够促进大肠癌细胞Lovo的增殖和恶变。分子机制实验表明：①FBI-1能够在大肠癌细胞Lovo中通过直接相互作用并募集P53/FBI-1/ETS-1的潜在三元复合物上调ETS-1的活性；②促进ETS-1在其应答基因启动子区域的募集作用，并诱导其细胞核转位作用。上述结果揭示了FBI-1在结/直肠癌中的作用，结合FBI-1的自身特性，我们提出了FBI-1可能是肿瘤“二次打击”调控模型的调控枢纽的新观点：①P53的表达受到Sp1的调控，其启动子区域含有Sp1结合位点，且FBI-1能够与Sp1相互作用，竞争性抑制Sp1在其应答元件的结合和募集作用，有可能是P53表达缺失的成因之一；②FBI-1是P53的负调控因子，能够通过P53下调P14、P19和P21等肿瘤抑制因子的表达；③FBI-1能够升高Survivin等细胞应激、存活和抗凋亡相关因子，可能促进细胞永生化作用；④我们的研究首次证实了FBI-1能够上调ETS-1的活性，而ETS-1应答HGF/c-Met信号通路，是细胞转移和侵袭的调控枢纽。这表明，FBI-1不仅能够诱导和参与调节肿瘤发生的“一次打击”(P53等肿瘤抑制因子的下调或缺失)，还能够诱导ETS-1等肿瘤增殖和侵袭机制(二次打击)，可能是肿瘤“二次打击”调控模型的调控枢纽，诱导两次打击之间的转换。

5展望

新型肿瘤调控因子FBI-1具有重要的功能，我们的研究拓展了对其功能的认识，揭示了其不同于其他肿瘤新的作用机制。FBI-1在肿瘤发生中的分子机制和其作为药物治疗以及干预靶标等的应用尚有待进一步研究。

参考文献：

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[收稿日期：2015-11-03]

作者简介：朱敏，女，1982-08，在读博士，主治医师，E-mail:yxmnc1956@163.com.

中图分类号：R73-3

文献标志码：A

文章编号：1007-6611(2016)02-0184-03

DOI：10.13753/j.issn.1007-6611.2016.02.021

基金项目：国家自然科学基金青年科学基金资助项目(81400587)