干扰素调节因子-4结合蛋白与癌症的相关研究进展

侯阳明 徐颖娟 综述 崔云甫 审校

干扰素调节因子-4结合蛋白与癌症的相关研究进展

侯阳明1徐颖娟2综述 崔云甫1审校

干扰素调节因子-4结合蛋白(Interferon regulatory factor-4 binding protein，IBP)是一种微管结合蛋白，早期研究指出其功能主要与免疫系统相关。新近证据指出该蛋白参与调节细胞骨架重构及细胞内信号传导，与部分恶性肿瘤的发生发展密切相关。研究者认为该蛋白可能成为癌症分子治疗的新靶点。本文结合已有的实验研究数据，分析IBP的结构、功能，以及该蛋白在癌症生物学中的多重效应，为进一步的靶向治疗研究提供理论依据。

IBP；结构功能；肿瘤；作用机制

2002年，Pernis团队[1]在研究干扰素调节因子4(IRF-4)结构和功能的过程中，利用酵母双杂交技术首次在人淋巴结cDNA文库中发现了干扰素调节因子-4结合蛋白(Interferon regulatory factor-4 binding protein，IBP)。目前国内外研究证实IBP在多种肿瘤组织中阳性表达，并且在肿瘤的发生、发展、浸润、迁移等过程中起重要作用，可能成为肿瘤分子治疗的新靶点。

1 IBP的结构及功能

IBP又名SLAT、DEF-6，是一种包含631个氨基酸、相对分子量为75000Da的细胞内蛋白，其编码基因位于人染色体6p21.31[1]。IBP分子结构从N端到C端依次为EF-hand、PH、DH三个结构域，这三个结构域分别通过介导钙离子信号转导通路、结合磷酸肌醇以及激活GEF活性发挥生物学作用[2]。除此之外，IBP分子内存在一段碱性氨基酸富集区即K328-R340，为潜在的核移位信号序列，提示IBP可能参与细胞激活形成，并可通过转位于细胞核对基因的表达起调控作用[2]。IBP广泛表达于淋巴系统，尤其高表达于胸腺及T淋巴细胞，其N末端含有的EF结构域可与Ca2+相结合，通过TCR/CD28共刺激与之相邻的ITAM序列，使ITAM序列快速磷酸化，进而激活IBP下游的PH结构域，使精氨酸残基能与PIP3相结合[3-4]，进一步激活PH结构域侧面的DH结构域，表现出GEF活性[5]。此外有研究表明在IBP中DH结构域同样发挥重要作用，由Db1家族蛋白的GEFs催化Rho GTP酶，使其由无活性的GDP结合状态转向活化的GTP结合状态，进而影响Th2细胞极化调控其细胞因子表达[6]。另外IBP也可通过调节MAPKs与NF-κB参与TLRs传导通路调控[7]。近期有研究指出，IBP对细胞极化、细胞骨架重构以及细胞间信息传递具有重要作用[8-9]。目前研究发现IBP在多种恶性肿瘤细胞中阳性表达与肿瘤的发生发展密切相关，甚至可作为评估某些癌症患者预后的独立因素。有研究者针对乳腺癌、结肠癌、口腔鳞癌等恶性肿瘤，进一步研究发现IBP作用机制涉及抑制p53基因表达，抑制自噬，促进上皮间充质转化，调节肿瘤细胞周期等多种调控方式。提示IBP分子有望成为癌症分子治疗的新靶点。

2 IBP与恶性肿瘤

2.1 IBP与乳腺癌

2009年Li等[10]对IBP在乳腺癌细胞中的表达情况以及两者之间的临床病理学联系进行了研究。通过免疫组织化学染色(IHC)技术发现IBP在正常乳腺组织及乳腺良性病变中不表达，在乳腺癌组织中存在异常高表达，并且与乳腺癌病理分期、分级、淋巴转移呈正相关，与p53蛋白表达水平呈负相关[10]。通过建立IBP过表达的MDA-MB-435细胞系和IBP下调的MDA-MB-231/178细胞系，进行体外肿瘤侵袭试验证实IBP促进乳腺癌细胞的增殖和迁移[10]。2011年Yang等[11]研究发现IBP可以作为肿瘤抑制基因p53的反馈调节因子，促进乳腺癌的发生与转移，并能抑制由顺铂诱导的乳腺癌细胞凋亡。经过进一步研究证实，人IBP基因5′侧翼区存在非经典p53结合位点，p53通过结合于此位点抑制IBP启动子活性，降低IBP的表达；而IBP则通过高表达抗凋亡因子Bcl-2，改变Bax与Bcl-2的比例，活化Akt/p53信号途径，降低p53的表达活性，可见IBP同抑癌基因p53之间存在相互抑制的反馈环[11]。有研究指出在乳腺癌中存在肿瘤细胞自噬活性的改变，且抑制自噬作用的关键信号通路是PI3K/Akt/mTOR。2013年Chen等[12]发现IBP可以通过PH结构域结合并激活PI3K，因此推测IBP可能通过活化PI3K/Akt/mTOR信号通路抑制细胞自噬作用，从而促进乳腺癌发生。利用基因敲除技术和过表达技术，构建MDA-MB-231/IBP siRNA沉默IBP细胞株以及MDA-MB-468-IBP过表达IBP细胞株，应用HBSS培养基饥饿刺激，观察自噬指标LC3Ⅱ的表达情况，结果发现抑制IBP表达后，LC3Ⅱ表达明显增强；过表达IBP者则表现为LC3Ⅱ表达下调[12]。通过PCR技术检测乳腺癌细胞株中IBP对PI3K/Akt/mTOR信号通路相关因子表达的影响，发现IBP可明显上调p-Akt S473、p-mTOR S2481和p-FOXO3a T32的表达水平；为了进一步证实此推论，采用临床乳腺癌组织及正常乳腺组织切片，应用免疫组织化学染色技术，同样发现IBP过表达可以上调Akt、mTOR及LC3II的表达水平，证实IBP可以通过mTORC2信号通路抑制细胞自噬作用从而促进乳腺癌增殖和转移[12-13]。

2.2 IBP与结肠癌

Zhang等[14]通过PCR及Western blot技术证实在人结肠癌细胞株SW480、HT29、SW620中均存在IBP阳性表达，主要定位于细胞浆，而癌旁组织和正常结肠组织均未检测到IBP表达。通过临床标本分析，IBP在I期结肠癌的表达率明显低于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期结肠癌患者，说明IBP的表达与肿瘤TNM分期呈正相关[14]。有报道显示IBP在造血祖细胞中存在高表达，而在向粒细胞、巨噬细胞以及红细胞分化的过程中表达下调[15]，证明IBP在低分化的组织中表达更显著，这与在结肠癌组织标本中检测的结果相一致。选取同一来源的SW620结肠癌细胞株(淋巴结转移灶分离)与SW480结肠癌细胞株(原发灶分离株)，检测发现前者IBP表达水平明显高于后者，提示IBP表达水平可能与结直肠癌的转移能力相关[16]。由此可知IBP能促进肿瘤的发生发展、并向高度侵袭性和高度恶性演进，对患者预后具有重要影响。IBP可通过促进结肠癌上皮间充质转化(EMT)作用促进肿瘤的侵袭和迁移，Tiwari等[17]在细胞实验中发现，EMT过程中上皮细胞会暂时丧失细胞极性，间质化细胞可表现出增殖减慢、侵袭转移能力增强的特点，这与过表达IBP的结肠癌细胞株SW460和SW420细胞侵袭性变强的表现一致[18]。镜下观察细胞爬片，可见IBP阴性表达的空质粒对照组细胞聚集成团，而IBP过表达的SW460和SW420细胞互相离散，这与上皮间质转换发生后出现细胞分散的现象一致[18]。可见IBP是EMT正向调节分子，可诱导结肠癌细胞发生上皮细胞-间充质转化，促进细胞恶性转变。有研究指出钙黏蛋白转换是EMT的重要标志[19]。IBP过表达的结肠癌细胞株中，上皮性标志物E-cadherin表达水平降低，而促进间叶标志物Fibronectin表达增高[16]。Fibronectin可以促进结肠癌细胞浸润和转移；E-cadherin则对上皮完整性的维持具有重要作用，肿瘤的发生和转移常伴有E-cadherin的缺失和变性，转录因子Snail可以直接抑制E-cadherin的转录表达，促进肿瘤发展[20]。实验中抑制结肠癌细胞株中IBP表达可以明显降低Snail的表达水平，表明IBP通过影响Snail的表达参与E-cadherin的调控进而促进结肠癌细胞EMT的发生[16]。除此之外，IBP可能通过调节MMP2的功能，从而促进结肠癌细胞迁移和侵袭，作为基质金属蛋白酶(MMPs)家族的重要成员胶原酶MMP2能将肿瘤细胞基底膜及细胞外基质降解，促进肿瘤细胞向周围浸润，从而帮助肿瘤细胞转移[21]。研究IBP促进结肠癌转移的具体作用机制，可以为研究结肠癌发生提供新的思路，为临床治疗结肠癌提供新的靶点。

2.3 IBP与口腔鳞癌

简从相[22]、潘磊[23]等通过IHC方法对人类正常口腔上皮细胞和口腔鳞癌中IBP蛋白表达情况进行研究，发现正常口腔上皮组织中IBP表达阴性，而口腔鳞癌组织中IBP表达显著上调。并且IBP表达量与肿瘤直径、TNM临床分期呈正相关，与肿瘤分化程度呈负相关；与是否发生远处转移存在相关性，即发生远处转移者IBP表达水平明显升高；IBP蛋白高表达的患者无瘤生存期和总生存期明显低于IBP蛋白低表达者。MTT及克隆形成实验及裸鼠成瘤实验证实，上调IBP表达可以促进口腔鳞癌细胞增殖[22-24]。通过流式细胞术检测实验发现，IBP可以缩短口腔鳞癌细胞G1细胞周期，促进其快速进入S期，加速肿瘤细胞的增殖。细胞周期中cyclinD1蛋白是调控G1期进入S期的关键蛋白，采用Western blot技术显示，高表达IBP的细胞组Tca8113/IBP中cyclinD1表达明显高于空质粒对照组[23]。提示IBP通过影响cyclinD1的表达，调控G1期向S期的转化过程，使G1/S检查点不能正常发挥功能，导致细胞周期不能及时停止，进而基因组的稳定性丧失，加快口腔鳞癌细胞增殖。

2.4 IBP与涎腺腺样囊性癌

熊健等[25]对涎腺腺样囊性癌和正常的涎腺组织中IBP的表达情况进行研究，发现IBP主要定位于细胞质，在正常的涎腺组织中均存在高表达，但在涎腺腺样囊性癌中则低表达甚至不表达，并且其表达情况与患者的性别、年龄、及肿瘤大小、部位均无明显相关性。这与IBP在乳腺癌、直肠癌等肿瘤中的表达情况完全相反，可能与肿瘤组织起源类型不同有关。对IBP表达阴性的涎腺腺样囊性癌ACC2细胞进行质粒转染构建高表达IBP的ACC2-C1/IBP细胞株，通过MTT细胞增殖检测发现，低表达IBP的ACC2-C1细胞增殖速率明显高于高表达IBP的ACC2-C1/IBP细胞，说明IBP具有抑制涎腺样囊性癌增殖的作用；采用平板克隆形成试验，检测两组细胞发现ACC2-C1/IBP克隆形成能力明显低于ACC2-C1细胞，证明IBP可在一定程度上抑制涎腺腺样囊性癌的克隆形成[25]。进一步利用Transwell 试验，对穿膜细胞进行染色计数发现IBP在抑制涎腺腺样囊性癌细胞增殖的同时可增强其侵袭作用[26]。Ishii等[27]发现EMT能促进涎腺腺样囊性癌的发生与转移，通过对EMT过程中间质标志物波形蛋白和上皮标志物Ⅱ型角蛋白CK-8进行免疫荧光染色后发现IBP过表达的ACC2-C1/IBP细胞波形蛋白染色明显增强，CK-8表达明显减弱；IBP表达阴性的ACC2-C1细胞则完全相反[27]。另外通过观察染色后细胞爬片发现，ACC2-C1细胞相互聚集，而ACC2-C1/IBP细胞则互相离散[26]。这与EMT造成的细胞间连接疏松表现一致[28]。由此可初步证实IBP促进上皮间质转化。紫杉醇为临床治疗SACC的常用化疗药，以紫杉醇为诱导剂对ACC2-C1/IBP和ACC2-C1细胞处理后发现IBP在抑制SACC细胞增殖的同时使其在一定程度上出现耐药性[29]。通过细胞爬片和微管蛋白Tubulin免疫荧光染色发现ACC2-C1细胞微管聚集成团；相反ACC2-C1/IBP细胞的微管则相互离散，说明IBP与SACC微管间存在一定程度的共定位，IBP可通过占据紫杉醇作用位点降低紫杉醇药效[29]。以上研究表明IBP在正常涎腺和SACC中的差异表达，为SACC的治疗提供了新的靶点和方向，并对临床化疗用药的选择具有指导意义。

3 小结与展望

IBP蛋白在多种人类肿瘤细胞中呈阳性表达，并且与肿瘤组织的病理类型、TNM分期、远处转移及患者预后情况密切相关。虽然在乳腺癌，结肠癌、口腔鳞癌等肿瘤组织中已有IBP蛋白的相关报道，但在其他肿瘤中其表达情况及作用机制尚缺乏研究。基于IBP蛋白的结构、功能特点及已有的肿瘤学研究结果，使得IBP蛋白有望成为一种新的肿瘤标志物和基因靶向治疗的新靶点，为恶性肿瘤的临床基因治疗开辟一条新的途径。

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(收稿：2016-09-30)

Advances in the tumor related research of IRF-4 binding protein

HOUYangming1，XUYingjuan2，CUIYunfu1

1.Department of Biliary and Pancreatic Surgery，The Second Affiliated Hospital of Harbin Medical University，Harbin 150086，China；2.Department of Gynecology，The Affiliated Turmor Hospital of Harbin Medical University

Interferon regulatory factor-4 binding protein(IBP)，served as a novel type of microtubule binding protein，is proven to play an important role in the immune system.New evidence suggests that the protein is associated with the occurrence and development of some malignant tumors through the effects of cytoskeletal remodeling and cell conduction mechanism.Therefore researchers believe that IBP may become a new target for cancer molecular therapy.Based on the existing experimental data，this study aims to investigate the structure of IBP，as well as its multiple oncology effects.Furthermore，we provide the theoretical basis for IBP targeted therapy in the treatment of malignant tumors.

IBP；Structural-function；Tumor；Mechanism

1.哈尔滨医科大学附属第二医院普外科(哈尔滨 150086)；2.哈尔滨医科大学附属肿瘤医院妇科

侯阳明，男，(1991-)，硕士研究生，从事普外科肝胆胰的研究。

崔云甫，E-mail：yfcui777@hotmail.com

R730.3

A

10.11904/j.issn.1002-3070.2017.01.020