TRB2在急性白血病中的作用机制研究进展

张绪湃，黄莹，熊艳秋，程鹏，邓东红，龙媛，刘振芳

(广西医科大学第一附属医院，南宁530021)

TRB2在急性白血病中的作用机制研究进展

张绪湃，黄莹，熊艳秋，程鹏，邓东红，龙媛，刘振芳

(广西医科大学第一附属医院，南宁530021)

Tribbles相关蛋白(TRB)家族是一类丝氨酸/苏氨酸激酶样蛋白基因家族，包括TRB1、TRB2和TRB3三个同源基因。TRB主要通过调节蛋白激酶信号通路调控相关基因表达而发挥作用。目前TRB家族与人类白血病的研究主要集中在TRB2。急性白血病的发病机制复杂，至今尚不完全清楚。TRB2作为分子适配体，可参与介导降解和改变信号传导通路，是一种潜在的致癌基因，通过影响不同的信号通路，参与急性白血病的病理生理过程。TRB2有可能成为治疗急性白血病的分子作用靶点。

急性白血病；Tribbles相关蛋白家族；分子机制

Tribbles相关蛋白(TRB)家族是在果蝇中发现的一类丝氨酸/苏氨酸激酶样蛋白基因家族。TRB家族能够抑制细胞有丝分裂，调节细胞发育过程中的增殖及形态形成，其作用主要是通过调控蛋白激酶信号通路相关基因的表达实现。TRB家族包括TRB1、TRB2和TRB3三个同源基因，可在多种细胞中表达，其表达具有细胞特异性。目前，TRB家族与人类白血病的研究主要集中在TRB2。急性白血病是一类造血干细胞恶性克隆性疾病，在血液和骨髓中白血病细胞大量异常增殖，并浸润其他组织和器官，从而使正常造血受到抑制，其发病机制复杂，至今尚未完全清楚。TRB2最初是在犬甲状腺细胞中被发现，作为分子适配体参与介导降解和改变信号传导通路。研究证实，TRB2是急性髓性白血病(AML)、急性淋巴细胞性白血病(ALL)等多种恶性肿瘤的潜在致癌基因，其中CCAAT/增强子结合蛋白α(C/EBPα)是TRB2介导降解致使急性白血病发生最具特点的转录因子之一。本文结合文献就TRB2在急性白血病发生、发展中的分子作用机制作一综述。

1 TRB2的结构、功能及其表达调控

1.1 TRB2的结构及功能 TRB2定位于人常染色体2p24.3[1]，包含三个不同的区域：富含丝氨酸和脯氨酸的氨基端、丝氨酸/苏氨酸激酶样中央区域及含有组成型光形态建成蛋白1(COP1)结合位点的羧基端[2]。TRB2的氨基端是哺乳动物TRB蛋白质最离散的区域，该区域富含丝氨酸和脯氨酸，不是造血细胞分化和骨髓细胞转化所必需的。TRB2激酶样中央区域包含不同催化环序列，该区域的完整性可使TRB2保持应有的生物活性，其关键残基突变会影响TRB2活性。TRB2的羧基端包含一个同源基因共享的DQxVPx模体，与COP1结合而发挥生物效应[3]。COP1是一种E3泛素连接酶，其介导TRB2依赖性C/EBPα的降解，TRB2作为一种“脚手架蛋白”参与酶及其靶点的局域化。COP1结合位点的突变或缺失会导致TRB2降解C/EBPα，继而阻碍粒细胞分化能力的丧失。COP1与TRB2羧基端COP1结合位点的结合是TRB导致的急性髓性白血病所需的[2]。由此可见，此区域对维持TRB2的生物活性同样具有重要作用。因此，TRB2激酶样中央区域和羧基端均是TRB2阻止细胞分化和降解C/EBPα所必需的。

TRB2是一种假性激酶，其催化环与经典激酶有所差异，这种差异可能使其丧失了部分催化活性[4]。经典激酶包括结合三磷酸腺苷(ATP)的氨基端、中央核心区和结合信号分子的羧基端[5]。氨基端包括一个对结合ATP起关键作用的赖氨酸残基，该区域在TRB2相对保守。但羧基端对磷酸盐转移起关键作用的高度保守序列由“HRDLKPEN”变成了“LRDLKLRK”。TRB2与经典激酶最大的不同是TRB2羧基端缺少一个DFG模体，该模体对激酶的活性及与Mg2+鳌合具有重要作用[4]。相应地，TRB2功能发生了一些改变，如不能自我磷酸化，不具备丝氨酸/苏氨酸经典激酶活性[6]。

TRB2作为TRB家族成员之一，虽然没有经典激酶活性，但在不同的细胞信号通路中发挥相应的调节作用，从而参与应激反应、细胞增殖及代谢过程。研究表明，TRB2具有抗脂肪遗传因子作用，能够阻碍脂肪细胞的分化[7]。TRB2作为一种致癌基因，通过抑制C/EBPα等一系列机制导致AML的发生[8]。在肺癌患者及非小细胞肺癌细胞系中，高表达的TRB2通过与TRIM21相互作用，使C/EBPα降解，继而促进肿瘤细胞增殖[9，10]。在肝癌细胞中，TRB2通过联合多种信号通路参与肝癌的病理生理过程[11～13]。TRB2在恶性黑色素瘤中高表达，其通过下调FOXO肿瘤抑制基因的活性，促进黑色素瘤细胞的恶性表型[14，15]。因此，TRB2高表达与肿瘤发生中信号分子的转录过程密切相关[16]。

1.2 TRB2的表达调控 TRB2作为一种潜在的致癌基因，在AML、ALL等恶性肿瘤中高表达。TRB2的致癌活性与其表达上调有关，而与其基因组改变(如拷贝数变化、甲基化等)和基因突变无关[17]。目前研究认为，TRB2的表达主要受相关基因和miRNAs两方面调控。

在正常和恶性血细胞生成过程中，TRB2的表达主要受E2F1、C/EBPα、PITX1等基因调控。在正常粒细胞/巨噬细胞祖细胞中，C/EBPα与TRB2的启动子结合；而在AML细胞增殖过程中，TRB2的表达受E2F1的调节，C/EBPα-p30协同E2F1刺激TRB2的表达，同时E2F1介导的TRB2的表达受C/EBPα-p42的抑制[8]。因此，E2F1、C/EBPα与TRB2之间通过反馈调节实现对TRB2的调控。有研究发现，在JURKAT细胞(T-ALL细胞系)中PITX1的表达能够激活TRB2，从而参与T细胞的发育[18]。同样，TRB2的表达受到TAL1的调节，其作为TAL1的关键靶基因，是T-ALL细胞生长所必需的，其表达在TAL1敲除时可出现下调[19]。在T-ALL的病理生理过程中，TAL1参与TRB2的调控。此外，TRB2作为FOG-1介导骨髓造血潜能丧失的潜在效应器，选择性地表达于巨核细胞/红细胞前体细胞。TRB2启动子区域与GATA2/FOG-1结合，其表达在FOG-1缺乏时可显著下调[20]。研究表明，Notch1编码的膜受体和转录因子在T细胞的发育中起到关键作用。TRB2作为Notch1的直接靶基因，其表达上调与异常的Notch信号通路传导有关[21]。此外，TRB2的表达还受一些miRNAs的调控，如miR-99、miR-1297、miR-511、let-7c等。研究发现，在宫颈癌HeLa细胞中，高表达的miR-99作为一种抑癌基因，可使TRB2表达下调，从而抑制细胞增殖并促进细胞凋亡[22]。在肺腺癌A549细胞中，miR-1297和miR-511作为抑癌基因，通过抑制TRB2的表达和进一步增加C/EBPα的表达，继而抑制肺癌细胞增殖[23]。同样，let-7c能够通过调控致癌基因TRB2而抑制肺腺癌细胞增殖[24]。

2 TRB2在急性白血病中的表达及其分子作用机制

2.1 TRB2在AML中的表达及其分子作用机制 研究发现，TRB2在人急性单核细胞白血病细胞株THP-1和人髓系白血病样本中高表达[25，26]。TRB2在AML发生、发展过程中的信号调控起关键作用。进一步研究发现，在一些AML亚群中TRB2表达上调并伴有C/EBPα信号通路失调[26]。在造血系统中，由TRB2介导的C/EBPα降解会导致骨髓细胞分化受阻，这是TRB2参与AML病理生理过程的分子基础。转录因子C/EBPα是髓系细胞增殖和分化的关键调节因子，其在AML发生、发展过程中由于基因突变、转录后修饰、转录后抑制、表观调节和蛋白酶体的降解而失调[8]。C/EBPα mRNA主要编码C/EBPα-p42和C/EBPα-p30两种蛋白质异构体。C/EBPα家族成员中的转录因子通过与细胞周期蛋白相互作用，参与细胞分化的调控。其中，C/EBPα-p42能够促进细胞周期停滞并通过抑制E2F的活性，导致粒细胞分化。TRB2通过蛋白酶体和COP1介导降解C/EBPα-p42而阻碍细胞分化，同时伴有致癌性蛋白C/EBPα-p30的升高。在AML前期，E2F1协同C/EBPα-p30使TRB2启动子激活，从而导致TRB2表达上调。在正常骨髓祖细胞中，C/EBPα-p42与TRB2启动子结合会抑制E2F1介导TRB2的表达[8]。当AML发生时，TRB2介导的C/EBPα-p42降解可导致细胞分化受阻。因此，E2F1和致癌性蛋白质C/EBPα-p30共同刺激使TRB2表达上调，上调的TRB2介导C/EBPα-p42的降解，阻止其对TRB2的抑制，继而阻碍细胞分化并促使细胞无限增殖，从而参与AML的发生、发展。此外，TRB2是髓系热带病毒整合位点1(MEIS1)的靶基因，MEIS1可通过与TRB2启动子结合而促进AML细胞的增殖[27]。同时还发现，通过逆转录病毒将TRB2插入到Hox位点，可导致同源异性盒基因A9(HoxA9)表达升高[28]。在造血祖细胞中TRB2和HoxA9共同致癌作用显著高于单独TRB2或HoxA9的致癌作用，因此TRB2能够协同HoxA9加速AML的发生、发展。

2.2 TRB2在ALL中的表达及其分子作用机制 研究发现，TRB2在正常造血细胞，尤其是T细胞的淋巴组织中表达水平最高。通过对16种不同人类白血病亚型TRB2表达水平分析发现，相对于慢性淋巴细胞白血病(CLL)、慢性髓细胞白血病(CML)、骨髓增生异常综合征(MDS)等其他亚型白血病，TRB2在ALL中的表达水平相对较高[29]。TRB2作为ALL的潜在致癌基因，在ALL的发病过程中具有关键作用。Hannon等[29]研究发现，在T-ALL中TRB2表达上调。Notch1是T-ALL最常见的突变基因，50%的成人和儿童T-ALL患者存在Notch1基因激活突变[30，31]。进一步对TRB2高表达的T-ALL分析发现，TRB2高表达与T细胞受体(TCR)信号通路，尤其是与Notch信号通路有关[29]。通过对儿童T-ALL中TRB2表达分析发现，高表达TRB2与Notch1的激活显著相关。Notch1编码的膜受体和转录因子在T细胞的发生中具有重要作用。TRB2是致癌性Notch1的一个直接转录靶点[21]，在ALL的发展过程中高表达TRB2与Notch1激活表型密切相关。还有研究表明，TRB2的表达受TAL1的调节，其作为TAL1的直接靶基因，是T-ALL细胞生长所必需的，其表达在TAL1敲除时下调[19]。由此推测，高表达的TRB2可能通过协同上调TAL1的表达和Notch1的突变激活参与T-ALL的病理过程。

综上所述，TRB2作为一种潜在致癌基因在急性白血病中表达上调，并通过不同的信号通路参与急性白血病的病理生理过程。在TRB2的致癌过程中，C/EBPα通过分子水平的调节，参与了急性白血病的信号通路失调，这为研究急性白血病发病的分子机制奠定了基础。尽管如此，目前TRB2在急性白血病中对下游靶点调控的确切作用机制仍不明确，或者TRB2仍存在其他信号传导通路参与急性白血病的发病过程，但尚需进一步研究。随着对TRB2基因的深入研究，其有望成为治疗急性白血病新的、更为有效的分子作用靶点。

[1] Hegedus Z, Czibula A, Kiss-Toth E. Tribbles:novel regulators of cell function; evolutionary aspects[J]. Cell Mol Life Sci, 2006,63(14):1632-1641.

[2] Keeshan K, Bailis W, Dedhia PH, et al. Transformation by Tribbles homolog 2 (Trib2) requires both the Trib2 kinase domain and COP1 binding[J]. Blood, 2010,116(23):4948-4957.

[3] Qi L, Heredia JE, Altarejos JY, et al. TRB3 links the E3 ubiquitin ligase COP1 to lipid metabolism[J]. Science, 2006,312(5781):1763-1766.

[4] Hegedus Z, Czibula A, Kiss-Toth E. Tribbles: a family of kinase-like proteins with potent signalling regulatory function[J]. Cell Signal, 2007,19(2):238-250.

[5] Hanks SK, Hunter T. Protein kinases 6. The eukaryotic protein kinase superfamily:kinase (catalytic) domain structure and classification[J]. FASEB J, 1995,9(8):576-596.

[6] Lin KR, Lee SF, Hung CM, et al. Survival factor withdrawal-induced apoptosis of TF-1 cells involves a TRB2-Mcl-1 axis-dependent pathway[J]. J Biol Chem, 2007,282(30):21962-21972.

[7] Kuehbacher A, Urbich C, Dimmeler S. Targeting microRNA expression to regulate angiogenesis[J]. Trends Pharmacol Sci, 2008,29(1):12-15.

[8] Rishi L, Hannon M, Salome M, et al. Regulation of Trib2 by an E2F1-C/EBPalpha feedback loop in AML cell proliferation[J]. Blood, 2014,123(15):2389-2400.

[9] Grandinetti KB, Stevens TA, Ha S, et al. Overexpression of TRIB2 in human lung cancers contributes to tumorigenesis through downregulation of C/EBPα[J]. Oncogene, 2011,30(30):3328-3335.

[10] Flodby P, Barlow C, Kylefjord H, et al. Increased hepatic cell proliferation and lung abnormalities in mice deficient in CCAAT/enhancer binding protein alpha[J]. J Biol Chem, 1996,271(40):24753-24760.

[11] Wang J, Zhang Y, Weng W, et al. Impaired phosphorylation and ubiquitination by p70 S6 kinase (p70S6K) and Smad ubiquitination regulatory factor 1 (Smurf1) promote tribbles homolog 2 (TRIB2) stability and carcinogenic property in liver cancer[J]. J Biol Chem, 2013,288(47):33667-33681.

[12] Wang J, Park JS, Wei Y, et al. TRIB2 acts downstream of Wnt/TCF in liver cancer cells to regulate YAP and C/EBPα function[J]. Mol Cell, 2013,51(2):211-225.

[13] Xu S, Tong M, Huang J, et al. TRIB2 inhibits Wnt/beta-Catenin/TCF4 signaling through its associated ubiquitin E3 ligases, β-TrCP, COP1 and Smurf1, in liver cancer cells[J]. FEBS Lett, 2014,588(23):4334-4341.

[14] Link W. Tribbles breaking bad:TRIB2 suppresses FOXO and acts as an oncogenic protein in melanoma[J]. Biochem Soc Trans, 2015,43(5):1085-1088.

[15] Zanella F, Renner O, Garcia B, et al. Human TRIB2 is a repressor of FOXO that contributes to the malignant phenotype of melanoma cells[J]. Oncogene, 2010,29(20):2973-2982.

[16] Lohan F, Keeshan K. The functionally diverse roles of tribbles[J]. Biochem Soc Trans, 2013,41(4):1096-1100.

[17] Salome M, Campos J, Keeshan K. TRIB2 and the ubiquitin proteasome system in cancer[J]. Biochem Soc Trans, 2015,43(5):1089-1094.

[18] Nagel S, Venturini L, Przybylski GK, et al. Activation of paired-homeobox gene PITX1 by del(5)(q31) in T-cell acute lymphoblastic leukemia[J]. Leuk Lymphoma, 2011,52(7):1348-1359.[19] Sanda T, Lawton LN, Barrasa MI, et al. Core transcriptional regulatory circuit controlled by the TAL1 complex in human T cell acute lymphoblastic leukemia[J]. Cancer Cell, 2012, 22(2):209-221.

[20] Mancini E, Sanjuan-Pla A, Luciani L, et al. FOG-1 and GATA-1 act sequentially to specify definitive megakaryocytic and erythroid progenitors[J]. EMBO J, 2012,31(2):351-365.

[21] Wouters BJ, Jorda MA, Keeshan K, et al. Distinct gene expression profiles of acute myeloid/T-lymphoid leukemia with silenced CEBPA and mutations in NOTCH1[J]. Blood, 2007,110(10):3706-3714.

[22] Xin JX, Yue Z, Zhang S, et al. miR-99 inhibits cervical carcinoma cell proliferation by targeting TRIB2[J]. Oncol Lett, 2013,6(4):1025-1030.

[23] Zhang C, Chi YL, Wang PY, et al. miR-511 and miR-1297 inhibit human lung adenocarcinoma cell proliferation by targeting oncogene TRIB2[J]. PLoS One, 2012,7(10):e46090.

[24] Wang PY, Sun YX, Zhang S, et al. Let-7c inhibits A549 cell proliferation through oncogenic TRIB2 related factors[J]. FEBS Lett, 2013,587(16):2675-2681.

[25] Sung HY, Francis SE, Crossman DC, et al. Regulation of expression and signalling modulator function of mammalian tribbles is cell-type specific[J]. Immunol Lett， 2006，104(1-2):171-177.

[26] Keeshan K, He Y, Wouters BJ, et al. Tribbles homolog 2 inactivates C/EBPalpha and causes acute myelogenous leukemia[J]. Cancer Cell, 2006,10(5):401-411.

[27] Argiropoulos B, Palmqvist L, Yung E, et al. Linkage of Meis1 leukemogenic activity to multiple downstream effectors including Trib2 and Ccl3[J]. Exp Hematol, 2008,36(7):845-859.

[28] Keeshan K, Shestova O, Ussin L, et al. Tribbles homolog 2 (Trib2) and HoxA9 cooperate to accelerate acute myelogenous leukemia[J]. Blood Cells Mol Dis, 2008,40(1):119-121.

[29] Hannon MM, Lohan F, Erbilgin Y, et al. Elevated TRIB2 with NOTCH1 activation in paediatric/adult T-ALL[J]. Br J Haematol, 2012,158(5):626-634.

[30] Weng AP, Ferrando AA, Lee W, et al. Activating mutations of NOTCH1 in human T cell acute lymphoblastic leukemia[J]. Science， 2004，306(5694):269-271.

[31] Breit S, Stanulla M, Flohr T, et al. Activating NOTCH1 mutations predict favorable early treatment response and long-term outcome in childhood precursor T-cell lymphoblastic leukemia[J]. Blood, 2006，108(4):1151-1157.

国家自然科学基金资助项目(81160072、81560028)；广西自然科学基金项目(2010GXNSFB013064)。

刘振芳(E-mail: liuliuzhenfang@126.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.08.035

R733.7

A

1002-266X(2017)08-0106-04

2016-08-16)